Compuși de cabluri de înaltă tensiune: cerințe de izolație pentru producătorii de cabluri de alimentare

Când un cablu de 132 kV nu reușește ecranul de rutină cu descărcare parțială la 5 pC, linia de extrudare este examinată prima și compusul este examinat ultimul. Ordinea este de obicei inversată. Defecțiunile de descărcare parțială, fixare la cald și defecțiuni ale cablului de înaltă tensiune se regăsesc la trei proprietăți pe care un certificat compus nu arată: curățenia, umiditatea și caracterul complet al reticularii. Pentru un producător industrial de cabluri de alimentare, toate trei sunt decise în specificația de achiziție, cu luni înainte ca primul metru să fie extrudat.

Ce trebuie să ofere un compus de cablu de înaltă tensiune

Un compus izolator pentru cabluri de înaltă tensiune trebuie să îndeplinească patru cerințe în același timp: pierderi dielectrice scăzute, rezistență dielectrică care supraviețuiește testelor standard de CA și impuls, rezistență termică și mecanică la temperatura conductorului de proiectare și comportament de procesare care nu adaugă defecte în timpul extrudarii. O notă care ratează oricare dintre ele eșuează la etapa de testare a cablului, nu la etapa compusă.

• Pierderea dielectrică: factorul de disipare trebuie să rămână scăzut și stabil în intervalul de temperatură de serviciu, deoarece pierderea guvernează grosimea izolației și valoarea nominală a curentului la capătul superior al intervalului de tensiune.
• Rigiditatea dielectrică: izolația întărită trebuie să mențină nivelurile de testare a tensiunii AC și de impulsuri de fulgere ale standardului de cablu și să suporte limita de rutină de descărcare parțială, de exemplu 10 pc conform IEC 60502-2.
• Rezistenta termica si mecanica: temperatura conductorului continuu de 90 C si 250 C in timpul unui scurtcircuit, cu deformarea verificata prin testul de fixare la cald din IEC 60811-507.
• Procesabilitate: compusul trebuie să ruleze pe linia calificată la temperatura de topire calificată și la ieșire și să rămână liber de contaminare prin transport, uscare și depozitare.

Clasa de tensiune decide gradul compusului

Standardele de cablu împart piața în trei regimuri de izolație: IEC 60502-2 acoperă 1 kV până la 30 kV, IEC 60840 acoperă peste 30 kV până la 150 kV și IEC 62067 acoperă peste 150 kV până la 500 kV. Nivelul de calificare compus se schimbă la fiecare graniță, la fel și dovezile pe care trebuie să le furnizeze un furnizor.

Sub 36 kV, peretele de izolație este relativ subțire și solicitarea electrică este moderată, astfel încât XLPE reticulat cu silan rămâne o alegere practică. Peste 36 kV, grosimea peretelui și stresul la interfața ecranului cresc și numai clasele de peroxid supercurate cu niveluri controlate de produs secundar se potrivesc cu designul.

Linia de bază XLPE și unde se oprește reticularea silanului

XLPE reticulat cu peroxid este izolația implicită peste 30 kV. XLPE reticulat cu silan servește la 35 kV și mai jos, unde o întărire în baie de apă este suficientă și costul echipamentului cântărește mai mult decât marja dielectrică.

Diferența este chimie, nu marketing. Peroxidul de dicumil se descompune în timpul întăririi în acetofenonă, alcool cumilic, metan și alfa-metilstiren. Aceste reziduuri cresc factorul de disipare și trebuie îndepărtate prin degazare înainte ca limitele tan delta din vârful clasei de tensiune să poată fi atinse. Fiabilitatea acelei căi depinde atât de condițiile de întărire, cât și de formulare, care este tratată în această notă despre ceea ce face ca compușii cu peroxid XLPE să fie fiabili pentru cablurile de alimentare .

Portofoliile de izolație destinate proiectelor industriale și de distribuție se opresc de obicei la plafonul de 35 kV, astfel încât lista de calități de la care cumpără un producător este mai restrânsă decât sugerează gama standard. Un exemplu reprezentativ este acest grad de peroxid XLPE pentru izolarea cablurilor de până la 35 kV, unde comportamentul de reticulare și valorile de fixare la cald sunt criteriile de cumpărare, mai degrabă decât cifrele dielectrice principale.

ML-YJ35 Compus de izolație cu peroxid XLPE pentru cabluri de 35 kV Peroxid XLPE insulation compound for power cables up to 35 kV, listed to JB/T 10437-2004; a representative grade when crosslinking and hot-set values guide specification. Vizualizare produs →

Contaminare, umiditate și degazare: ceea ce omite fișa de date

Trei surse de defecte decid dacă un compus conform devine un cablu conform: contaminarea reținută, umiditatea absorbită și degazarea incompletă. Niciuna dintre ele nu apare pe o fișă de date tipică, așa că toate trei trebuie să fie înscrise în specificația de achiziție.

• Contaminare: particulele peste dimensiunea convenită creează concentrații de stres care declanșează copaci și descărcare parțială. Clasele de înaltă tensiune sunt specificate prin dimensiunea maximă a particulelor și verificate prin inspecție cu pelete sau bandă, nu printr-un număr mediu.
• Umiditate: apa absorbită formează goluri în timpul extrudarii și alimentează arborele cu apă în funcțiune. Setați o limită de umiditate Karl Fischer în specificație și solicitați ambalaj cu barieră de umezeală, deoarece o pungă de folie deschisă pe o podea umedă revine rapid la echilibru.
• Degazare: subprodusele reziduale de peroxid trebuie îndepărtate după întărire, iar nivelul acceptabil depinde de clasa de tensiune și grosimea izolației. Se verifica pe cablu finit, niciodata pe peleti.

