Compuși ZPE pentru cabluri de alimentare: proprietăți și beneficii

În infrastructura de energie modernă, compusul de izolație din interiorul unui cablu este la fel de critic ca și conductorul însuși. Compuși ZPE pentru cabluri de alimentare — Formule reticulabile pe bază de polietilenă fără halogen — au apărut ca o alternativă de înaltă performanță la materialele convenționale, oferind o combinație de integritate a izolației electrice, rezistență termică și fiabilitate de procesare pe care operatorii de rețea și producătorii de cabluri o cer acum la tensiuni de la sistemele de tensiune medie până la foarte înaltă (EHV).

Ce sunt compușii ZPE și de ce contează

Compușii ZPE sunt formulări de polietilenă reticulabilă cu peroxid, concepute special pentru izolarea cablurilor de alimentare. Procesul de reticulare - declanșat de căldură în timpul extrudarii sau într-un tub de vulcanizare continuă (CV) - transformă lanțurile liniare de PE într-o rețea termostată tridimensională. Această structură de rețea este cea care conferă izolației ZPE combinația sa excepțională de robustețe mecanică și stabilitate electrică într-o gamă largă de temperaturi de serviciu.

Piața globală de izolație a cablurilor din polietilenă reticulat a fost evaluată la peste 6,8 miliarde de dolari în 2023 și se estimează că se va extinde cu un CAGR de peste 5,9% până în 2030, impulsionată de programele de modernizare a rețelei din Asia-Pacific, Europa și America de Nord. În cadrul acestei creșteri, variantele fără halogeni, cum ar fi compușii ZPE, capătă o pondere tot mai mare, pe măsură ce reglementările de siguranță la incendiu se înăsprește în tuneluri, sisteme de tranzit și rute urbane dens populate de cabluri.

Performanța izolației electrice: avantajul principal

Compușii ZPE oferă proprietăți de izolare electrică care îndeplinesc sau depășesc cerințele IEC 60502 și IEC 60840 pentru construcția cablurilor de medie și înaltă tensiune. Trei parametri definesc superioritatea lor în aplicațiile de rețea solicitante:

• Rezistenta dielectrica Valori în mod constant peste 30 kV/mm, permițând pereți izolatori mai subțiri la tensiuni nominale echivalente — reducând distanța dintre conductor la conductor și diametrul exterior total al cablului cu până la 12% față de XLPE standard în unele modele de MT.
• Factor de disipare scăzut (tan delta) Delta bronzului sub 1x10 ^-4 la frecvența de putere minimizează pierderile de încălzire dielectrică, un criteriu de performanță critic pentru cablurile care funcționează continuu la factori de sarcină mari în coridoarele de transport subterane.
• Rezistență de descărcare parțială Morfologia curată și omogenă care poate fi realizată cu compușii ZPE - un rezultat al dispersiei aditivilor strict controlate - produce izolație cu conținut minim de goluri, reducând direct susceptibilitatea la degradarea descărcării parțiale pe durata de viață de 40 de ani a cablului.

Stabilitate termică în condiții continue și de defecțiune

Stabilitatea termică a izolației cablurilor este evaluată în trei regimuri distincte: serviciu continuu, suprasarcină și scurtcircuit. Compușii ZPE sunt formulați pentru a funcționa fiabil în toate trei, fără degradare structurală sau pierdere a proprietății dielectrice.

În condiții de funcționare continuă la temperatura conductorului de 90°C, izolația ZPE reticulat păstrează mai mult de 95% din alungirea sa inițială la rupere după 20.000 de ore de îmbătrânire termică - un rezultat confirmat în studiile de îmbătrânire accelerată la care se face referire de metodologiile IEC 60216. În condiții de scurtcircuit, rețeaua termostată rezistă la temperaturi tranzitorii care depășesc 250°C fără topire sau curgere, un mod de defecțiune care elimină complet PE termoplastic din aplicațiile HV cu scurtcircuit.

Compuși ZPE vs compuși XLPE: o comparație directă

Dezbaterea ZPE versus XLPE este în mod fundamental o problemă de mediu de aplicație. Ambele sunt sisteme de polietilenă reticulată - distincția constă în conținutul de halogen, comportamentul la ardere și conformitatea cu reglementările.

Pentru specificațiile guvernate de CPR (Construction Products Regulation) în Europa sau codurile naționale echivalente de siguranță la incendiu, compușii ZPE reprezintă calea conformă din punct de vedere tehnic către clasificările de performanță la foc Cca și Dca, fără a reproiecta conductorul cablului sau arhitectura ecranului metalic.

Performanță de procesare în linii de extrudare de mare viteză

Performanța pe teren a unui compus nu înseamnă nimic dacă nu poate fi procesat în mod fiabil la vitezele liniei de producție. Compuși ZPE pentru cabluri de alimentare sunt proiectate cu performanța de procesare ca criteriu principal de proiectare alături de proprietățile electrice.

Timpul de ardere controlat este specificația cea mai critică din punct de vedere operațional. Definește fereastra de procesare dintre plastificarea compusului în cilindrul extruderului și inițierea reticulare în tubul CV - reticulare prea scurtă și prematură cauzează rugozitatea suprafeței și defecte de excentricitate; prea lungă și densitatea de întărire la miezul cablului poate fi insuficientă pentru testele de calificare IEC.

Proprietăți dielectrice care definesc fiabilitatea pe termen lung

Modurile de defectare a izolației cablurilor sunt în principal de origine electrică - acumularea de încărcare spațială, arborerea apei și evadarea termică în condiții de stres ridicat de câmp. Formulările de compuși ZPE se adresează tuturor celor trei mecanisme prin proiectarea materialului.

• Suprimarea încărcăturii spațiale: Pachetele de antioxidanți și stabilizatori de tensiune special selectate reduc acumularea heteroîncărcării la interfața ecranului conductorului - un mecanism cunoscut pentru a amplifica stresul câmpului electric local cu până la 40% în XLPE netratat în condiții de curent continuu.
• Retardarea copacilor de apă: Gradele ZPE ignifuge (TR-ZPE) încorporează aditivi la nivel molecular care întrerup calea de oxidare electrochimică responsabilă pentru inițierea arborelui de apă, prelungind durata de viață a izolației în medii umede cu îngropare directă dincolo de proiecțiile de bază IEC 60502.
• Marja de fugă termică: Caracteristica delta tan scăzută a izolației ZPE asigură că autoîncălzirea dielectrică la gradienții câmpului de operare rămâne cu mult sub pragul la care se poate dezvolta instabilitatea termică cu feedback pozitiv - o cerință abordată în mod explicit în IEC 62067 pentru proiectarea cablurilor EHV.

Specificarea compușilor ZPE: parametri cheie de definit

Selectarea calității compuse ZPE potrivite pentru un design de cablu necesită alinierea pe șase axe ale specificațiilor. Furnizați furnizorului dvs. de compus ținte clare pentru ca fiecare să primească o recomandare conformă din punct de vedere tehnic: