XLPE izolacija v napajalnih kablih za izmenični tok: Lastnosti materiala, konstrukcija kabla in praktična izbira

Izolacija iz XLPE pomaga napajalnim kablom ohraniti električno ločitev in se upreti deformacijam, ko se njihovi vodniki segrejejo. Uporablja se v kablih, ki povezujejo pretvornike, razdelilne plošče, industrijsko opremo in transformatorje. Razumevanje materiala olajša primerjavo specifikacij kabla, vendar celotna konstrukcija in pogoji namestitve še vedno določajo, ali kabel ustreza projektu.

V tem vodniku je razloženo, kaj je XLPE, kako navzkrižno-povezovanje spremeni polietilen, kako je povezano z XLPO in kaj morate preveriti pri izbiri nizko-ali srednje-napetostnih napajalnih kablov za izmenični tok. Primeri izSerija AC kablov SINELINKpovezati znanost o materialih z dejanskimi konfiguracijami izdelkov.

Zakaj je izolacija pomembna pri napajalnih kablih za izmenični tok

Po prevodniku teče tok; izolacija ta vodnik električno loči od drugih vodnikov, zaslonov in zemlje. Ta ločitev mora ostati učinkovita, medtem ko kabel doživlja električne obremenitve, ponavljajoče se segrevanje in ohlajanje ter mehanske sile, povezane z namestitvijo.

Tok proizvaja toploto v prevodniku. Koliko se kabel segreje, je odvisno od njegovih električnih izgub in od tega, kako zlahka ta toplota uhaja. Tesno združeni kabli, vroča okolica in slabo prevodna zemlja lahko otežijo hlajenje. Izolacija mora torej delovati kot del toplotnega in električnega sistema, ne pa kot izoliran vzorec materiala.

Za izvajalca ali kupca EPC je XLPE izhodišče. Preverite, ali se celoten kabel ujema s predvidenim vezjem:

• Izolacija:potrdite razred, dimenzije in nazivno napetost.
• Zunanja zaščita:prilagodite plašč in zaščitne plasti trasi.
• Omejitve namestitve:potrdite, da je kabel primeren za načrtovano namestitev.

Ustrezen material je izhodišče za zanesljivo zasnovo kabla.

Kaj je XLPE in kako navzkrižno povezovanje spremeni polietilen

XLPE pomeni navzkrižno-povezan polietilen. Polietilen ali PE je polimer iz dolgih molekulskih verig. Običajen termoplastični PE se lahko ob zadostnem segrevanju zmehča in teče. Navzkrižno-povezovanje uvaja kemične povezave med verigami in ustvarja mrežo, ki omejuje njihovo gibanje.

Mreža spremeni obnašanje materiala pod vročino in obremenitvijo. Navzkrižno{1}}povezani PE ne teče in se ne preoblikuje kot običajna termoplastika, ko se njegova kristalna območja stopijo. To mu pomaga upreti toplotni deformaciji. Še vedno se lahko zmehča, stara, oksidira ali razgradi, če njegova temperatura ali izpostavljenost presega meje formulacije in zasnove kabla.

Navzkrižno-povezovanje torej ni obljuba neomejene temperaturne odpornosti. Končne lastnosti so odvisne tudi od osnovne smole, dodatkov, pogojev izdelave in stopnje zamreženosti. Končana izolacija mora izpolnjevati določene teste, namesto da nosi samo ime XLPE.Evonik pojasnjuje glavne mehanizme navzkrižnega{0}}povezovanja in njihov vpliv na stabilnost polietilena.

Primerjava XLPE in XLPO

XLPO pomeni navzkrižno-povezan poliolefin. Poliolefini so širša družina polimerov, ki vključuje polietilen. V tem širšem kemijskem smislu spada XLPE v družino XLPO. Izrazi niso dve med seboj izključujoči materialni kategoriji.

V specifikacijah kablov pa se imena uporabljajo na različnih ravneh podrobnosti. XLPE identificira polietilen kot osnovni polimer. XLPO je širši opis, ki lahko zajema različne poliolefinske formulacije ali mešanice. Nobeno ime ne zagotavlja popolnega recepta ali zagotavlja določene klasifikacije glede plamena, dima ali vremenskih vplivov.

