Zmesi vysokonapäťových káblov: Požiadavky na izoláciu pre výrobcov napájacích káblov

Keď 132 kV kábel zlyhá pri rutinnom tienení čiastočného vybitia pri 5 pC, najprv sa skúma vytláčacia linka a ako posledná sa skúma zlúčenina. Poradie je zvyčajne obrátené. Poruchy čiastočného vybitia, za tepla tuhnutia a poruchy na vysokonapäťovom kábli majú tri vlastnosti, ktoré certifikát zlúčeniny nevykazuje: čistotu, vlhkosť a úplnosť zosieťovania. Pre výrobcu priemyselných napájacích káblov sa o všetkých troch rozhoduje v špecifikácii nákupu mesiace pred vytlačením prvého metra.

Čo musí poskytnúť zmes vysokonapäťových káblov

Izolačná zmes pre vysokonapäťový kábel musí spĺňať štyri požiadavky súčasne: nízka dielektrická strata, dielektrická pevnosť, ktorá prežije štandardné striedavé a impulzné testy, tepelná a mechanická odolnosť pri projektovanej teplote vodiča a správanie pri spracovaní, ktoré nepridáva žiadne chyby počas vytláčania. Stupeň, ktorý nesplní ktorýkoľvek z nich, zlyhá vo fáze testu kábla, nie v štádiu zloženia.

• Dielektrická strata: rozptylový faktor musí zostať nízky a stabilný v celom rozsahu prevádzkových teplôt, pretože strata určuje hrúbku izolácie a menovitý prúd na hornom konci rozsahu napätia.
• Dielektrická pevnosť: vytvrdená izolácia musí vydržať test striedavého napätia a úrovne bleskového impulzu káblového štandardu a musí podporovať bežný limit čiastočného vybitia, napríklad 10 pC podľa IEC 60502-2.
• Tepelná a mechanická odolnosť: 90 C nepretržitá teplota vodiča a 250 °C počas skratu, s deformáciou kontrolovanou testom hot-set v IEC 60811-507.
• Spracovateľnosť: Zmes musí bežať na kvalifikovanej linke pri kvalifikovanej teplote taveniny a výstupe a nesmie byť kontaminovaná prepravou, sušením a skladovaním.

Trieda napätia Rozhoduje o triede zlúčeniny

Káblové normy rozdeľujú trh na tri izolačné režimy: IEC 60502-2 pokrýva 1 kV až 30 kV, IEC 60840 pokrýva napätie od 30 kV do 150 kV a IEC 62067 pokrýva napätie od 150 kV do 500 kV. Úroveň kvalifikácie zmesi sa mení na každej hranici, a tak sa mení aj dôkaz, ktorý musí dodávateľ poskytnúť.

Pod 36 kV je izolačná stena pomerne tenká a elektrické napätie je mierne, takže silánom zosieťovaný XLPE zostáva praktickou voľbou. Nad 36 kV sa hrúbka steny a napätie na rozhraní obrazovky zväčšujú a do dizajnu sa hodia iba superčisté typy peroxidu s kontrolovanými hladinami vedľajších produktov.

Základná línia XLPE a miesto, kde sa silanové zosieťovanie zastaví

Peroxidom zosieťovaný XLPE je predvolená izolácia nad 30 kV. Silánom zosieťovaný XLPE slúži na napätie 35 kV a nižšie, kde je postačujúce vytvrdzovanie vo vodnom kúpeli a náklady na zariadenie presahujú dielektrickú rezervu.

Rozdiel je v chémii, nie v marketingu. Dikumylperoxid sa počas vytvrdzovania rozkladá na acetofenón, kumylalkohol, metán a alfa-metylstyrén. Tieto zvyšky zvyšujú rozptylový faktor a musia sa odstrániť odplynením pred dosiahnutím limitov tan delta v hornej časti napäťovej triedy. Spoľahlivosť tejto cesty závisí od podmienok vytvrdzovania, ako aj od formulácie, ktorá je uvedená v tejto poznámke vďaka čomu sú peroxidové zlúčeniny XLPE spoľahlivé pre napájacie káble .

Izolačné portfóliá zamerané na priemyselné a distribučné projekty sa zvyčajne končia pri strope 35 kV, takže zoznam tried, od ktorých výrobca nakupuje, je užší, ako naznačuje štandardný rozsah. Reprezentatívnym príkladom je tento typ peroxidu XLPE na izoláciu káblov do 35 kV, kde sú nákupným kritériom skôr vlastnosti zosieťovania a hodnoty za tepla, než hlavné hodnoty dielektrika.

ML-YJ35 Peroxidová XLPE izolačná zmes pre 35 kV káble 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. Zobraziť produkt →

Kontaminácia, vlhkosť a odplynenie: Čo sa v údajovom liste vynecháva

O tom, či sa vyhovujúca zmes stane vyhovujúcim káblom, rozhodujú tri zdroje defektov: zadržaná kontaminácia, absorbovaná vlhkosť a neúplné odplynenie. Žiadny z nich sa nenachádza v typickom údajovom liste, takže všetky tri musia byť zapísané v špecifikácii nákupu.

• Kontaminácia: častice presahujúce dohodnutú veľkosť vytvárajú koncentrácie napätia, ktoré spúšťajú stromy a čiastočné vypúšťanie. Vysokonapäťové triedy sú špecifikované maximálnou veľkosťou častíc a kontrolované kontrolou peliet alebo pásky, nie priemerným počtom.
• Vlhkosť: absorbovaná voda vytvára počas vytláčania dutiny a napája vodné stromy v prevádzke. V špecifikácii nastavte limit vlhkosti podľa Karla Fischera a požadujte balenie s bariérou proti vlhkosti, pretože fóliové vrecko otvorené na vlhkej podlahe sa rýchlo vráti do rovnováhy.
• Odplynenie: zvyškové peroxidové vedľajšie produkty musia byť po vytvrdnutí odstránené a prijateľná úroveň závisí od triedy napätia a hrúbky izolácie. Overuje sa na hotový kábel, nikdy nie na pelety.

Polovodivé obrazovky sú polovicou izolačného systému

Tienenie vodiča a izolačná clona riadia elektrické napätie na oboch izolačných rozhraniach. Nad 30 kV hladkosť sita, priľnavosť a odizolovateľnosť ovplyvňujú výkon impulzu a čiastočného výboja rovnako ako samotná izolačná zmes.

Sieťové zlúčeniny sú zosieťovateľné formulácie s obsahom sadzí. Pri nákupe nie je dôležitý čierny obsah, ale hotový povrch: výstupky na izolačnom rozhraní pôsobia ako napínacie body, objemový odpor musí zostať dostatočne nízky, aby sa pole pozdĺž vodiča vyrovnalo, a izolačná clona musí byť v spoji odizolovateľná bez toho, aby sa pod ňou roztrhla izolácia. Trojvrstvová simultánna extrúzia je z nejakého dôvodu štandardnou praxou, pretože potom nie je možné vytvoriť hladké rozhranie.

ML-PSD Semi-conductor Screen pre 10 kV XLPE káble Polovodivé zosieťovateľné tienenie vodičov pre XLPE silové káble do 10 kV, uvedené v JB/T 10738; relevantné pri špecifikovaní zlúčenín skríningu a prichádzajúcich kontrol. Zobraziť produkt →

Vstupná kontrola pred vytláčaním

Štyri vstupné kontroly pokrývajú väčšinu rizika vo vysokonapäťovej zmesi: vytvrdzovanie za tepla, vlhkosť, kontaminácia a konzistencia peliet. Každý má definovaný spôsob, ktorý je možné zapísať do objednávky a zopakovať pri preberaní tovaru.

