Cables aislados XLPE: dispositivo, diseño, ventajas, aplicaciones

Actualmente, hay un aumento constante en la producción y el consumo de cables con aislamiento XLPE en el mercado ruso de productos de cables y alambres. La designación rusa de estos cables es XLPE, la inglesa es XLPE, la alemana es VPE y la sueca es PEX.

Anotemos las principales ventajas de los cables con aislamiento XLPE (cables XLPE) frente a los cables con aislamiento de papel impregnado (cables BPI):

• dependiendo de las condiciones de tendido, el rendimiento de los cables XLPE es 1,2-1,3 veces mayor debido a la mayor temperatura permisible a largo plazo,

• la resistencia térmica de los cables XLPE a corrientes de cortocircuito (SC) es mayor debido a la temperatura límite más alta, las averías específicas de los cables XLPE son 10-15 veces menores que las de los cables BPI,

• larga vida útil del cable XLPE (suministrado por los fabricantes durante más de 50 años),

• condiciones más fáciles para la instalación de cables XLPE debido al menor peso, diámetro, radio de curvatura, ausencia de cubierta pesada de plomo (o aluminio),

• Los cables XLPE se pueden tender a temperaturas negativas (hasta -20 °C) sin precalentamiento debido al uso de materiales poliméricos para el aislamiento y la cubierta.

• la ausencia de componentes líquidos en la construcción de cables XLPE reduce el tiempo y los costes de instalación,

• Los cables XLPE son extremadamente respetuosos con el medio ambiente debido a la ausencia de fugas de aceite y contaminación ambiental en caso de falla.

• la higroscopicidad de los elementos estructurales del cable XLPE es mucho menor que la del cable BPI, altas propiedades dieléctricas del aislamiento,

• Los cables XLPE no tienen restricciones en la diferencia de nivel de la ruta del cable.

Arroz. 1. Cable aislado XLPE

La característica principal de los cables XLPE es su aislamiento fundamentalmente nuevo: polietileno reticulado... El polietileno como aislamiento se conoce desde hace mucho tiempo. Pero el polietileno termoplástico convencional tiene serios inconvenientes, el principal de los cuales es un fuerte deterioro del rendimiento a temperaturas cercanas al punto de fusión. El aislamiento de polietileno termoplástico comienza a perder su forma, características eléctricas y mecánicas ya a una temperatura de 85 ° C.

El aislamiento XLPE conserva su forma y sus características eléctricas y mecánicas incluso a 130 °C.

El término «reticulación» o «vulcanización» se refiere al tratamiento del polietileno a nivel molecular. Los entrecruzamientos formados en el proceso de entrecruzamiento entre macromoléculas de polietileno crean una estructura tridimensional que determina las altas características eléctricas y mecánicas del material, menor higroscopicidad y un rango de temperatura de operación más amplio.

En la industria mundial del cable, se utilizan dos tecnologías de reticulación en la producción de cables de alimentación, cuya principal diferencia es el reactivo con el que se lleva a cabo el proceso de reticulación del polietileno.

La tecnología más común es el entrecruzamiento con peróxido, cuando el polietileno se entrecruza con la ayuda de productos químicos especiales (peróxidos en un ambiente de gas neutro a una temperatura y presión determinadas. Esta tecnología permite obtener un grado suficiente de entrecruzamiento). unión en todo el espesor del aislamiento y para garantizar la ausencia de inclusiones de aire. Además de buenas propiedades dieléctricas, también tiene un rango de temperatura de funcionamiento más amplio que otros materiales de aislamiento de cables y excelentes propiedades mecánicas. La tecnología de peróxido se utiliza en la producción de cables de media y alta tensión.

Menos común es el entrecruzamiento de fuerza cero, donde se agregan compuestos especiales (silanos) al polietileno para asegurar el entrecruzamiento a una temperatura más baja. El sector de aplicación de esta tecnología más económica abarca los cables de baja y media tensión.

El primer fabricante ruso de cables XLPE en 1996 fue la empresa de Moscú ABB Moskabel, que utilizó tecnología de reticulación de peróxido. En 2003, JSC "Kamkabel" se convirtió en el primer fabricante ruso de cables XLPE hechos de polietileno reticulado con silano.