Solarni kabel lahko uporablja formulacije XLPO v svoji izolaciji in zunanjem ovoju, pri čemer je vsaka formulacija optimizirana za drugačno delo. Običajni napajalni kabel za izmenični tok lahko uporablja izolacijo iz XLPE pod PVC plaščem. To so različne konstrukcijske izbire in ne dokaz, da je ena oznaka materiala vsesplošno boljša.

Za pogled na-sončne kable preberite naš spremljevalni članek,XLPO v solarnih kablih: Pojasnjene lastnosti materiala in zamreževanje elektronskih žarkov. Zagotavlja povezan uvod v XLPO in obdelavo -elektronskega žarka; ta vodnik se osredotoča na izolacijo XLPE v napajalnih kablih za izmenični tok.

Kjer je XLPE v napajalnem kablu

Izolacija prevodnika in plašč imata ločeni nalogi

Tipičen neoklepen nizko{0}}napetostni enožilni-kabel ima tri glavne plasti, od katerih ima vsaka svojo nalogo:

• Dirigent:prenaša tok.
• XLPE izolacija:zagotavlja primarno električno izolacijo.
• Zunanji ovoj:ščiti izolirano jedro pred zunanjimi pogoji, ki jih zajema specifikacija izdelka.

Oznaka Cu/XLPE/PVC se bere od znotraj navzven: bakreni vodnik, izolacija iz XLPE in PVC ovoj. Al/XLPE/PVC sledi isti logiki kot aluminijasti vodnik. Kabel lahko torej brez protislovja vsebuje tako XLPE kot PVC: oba materiala imata različni funkciji.

Večžilne konstrukcije po potrebi dodajajo izolirana jedra, polnila ali veziva. Oklepni in oklopljeni kabli dodajajo dodatne komponente. Te plasti je treba identificirati posamezno, ko pregledujete risbo ali ponudbo.

Kako se proizvaja XLPE izolacija

Proizvodna pot združuje ustrezno spojino z nadzorovano ekstruzijo in navzkrižno-vezovanje. Natančno zaporedje je odvisno od postopka. Napačno je domnevati, da gre vsak napajalni kabel iz XLPE skozi linijo obsevanja-elektronskega žarka.

Peroksidno navzkrižno povezovanje

V peroksidnih sistemih segrevanje aktivira iniciator, ki spodbuja povezave med polimernimi verigami. Pogoji iztiskanja in utrjevanja morajo preprečiti prezgodnjo reakcijo, hkrati pa doseči predvidene izolacijske lastnosti. Čistost materiala in stabilna obdelava sta še posebej pomembni pri kablih, ki delujejo pri višjih električnih obremenitvah.

Nekateri modeli kablov,-sušenih s peroksidom, zahtevajo nadzorovano odplinjevanje, da se zmanjšajo stranski-produkti reakcije. Obdelava je odvisna od spojine, debeline izolacije in specifikacije; to ni univerzalni čas, ki bi veljal za vse kable XLPE. AUčinkovita študija stranskih-produktov peroksidaponazarja, zakaj je odplinjevanje poseben proizvodni vidik pri-izolaciji visokonapetostnih kablov.

Silansko navzkrižno povezovanje

Sistemi Silane za oblikovanje mreže uporabljajo-kemične reakcije s pomočjo vlage. Spojina in proizvodna pot določata, kako se uvede silanska funkcionalnost in katalizator. Utrjevanje lahko vključuje nadzorovano izpostavljenost vlagi, s temperaturo in časom, s katerim se doseže določen rezultat.

Pomembno proizvodno vprašanje je, ali so zahtevane lastnosti dosežene v celotni izolaciji. Sam videz površine ne more pokazati zadovoljivega strjevanja.

Prečno povezovanje z elektronskim žarkom

Visoko{0}}energijski elektroni lahko ustvarijo reaktivna mesta v ustrezni polimerni spojini, kar omogoči nastanek povezav med verigami. Ta pot zahteva formulacijo in postopek izpostavljenosti, ki ustreza geometriji kabla. Preboj žarka, absorbirana doza, prenos po kablu in enakomernost izpostavljenosti so pomembni.

Sevanje lahko tudi spodbuja prekinitev verige in oksidacijo. Večja izpostavljenost torej ni samodejno boljša. Kvalificirani postopek mora uravnotežiti predvideno tvorbo omrežja z neželenimi materialnimi spremembami.