Ecranele semiconductoare sunt jumătate din sistemul de izolație

Ecranul conductor și ecranul de izolație controlează solicitarea electrică la ambele interfețe de izolație. Peste 30 kV, netezimea ecranului, lipirea și decapabilitatea influențează impulsul și performanța de descărcare parțială la fel de mult ca și compusul de izolație în sine.

Compușii ecranului sunt formulări reticulate încărcate cu negru de fum. Ceea ce contează la achiziție nu este conținutul negru, ci suprafața finisată: proeminențele de la interfața izolației acționează ca puncte de stres, rezistivitatea volumului trebuie să rămână suficient de scăzută pentru a egaliza câmpul de-a lungul conductorului, iar ecranul de izolație trebuie să poată fi demontat la îmbinare fără a rupe izolația de sub el. Extrudarea simultană cu trei straturi este o practică standard dintr-un motiv, deoarece o interfață netedă nu poate fi creată ulterior.

Ecran conductor semiconductiv ML-PSD pentru cabluri XLPE de 10 kV Ecran conductor semiconductor reticulabil pentru cabluri de alimentare XLPE de până la 10 kV, listat conform JB/T 10738; relevante atunci când se specifică compuși de ecran și verificări primite. Vizualizare produs →

Inspecție de intrare înainte de extrudare

Patru verificări primite acoperă cea mai mare parte a riscului într-un compus de înaltă tensiune: priză la cald, umiditate, contaminare și consistența peletelor. Fiecare are o metodă definită care poate fi scrisă într-o comandă de cumpărare și repetată la recepția mărfurilor.

Dincolo de datele de testare, solicitați pachetul de rapoarte și starea de calibrare a instrumentelor din spatele acestuia. Un furnizor care publică echipamentul său de testare de laborator iar mediul de producție este mai ușor de auditat decât unul care trimite un certificat fără o metodă de urmărire.

Performanța învelișului și a flăcării pe trasee industriale

Învelișul nu are sarcină dielectrică, dar decide dacă cablul supraviețuiește pătrunderii apei, abraziunii, rozătoarelor și expunerii la foc. Compușii pentru manta sunt selectați în funcție de standardul de instalare și de clasa de foc a cablului finit, nu față de gradul de izolație.

Pe site-urile industriale, domină trei familii de teci. Polietilena ignifugă este utilizată pe rutele de înaltă tensiune unde rezistența la umiditate și transmisia scăzută a vaporilor de apă contează mai mult decât flexibilitatea. Calitățile PVC la 70 C și 90 C rămân obișnuite acolo unde costul și rezistența mecanică determină decizia. Teci fără halogeni apar acolo unde densitatea fumului și corozivitatea sunt controlate pe cablu, nu pe compus. În fiecare caz, cantitatea de compus de specificat este cea de pe desen: grosimea mantalei, aderența la ecran și clasa de încercare la foc a cablului finit.

ML-ZRPE-H Manta din polietilena ignifuga pentru cabluri de inalta tensiune Compus de înveliș PE fără halogeni, cu emisii reduse de ignifugă, pentru cabluri de înaltă tensiune, conform GB/T 11017 ST12 și combustie în pachet A/B; relevante atunci când este specificată performanța la foc în manta. Vizualizare produs →

Întrebări practice de la producătorii de cabluri

Ce compus se potrivește unui alimentator industrial de 33 kV?

Un alimentator de 33 kV se află în interiorul IEC 60502-2, care rulează la 30 kV nominal și Um 36 kV. Atât peroxidul, cât și XLPE reticulat cu silan sunt utilizați la acest nivel: peroxid unde marginea de descărcare parțială este strânsă, silan unde echipamentul de întărire este pe bază de apă. Specificați proprietățile de fixare la cald, umiditate și ecran într-un singur pachet, deoarece numai gradul de izolație nu determină rezultatul testului.

Cum se verifică mai degrabă degazarea decât se presupune?

Nu se aplică o singură limită numerică pentru clasele de tensiune. Degazarea este verificată pe cablul finit prin măsurarea factorului de disipare la frecvența de putere și la temperatură ridicată, plus teste reziduale de produs secundar sau de degajare a gazului convenite cu clientul. Grosimea peretelui și temperatura de întărire stabilesc timpul necesar de degazare, astfel încât programul aparține specificației procesului.

Evaluările B2ca sau Cca se aplică compusului de izolație?

Nr. EN 13501-6 clase, cum ar fi B2ca și Cca, sunt atribuite cablului finit din rezultatele testelor la foc și sunt conduse în principal de manta și construcția generală. Izolația contribuie prin conținutul de halogen, fum și aciditate, dar clasa este o proprietate a cablului, nu o proprietate compusă.

Ce aparține unei specificații de achiziție dincolo de rigiditatea dielectrică?

Cel puțin: limită de umiditate cu metoda de testare, limita de contaminare și metoda de inspecție, valorile de fixare la cald conform IEC 60811-507, rezistivitatea volumului ecranului semiconductiv și netezimea suprafeței, condițiile de ambalare și depozitare și pachetul de rapoarte de testare per livrare. Acestea sunt elementele care decid dacă compusul supraviețuiește testelor de rutină cu descărcare parțială la 10 pc.