Okrem testovacích údajov si vyžiadajte balík správ a stav kalibrácie prístrojov za ním. Dodávateľ, ktorý publikuje svoje laboratórne testovacie zariadenia a produkčné prostredie je jednoduchšie na audit ako prostredie, ktoré posiela certifikát bez vysledovateľnej metódy.

Výkon plášťa a plameňa na priemyselných cestách

Plášť nenesie žiadnu dielektrickú záťaž, ale rozhoduje o tom, či kábel prežije vniknutie vody, oter, hlodavce a vystavenie ohňu. Zmesi plášťov sa vyberajú podľa inštalačnej normy a požiarnej triedy hotového kábla, nie podľa stupňa izolácie.

Na priemyselných lokalitách dominujú tri rodiny plášťov. Nehorľavý polyetylén sa používa na vysokonapäťových trasách, kde viac ako flexibilita záleží na odolnosti proti vlhkosti a nízkej priepustnosti vodnej pary. Typy PVC pri 70 C a 90 C zostávajú bežné tam, kde sa rozhoduje cena a mechanická húževnatosť. Bezhalogénové plášte sa objavujú tam, kde je hustota dymu a korozívnosť kontrolovaná na kábli, nie na zlúčenine. V každom prípade je potrebné špecifikovať množstvo zlúčeniny na výkrese: hrúbka plášťa, priľnavosť k tieni a trieda požiarnej skúšky hotového kábla.

ML-ZRPE-H polyetylénový plášť spomaľujúci horenie pre vysokonapäťové káble Bezhalogénová, nízkodymová, horľavá zmes PE plášťa pre vysokonapäťové káble podľa GB/T 11017 ST12 a zväzkové spaľovanie A/B; relevantné, keď je špecifikovaná požiarna odolnosť plášťa. Zobraziť produkt →

Praktické otázky od výrobcov káblov

Ktorá zmes je vhodná pre 33 kV priemyselný napájač?

33 kV napájač je umiestnený vo vnútri IEC 60502-2, ktorý beží na menovité napätie 30 kV a Um 36 kV. Na tejto úrovni sa používa peroxidom aj silánom zosieťovaný XLPE: peroxid tam, kde je okraj čiastočného výboja tesný, silán, kde je vytvrdzovacie zariadenie na vodnej báze. Špecifikujte vlastnosti za tepla, vlhkosť a vlastnosti obrazovky ako jeden balík, pretože samotný stupeň izolácie neurčuje výsledok testu.

Ako sa skôr overuje odplyňovanie ako predpokladá?

Naprieč triedami napätia neplatí žiadny jednotný číselný limit. Odplynenie je overené na hotovom kábli meraním disipačného faktora pri výkonovej frekvencii a pri zvýšenej teplote plus skúškami zvyškového vedľajšieho produktu alebo uvoľňovania plynu dohodnutými so zákazníkom. Hrúbka steny a teplota vytvrdzovania nastavujú požadovaný čas odplynenia, takže harmonogram patrí do špecifikácie procesu.

Vzťahujú sa na izolačnú zmes hodnotenia B2ca alebo Cca?

No. Triedy EN 13501-6 ako B2ca a Cca sú priradené hotovému káblu na základe výsledkov požiarnych skúšok a sú poháňané hlavne plášťom a celkovou konštrukciou. K izolácii prispieva obsah halogénov, dym a kyslosť, ale trieda je vlastnosťou kábla, nie zloženou vlastnosťou.

Čo patrí do špecifikácie nákupu okrem dielektrickej pevnosti?

Minimálne: limit vlhkosti s testovacou metódou, limit kontaminácie a kontrolná metóda, hodnoty vytvrdzovania za tepla podľa IEC 60811-507, objemový odpor polovodivého sita a hladkosť povrchu, podmienky balenia a skladovania a balík správ o teste na dodávku. Toto sú položky, ktoré rozhodujú o tom, či zlúčenina prežije rutinné testovanie čiastočného vybitia pri 10 pC.