Kakovost je odvisna od končnega rezultata

Na različnih poteh nadzor proizvodnje vključuje ravnanje s spojino, dimenzije iztiskanja, koncentričnost izolacije, nadzor kontaminacije ter preverjanje toplotnega in mehanskega obnašanja. Hot{1}}testiranje je ena od ustreznih metod za navzkrižno{2}}povezane materiale; njegov postopek je opisan vIEC 60811-507. Zahteve za sprejem izhajajo iz veljavne specifikacije kabla. Zgolj uspešen vroč{2}}rezultat ne zagotavlja popolne skladnosti kabla.

Zakaj se XLPE široko uporablja za izolacijo kablov

Električna zmogljivost

Primerne formulacije XLPE zagotavljajo močno električno izolacijo in nizke dielektrične izgube. Te značilnosti pomagajo razložiti njihovo uporabo pri distribuciji električne energije. Prednost je odvisna od pravilnega načrtovanja in izdelave izolacije: onesnaževalci, praznine in poškodovani vmesniki lahko zmanjšajo učinkovitost, tudi če je nazivni material ustrezen.Borealis opisuje namenski izolacijski razred XLPE za srednje{0}}napetostne AC kable.

Toplotna odpornost in dimenzijska stabilnost

Navzkrižno{0}}povezovanje pomaga izolaciji vzdržati deformacije pri povišani temperaturi in mehanskih obremenitvah. Številni običajni napajalni kabli iz XLPE so določeni za največjo neprekinjeno temperaturo prevodnika 90 stopinj. To opisuje prevodnik, ne okoliški zrak, in je ocena, ki jo je treba preveriti za natančen kabel.

Priključki in povezana oprema lahko določajo nižje temperaturne omejitve. Višja ocena izolacije kabla ne preglasi teh omejitev. TheRazprava IET o ocenah termoreaktivnih kablovpojasnjuje, zakaj je združljivost opreme pomembna pri izbiri trenutne{0}}nosilnosti.

Kratek stik in dolgotrajno delovanje

Neprekinjena storitev in pogoji kratkega-stika so različni nalogi. Nekatere določene izvedbe kablov iz XLPE dovoljujejo temperaturo prevodnika 250 stopinj med omejenim kratkim stikom, običajno do pet sekund. To ni operativni cilj ali dovoljenje za ponavljajoče se pregrevanje. Dovoljeno moč je treba preveriti glede na okvarjeni tok, čas sprožitve za-zaščitne naprave, velikost vodnika in specifikacijo kabla.

Dolgotrajna učinkovitost- je odvisna tudi od antioksidantov, delovne temperature, izpostavljenosti okolja in celovitosti celotnega kabla. XLPE daje oblikovalcem uporabno toplotno zmogljivost, vendar ne odpravi potrebe po ustreznem dimenzioniranju in zaščiti.

Primerjava XLPE in PVC izolacije

Koristna primerjava ohranja funkcijo konstantno: XLPE izolacija v primerjavi s PVC izolacijo. Primerjava izolacijskega materiala z zunanjim plaščem drugega kabla lahko vodi do zavajajočih zaključkov.

Višja nazivna temperatura izolacije lahko podpira višji dovoljeni tok pod ustreznimi pogoji, vendar univerzalno povečanje v odstotkih ne velja. V primerjavo je treba vključiti način namestitve, združevanje, temperaturo okolja in omejitve opreme. Podobno nobeno ime materiala samo po sebi ne določa prilagodljivosti, pričakovane življenjske dobe ali skupnih stroškov vgradnje.

Bakreni ali aluminijasti vodniki z izolacijo iz XLPE

XLPE izolacija se lahko nanese na bakrene ali aluminijaste vodnike. Izbira prevodnika vpliva na električni upor, težo, mere in zasnovo povezave; ne spremeni osnovne vloge izolacije.

Pri enaki dolžini in površini-preseka ima aluminij večji električni upor kot baker. Zato bo morda potreben večji aluminijasti del za izpolnitev istih zahtev vezja. Dejanska izbira mora zadostiti amplicitnosti, padcu napetosti in napaki, namesto da bi se zanašala na eno samo razmerje zamenjave.

