Где сидят слои
Низковольтный кабель может идти прямо от жилы к изоляции и оболочке. Средневольтному кабелю по IEC 60502-2 нельзя, потому что электрическое напряжение в его изоляции намного выше. Эталонная конструкция на нашей странице силовых кабелей СН, кабель 8,7/15 kV Cu/XLPE/CTS/PVC 3x95 mm2 из каталога завода-партнёра, показывает стандартный порядок для каждой жилы:
- Компактированная медная жила.
- Экран по жиле: экструдированный полупроводящий слой прямо поверх жилы.
- Изоляция XLPE, 4,5 mm в эталонной модели.
- Экран по изоляции: экструдированный полупроводящий слой поверх изоляции.
- Медный ленточный экран — металлический слой, который заземляется.
Три жилы затем скручиваются с заполнителями и бандажом под оболочкой PVC, около 61 mm в целом в эталонной модели. Два полупроводящих слоя — предмет этой статьи. Они сделаны из компаундов, наполненных техническим углеродом, поэтому проводят ток, но намного хуже металла; отсюда «полупроводящие». Они добавляют немного к диаметру и весу, но именно в них происходит большая часть электрической инженерии кабеля СН.
Что делает экран по жиле
Многопроволочная жила — не гладкий цилиндр. Даже компактированная жила имеет небольшие выступы там, где сходятся проволоки. Если бы XLPE экструдировался прямо на неё, электрическое поле концентрировалось бы на каждом выступе и каждой микроскопической полости между скруткой и изоляцией. При среднем напряжении такие концентрации достаточны, чтобы ионизировать воздух в микроскопических полостях — это частичный разряд, — а частичный разряд медленно разрушает изоляцию.
Экран по жиле заполняет выступы и даёт изоляции гладкую круглую проводящую поверхность. Будучи под потенциалом жилы и соединённым с XLPE без зазоров, экран стартует с гладкой поверхности, и поле распространяется по изоляции равномерно. Компактированные жилы, разобранные в статье о компактированных жилах, помогают дальше, уменьшая промежутки, которые должен заполнить экран.
Что делает экран по изоляции
На внешней стороне изоляции та же проблема появляется наоборот. Металлический экран — это лента или проволоки, которые не могут лежать идеально на поверхности XLPE. Экран по изоляции даёт внешней стороне изоляции гладкую непрерывную проводящую поверхность, удерживаемую под потенциалом земли металлическим экраном поверх неё. Поле тогда заключено между двумя гладкими концентрическими проводящими поверхностями — идеальная геометрия для кабеля.
Экран по изоляции важен также в муфтах и заделках. Монтажники срезают его до точной отметки и добавляют там контроль напряжения, потому что конец экрана — место, где поле покидает управляемую геометрию кабеля. Экраны по изоляции делаются либо приклеенными к изоляции, либо снимаемыми, что упрощает подготовку на площадке; тип должен соответствовать арматуре проекта и быть назван в спецификации.
Как проявляются проблемы качества
| Дефект | Эффект | Как обнаруживается |
|---|---|---|
| Выступ полупроводящего компаунда в XLPE | Локальная концентрация поля | Испытание частичными разрядами; осмотр срезов на образцах |
| Полость или зазор на границе экрана и изоляции | Частичный разряд в зазоре | Испытание частичными разрядами по IEC 60885-3 |
| Загрязнение в изоляции | Слабое место под нагрузкой | Испытания частичными разрядами и напряжением; контроль компаунда и процесса |
| Неравномерная толщина изоляции (эксцентриситет) | Большая нагрузка на тонкой стороне | Измерение толщины изоляции на образцах |
| Неверный тип экрана для арматуры | Трудное монтажное соединение; площадочные отказы | Проверка спецификации до заказа |
Современные линии СН обычно экструдированают экран по жиле, изоляцию и экран по изоляции за один проход, чтобы границы образовывались без загрязнения и воздуха. Завод, наносящий слои отдельными проходами или плохо работающий с компаундами, вероятнее оставит дефекты границ. Офис смотрит линию экструзии и вулканизации, хранение компаундов и практику чистых комнат во время аудита завода.
Часть дефектов проявляется только спустя годы. Небольшой выступ или загрязнение, прошедшие заводские испытания, могут стать стартовой точкой медленной деградации в эксплуатации, особенно там, куда доходит влага. Во влажном грунте XLPE под электрической нагрузкой может развивать так называемые водяные деревья — тонкие ветвящиеся пути, растущие от дефектов и ослабляющие изоляцию со временем. Чистые полупроводящие границы уменьшают число стартовых точек, а там, где проект ожидает влажную установку, спецификации часто добавляют продольный или радиальный водяной барьер под оболочкой. Это выбор конструкции для проектировщика, освещённый в статье о водозащите; сами полупроводящие слои воду снаружи не держат.
Приёмо-сдаточные испытания, доказывающие слои
По IEC 60502-2 каждый готовый барабан СН проходит приёмо-сдаточные испытания. Два из них прямо связаны с полупроводящими слоями:
- Испытание частичными разрядами: измеряется по IEC 60885-3 с обычно задаваемой чувствительностью 10 pC или лучше при 1,73 U0. Чистый протокол показывает, что экраны и изоляция свободны от существенных полостей и выступов.
- Испытание напряжением: 3,5 U0 в течение 5 минут по приёмо-сдаточным испытаниям IEC 60502-2. Оно подтверждает, что изоляция выдерживает перенапряжение без пробоя.
Выборочные испытания затем проверяют толщину изоляции, эксцентриситет и, для XLPE, hot set на сшивку, а отчёт о типовых испытаниях покрывает более долгие электрические испытания и старение конструкции. Статья об испытании частичными разрядами объясняет, как измеряется и читается ЧР, а страница испытаний и контроля перечисляет, что офис собирает по каждому барабану.
Закупка кабеля СН с этим в виду
Классы напряжения в IEC 60502-2 идут от 3,6/6 kV до 18/30 kV. Каталог завода-партнёра за нашей страницей СН покрывает классы до 8,7/15 kV; более высокие классы сопоставляются с заводами, имеющими линии экструзии, экранированные испытательные боксы и протоколы типовых испытаний для них. По любому заказу СН офис подтверждает:
- Класс напряжения и конструкцию: жила, экран по жиле, толщину XLPE, тип экрана по изоляции (приклеенный или снимаемый), металлический экран и оболочку.
- Покрытие типовыми испытаниями: отчёт, покрывающий тот же класс напряжения и сопоставимый диапазон сечений.
- Приёмо-сдаточные протоколы по барабанам: частичные разряды, испытание напряжением и сопротивление жилы.
- Арматуру: что заданные проектом муфты и заделки подходят к типу экрана и размерам кабеля.
Срок по СН зависит от бронирования меди, слотов экструзии и приёмо-сдаточных испытаний и подтверждается письменно по каждому заказу; см. страницу MOQ и сроков. Отправьте график СН через форму запроса с приложенными чертежами или спецификацией кабеля заказчика.