Hay dos versiones de cables XLPE: de tres núcleos y de un solo núcleo. Los cables XLPE generalmente se producen en un diseño de un solo núcleo (Fig. 2).

Arroz. 2.Vista exterior de un cable XLPE unipolar: 1- conductor de corriente sellado multihilo redondo, 2- pantalla a lo largo del núcleo de polietileno reticulado semiconductor, 3- aislamiento de polietileno reticulado, 4- pantalla a lo largo del aislamiento de polietileno reticulado semiconductor, 5 — capa de separación hecha de cinta semiconductora o cinta impermeabilizante semiconductora, 6 — pantalla de alambres de cobre sujetos con cinta de cobre, 7 — capa de separación de dos cintas de papel crepé, tejido cauchutado, cinta de polímero o cinta impermeabilizante, 8-capa de separación de cinta de aluminio-polietileno o mica, 9-envoltura de polietileno, PVC-plástico

Una característica distintiva de la versión de tres núcleos del cable XLPE es la presencia de un relleno extruido fase-fase hecho de una mezcla plástica de polietileno o cloruro de polivinilo (PVC).

El uso de cables XLPE de un solo núcleo permite, en primer lugar, garantizar una mayor confiabilidad de la fuente de alimentación debido a una fuerte reducción en la probabilidad de un cortocircuito de fase a fase. La probabilidad de destrucción simultánea en un lugar del aislamiento de dos cables unipolares estructuralmente no relacionados (conectores o manguitos terminales) corresponde a la probabilidad de daño fase a fase de un bus con barras aisladas, es decir muy pequeña.

La probabilidad de fallas a tierra monofásicas con cables unipolares aislados XLPE es mucho menor que con cables BPI tripolares. Esto se logra tanto por el diseño de cables XLPE de un solo núcleo como por las propiedades dieléctricas superiores del aislamiento.

La versión de un solo núcleo de los cables XLPE permite una sección transversal de los cables que transportan corriente de hasta 800 mm. Los cables con una sección transversal de este tipo pueden competir con éxito con las barras colectoras utilizadas en los sistemas de suministro de energía de las empresas que consumen mucha energía.

El blindaje de los elementos del cable es necesario para la compatibilidad electromagnética del cable con varios circuitos externos y para asegurar la simetría del campo eléctrico alrededor del núcleo del cable y por lo tanto para crear condiciones más favorables para el funcionamiento del aislamiento. Los blindajes internos están hechos de plástico semiconductor, el blindaje exterior está hecho de alambres y tiras de cobre.

La funda protectora exterior protege los elementos internos del cable de la penetración de humedad y daños mecánicos durante la instalación y el funcionamiento. Las cubiertas exteriores de los cables XLPE están fabricadas con un compuesto de polietileno o PVC de alta resistencia.

Arroz. 3. Cable con aislamiento XLPE APvPg

Designaciones alfanuméricas convencionales (marcado) de cables con aislamiento XLPE:

• A - conductor de aluminio, sin designación - conductor de cobre,

• PV - material aislante - polietileno reticulado (vulcanizado),

• P o V — carcasa de polietileno o plástico PVC,

• y — carcasa de polietileno reforzado con mayor espesor,

• ng - cubierta de compuesto de PVC con baja inflamabilidad,

• ngd — carcasa de compuesto de PVC con bajas emisiones de humo y gases,

• d — sellado longitudinal de la pantalla con cintas impermeables,

• 1 o 3 — el número de cables con corriente,

• 50—800 sección transversal del cable que transporta corriente, mm2,

• gzh-sellado del cable que transporta corriente, 2 16-35-sección transversal de la pantalla, mm,

• 1-500 — tensión nominal, kV.

Ejemplo de designación: cable APvPg 1×240 / 35-10 con núcleo de aluminio (A), aislamiento XLPE (Pv), cubierta de polietileno (P), blindaje (g), sólido (1), sección del conductor pantalla de 240 mm. sección transversal 35 mm, tensión nominal 10 kV.