Nižja gostota aluminija lahko zmanjša težo rokovanja, zlasti pri velikih hranilnikih. Potencialne stroškovne koristi je treba oceniti skupaj z večjimi dimenzijami kablov, ureditvijo podpore in združljivimi terminali. Pravilna priprava površine, izbira priključka in postopki zategovanja so pomembni deli nameščenega priključka.

SINELINK-aAl/XLPE/PVC napajalni kabelponuja možnost-prevodnika iz aluminija z izolacijo iz XLPE in ovojom iz PVC-ja. Primerjajte ga z bakreno različico z uporabo vseh zahtev za vezje in vmesnika opreme, ne samo cene vodnika.

Zakaj srednjenapetostni kabli potrebujejo dodatne plasti

Ko se električna obremenitev poveča, potrebujejo vmesniki okoli izolacije večji nadzor. Tipičen oklopljen srednje{1}}napetostni kabel doda polprevodne plasti okoli prevodnika in izolacije ter kovinski zaslon. Funkcije teh komponent so različne.

Kovinski zaslon ni nadomestilo za mehanski oklep. Njegov prerez-in razporeditev vezave morata biti usklajena z električnim projektom. Kabelski spoji in zaključki potrebujejo tudi združljive dimenzije, nazivne napetosti in-komponente za nadzor napetosti.

TheSINELINK MV enožilni-neoklepni kabel iz XLPE z bakrenim vodnikomuporablja polprevodne zaslone, zaslon z bakrenim trakom in PVC ovoj. Je uporaben primer, kako je izolacijski material del usklajene srednje{1}}napetostne konstrukcije.

Previdno preberite oznako napetosti:

• U₀:nazivna napetost med vodnikom in zemljo ali zaslonom.
• U:nazivna napetost med vodniki.
• Uₘ:povezana največja sistemska napetost.

Izberite oceno za sistem in njegove pogoje ozemljitve; ne sklepajte o primernosti iz besede XLPE.

Oklepni plašč in požarne specifikacije so še vedno pomembni

Zunanje in pokopane poti

Izolacija iz XLPE znotraj kabla sama po sebi ne zagotavlja odpornosti na sončno svetlobo, olje, izpostavljenost kemikalijam ali stalno potopitev. Ti pogoji vključujejo ovoj in druge zaščitne komponente ter izolacijo. Neposredni vkop zahteva konstrukcijo kabla in načrt napeljave, ki ustreza dejanskim tveganjem glede tal, vode in mehanskih tveganj.

Nearmirani kabel morda potrebuje zunanjo mehansko zaščito. Oklepni kabel še vedno potrebuje pravilno rokovanje, upogibanje in zaključevanje. Pri eno{2}}izmeničnih tokokrogih oklepni material in razporeditev zahtevata posebno pozornost magnetnim izgubam; večjedrne jeklene-oklepne zasnove ne bi smeli brez razlikovanja kopirati v eno-jedrno specifikacijo.Elandove LV oklepne kabelske konstrukcijeponazorijo to razlikovanje.

Za večjedrni primer si oglejtePet{0}}žilni 3C+2 oklepni kabel iz XLPE z bakrenim vodnikom. Potrdite velikosti jedra, funkcije vezja in natančno konstrukcijo oklepa glede na načrt projekta.

Odpornost na gorenje nizka vsebnost dima in halogenov

Specifikacije, povezane s- požarom, opisujejo različne lastnosti. Preverite vsako zahtevo posebej:

• Odpornost na gorenje:širjenje plamena pri določenih preskusih.
• Nizek dim:nastajanje dima.
• Zahteve za-brez halogenov:ustrezne materialne sestave ali določene plinske preskuse.
• Požarna odpornost ali celovitost vezja:neprekinjeno električno delovanje v določenih požarnih pogojih.

Nemodificirani polietilen ne vsebuje halogenov, vendar to ne pomeni, da je vsak kabel z izolacijo iz XLPE -nizko{1}}dima in brez halogenov-. PVC ovoj vsebuje klor. Polnila, trakovi in ​​drugi-nekovinski sestavni deli je treba upoštevati tudi pri popolni-zahtevki za kabel.

