Силовые кабели среднего напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена

Актуальность темы вызвана следующими обстоятельствами:

ведущие кабельные заводы России и Украины, выпускающие силовые кабели (до 6 заводов), предусматривают в своих планах технического развития организацию новых производств кабелей среднего напряжения с изоляцией из сшитого ПЭ, а некоторые из них приступили к реальному осуществлению этих проектов в части выбора и закупки технологических линий;

произошли положительные сдвиги в инвестиционной обстановке для осуществления проектов по организации производств кабелей с изоляцией из сшитого ПЭ;

техническая политика основных энергосистем России ориентируется на применение кабелей среднего напряжения с изоляцией из сшитого ПЭ в целях снижения эксплуатационных затрат и повышения надежности электроснабжения.

Структура кабельных распределительных сетей среднего напряжения

В кабельных распределительных сетях России и стран СНГ применяются кабели на напряжения 6, 10 и 35 кВ в системах с изолированной нейтралью.

Потребность в кабелях на напряжение 6 кВ составляет небольшую долю с ежегодным уменьшением, а кабели на напряжение 35 кВ применяются в очень малых количествах. Например, заказы кабелей на напряжение 35 кВ в 2000 году составили всего 9,6 км, а кабелей на напряжение 10 кВ - около 7 500 км в трехжильном исполнении.

Таким образом, основным типом кабеля для распределительных сетей среднего напряжения является кабель на напряжение 10 кВ, имеющий радиальную толщину изоляции из сшитого ПЭ, равную 4,0 мм. Эти обстоятельства необходимо учитывать при планировании новых производств и выборе технологии.

О технологиях сшивки полиэтиленовой изоляции

При организации нового производства кабелей с изоляцией из сшитого ПЭ приоритетное значение при выборе альтернативных технологий имеют следующие показатели:

наименьший объем инвестиций (капитальных затрат);

конкурентоспособный уровень себестоимости производимых кабелей;

высокое качество кабелей.

В период становления рынка этих кабелей в России и странах СНГ немаловажное значение имеет гибкость использования в производстве закупаемых технологических пиний, т.е. возможность производства на них не только кабелей среднего напряжения, но и других изделии с изоляцией из сшитого ПЭ.

Эта возможность позволит снизить сроки окупаемости капитальных затрат и избежать негативных последствий от простоев уникального оборудования в период становления рынка.

Перекисный способ сшивки ПЭ в сухой среде (технология газовой вулканизации)

Перекисный способ сшивки по методу газовой вулканизации нашел преимущественное распространение. В настоящее время в мире эксплуатируются 367 линий газовой вулканизации при производстве кабелей среднего и высокого напряжений. В целом эти мощности используются примерно на 50%.

Стоимость технологических линий газовой вулканизации в последнее время снизилась из-за насыщения рынка, но остается на высоком уровне - 2,0 - 2,2 млн дол. США без дополнительного оборудования для жидкого азота. Размещение линий требует строительства (реконструкции) производственных помещений большой длины с устройством технологических площадок в начале и конце линии на уровне до 8 м или заглубления средней части линии, т.е. дополнительных капитальных затрат. Эксплуатационные затраты как одна из статей себестоимости производимых кабелей на линию газовой вулканизации - высокие за счет потребления электроэнергии на нагрев вулканизационных труб до 300-400°С и высокой стоимости потребляемого жидкого азота (стоимость последнего в России постоянно повышается пропорционально тарифам на электроэнергию).

Возможность производства на линии газовой вулканизации других изделий, кроме кабелей среднего и высокого напряжений, ограничена. Например, на линии сложно накладывать изоляцию на жилы секторной формы силовых кабелей низкого напряжения, а производство самонесущих изолированных проводов с круглыми жилами на линии нерентабельно.

Технология силанольного сшивания ПЭ

Силанольносшиваемая технология при производстве кабелей среднего напряжения имеет значительно меньшее распространение, чем технология газовой вулканизации, по своей истории развития в последние 20 лет.

В основном сектор технологии силанольного сшивания распространялся на кабели низкого напряжения 0,6/1 кВ. Например, ведущая фирма Nextrom по изготовлению технологических линий для сшитого ПЭ за последние 20 лет поставила 94 линии для производства кабелей низкого напряжения и 17 линий для кабелей среднего напряжения по силанольносшиваемой технологии.

Пониженный интерес к силанольносшиваемой технологии в применении к кабелям среднего напряжения объяснялся также недостаточной проработкой в области изоляционных и электропроводящих композиций, пригодных для технологии трехслойного экструдирования и сшивки в радиальных толщинах от 4 мм и выше.

Соответственно, отсутствовали глубокие научно-исследовательские работы по свойствам силанольносшиваемых изоляционных материалов, технологии их переработки и ресурсным характеристикам кабелей, главной из которых является триингостойкость.

В последние годы значительно продвинулись работы по разработке силанольносшиваемых технологий и материалов применительно к требованиям качества кабелей среднего напряжения. Одновременно повысился интерес к исследованиям электрических характеристик силанольносшиваемого ПЭ.

Исследования сравнительных электрических характеристик силанольносшиваемого (SXLPE) и перекисносшиваемого (XLPE) ПЭ показали вопреки представ-лениям предыдущих лет преимущества SXLPE по всем основным характеристикам перед XLPE [1].

Анализ технологий сшивки полиэтиленовой изоляции применительно к кабелям среднего напряжения, как мы надеемся, позволит заводам-производителям кабелей выбрать ту или иную технологию и соответствующее технологическое оборудование.

К сожалению, относительно силанольносшиваемой технологии имеют место необъективные представления о качественных показателях кабелей. Причина этого - меньшее распространение данной технологии, а также конкурентные соображения на рынках продаж как оборудования, так и кабелей.