SINELINK-aOgnjevarni-nizko{1}}napetostni napajalni kabel LSZHzdružuje izolacijo iz XLPE z določeno konstrukcijo z nizko{0}}dimnostjo,-brez halogenov. Uskladite izbrano varianto in preizkusne dokaze z zahtevano požarno učinkovitostjo. Zadrževanje gorenja med požarom ne vzpostavi celovitosti vezja.

Kaj vpliva na življenjsko dobo XLPE izolacije

Toplotno staranje se kopiči med delovanjem. Trajno pregrevanje in slabe povezave lahko pospešijo propadanje, medtem ko lahko poškodovani plašči ali neprimerni pogoji namestitve kabel izpostavijo dodatni obremenitvi. Univerzalne življenjske dobe ni mogoče določiti samo z imenom izolacije.

Pri srednje{0}}napetostnih aplikacijah lahko okvare in škodljivi vmesniki koncentrirajo električni stres. Delna razelektritev lahko lokalno poškoduje izolacijo. Električno drevje vključuje razvejanje poti,-povezanih z okvaro; vodno drevje je drugačen proces razgradnje, povezan z vlago in električnim stresom. Teh izrazov ne bi smeli uporabljati zamenljivo ali predvidevati, da opisujejo vsak razbarvan kabel.

Vrsta materiala in zadeva konstrukcije. Spojine, ki zavirajo vodo-drevesa-, so drugačne oblikovalske izbire, lastnosti-blokiranja vode pa so ločene od osnovne oznake XLPE. Namestitev in vzdrževanje morata ohraniti zaščitni sistem kabla, vključno s tesnili, celovitostjo plašča ter ustreznimi spoji in zaključki.

Če stanje kabla ni gotovo, mora ocena slediti ustreznemu postopku pregleda in električnega testiranja. Fotografija ali zunanji-videz plašča ne moreta določiti preostale življenjske dobe izolacije. Zgodovina delovanja, obremenitev in rezultati preskusov zagotavljajo bolj uporabne dokaze kot nepodprta ocena življenjske-življenjske dobe.Pregled kabelskih-materialov podjetja Borealisponuja ozadje o izolacijskih sistemih in izbiri materialov.

Kako določiti AC kabel z izolacijo XLPE

Začnite z informacijami o dolžnosti in poti, nato pa izberite celotno konstrukcijo. Isti izolacijski material se lahko uporablja v kablih z zelo različnimi zmogljivostmi namestitve.

Zahtevajte dokazilo, ki ustreza naročenemu kablu

Zahtevajte zapise, ki ustrezajo naročenemu kablu:

• Vodnik in dimenzije:upornost prevodnika in mere izolacije.
• Električna zmogljivost:veljavne napetostne preskuse.
• Zmogljivost materiala:natezne lastnosti, preskusi staranja in-na vroče utrjevanje.
• Zaščitene srednje{0}}napetostne izvedbe:električni preskusi, določeni za to zasnovo, vključno s-preskušanjem delne razelektritve, kjer je primerno.

Rutinski, vzorčni in tipski preskusi služijo različnim namenom. Kupci se morajo dogovoriti, kateri proizvodni zapisi spremljajo naročilo in katera načrt-poročila o kvalifikaciji ga podpirajo. Rezultat preskusa za drugo napetost, konstrukcijo ali proizvodni vir ne sme veljati za ponujeni kabel.

Veljavni standard mora ustrezati območju napetosti in trgu.IEC 60502-1obravnava napajalne kable z ekstrudirano{0}}izolacijo nazivne napetosti 1 kV in 3 kV;IEC 60502-2obravnava ustrezno območje od 6 kV do 30 kV s pripadajočimi najvišjimi sistemskimi napetostmi. Oznaka 26/35(40,5) kV ne bi smela biti samodejno predstavljena kot zajeta v IEC 60502-2. Preverite standard in izdajo-za projekt. Testiranje v vročem stanju se nanaša na metodo testiranja materiala in ne na popolno odobritev izdelka.

Pogosta vprašanja

V: Ali je XLPE enako kot XLPO?

XLPE označuje navzkrižno-polietilen, medtem ko je XLPO širši izraz navzkrižno-poliolefin. Polietilen spada v družino poliolefinov, vendar širok opis XLPO ne določa natančne formulacije. Primerjajte specifikacije izdelka in dokaze testov, namesto da se zanašate samo na akronim.

V: Ali je vsak XLPE kabel brez halogena?

Ne. Izolacija iz XLPE se lahko uporablja pod PVC plaščem ali skupaj z drugimi komponentami,-ki vsebujejo halogen. Zahtevek za dokončan-kabel mora upoštevati ustrezne komponente in zahtevane preizkuse. Za nizko -zaviranje-dima in ognja so potrebni ločeni dokazi.

V: Ali se kabli z izolacijo iz XLPE lahko uporabljajo na prostem ali zakopani

Lahko so oblikovani za te aplikacije, vendar XLPE sam po sebi ne dokazuje primernosti. Preverite lastnosti plašča, izpostavljenost vodi, mehansko zaščito in zahteve za namestitev za točen kabel. Direkten vkop in vgradnja v zaščiten podzemni kanal sta različna pogoja.

V: Ali so vsi kabli iz XLPE prečno povezani z elektronskim žarkom?

Ne. Postopke s peroksidom, silanom in obsevanjem je mogoče uporabiti z ustreznimi polietilenskimi sistemi. Ustrezna pot je odvisna od formulacije, geometrije kabla in zahtev glede zmogljivosti. Vprašajte dobavitelja, kdaj specifikacija projekta zahteva določen postopek.

V: Ali ocena 90 stopinj omogoča delovanje pri 90 stopinjah zraka

Ne. Najvišja temperatura prevodnika 90 stopinj pusti toplotni dopust med okolico in prevodnikom. Tok ustvarja dodatno toploto, zato je dovoljeni tok odvisen od okolja in pogojev hlajenja. Upoštevati je treba tudi temperaturne omejitve priključkov.

V: Ali je XLPE izolacija vedno boljša od PVC?

Primerna izbira je odvisna od vezja, temperaturnih omejitev, namestitve in stroškovnih zahtev. XLPE ponuja uporabne toplotne in električne lastnosti, vendar je lahko skladen kabel s PVC-izolacijo primeren za določeno nalogo. Primerjajte enakovredne izvedbe kablov za isto namestitev.

Sorodni izdelki

• Bakreni XLPE PVC enožilni-napajalni kabelza pregled običajnih fiksnih nizko{0}}napetostnih distribucijskih zahtev.
• Napajalni kabel iz aluminija XLPE PVCza primerjave napajalnikov, ki vključujejo težo, dimenzije in stroške prevodnika.
• Pet{0}}žilni oklepni bakreni kabel iz XLPEza projekte, ki zahtevajo ustrezno večjedrno oklepno konfiguracijo.
• Nizkonapetostni-ognjevarni kabel LSZHza določene zahteve glede dima, halogena in{0}}širjenja plamena.
• Oklopljen MV enožilni-bakreni kabelza srednje{0}}napetostne distribucijske zasnove in združljive dodatke.

Iščete kabel z izolacijo iz XLPE-za svoj projekt? Pošljite SINELINK naslednje podatke:

• Sistemska napetost in obremenitveni tok.
• Dolžina kabla in pogoji namestitve.
• Zahtevani standardi.
• Razpored kablov ali eno-črtni diagram, če je na voljo.

Pomagamo vam lahko določiti ustrezno konfiguracijo in zagotovimo tehnične podatke ter ponudbo za vaš pregled.

Raziščite napajalne kable za izmenični tokozZahtevajte tehnične podatke in ponudbo.

Tehnične reference

Spodnji viri podpirajo materialno in inženirsko razpravo. Posebne ocene in razpoložljivost izdelka- je treba potrditi glede na trenutno ponudbo in odobren podatkovni list.

• Evonik - Silani za zamreženje: polietilenska omrežja ter kemične in sevalne poti.
• IET - Kabel SWA iz termoplastičnega PVC ali termoreaktivnega XLPE: temperaturne vrednosti prevodnika in omejitve opreme.
• IEC 60811-507: vroča-testna metoda za-navzkrižno povezane materiale.
• Jicable - Porazdelitev peroksidnih stranskih-produktov vzdolž razplinjenih XLPE kablov: proizvodnja stranskih-produktov in razplinjevanje.
• Borealis - Borlink LS4201R: primer namenske izolacijske spojine MV AC.
• Eland Cables - LV oklepni XLPE kabli: reprezentativne eno{0}}žilne in večžilne zaščitne konstrukcije.