CC BY
0УДК 621.317 Рагимли И.Н., Наджафов С.Г.
Рагимли И.Н.
доктор философии по технике, доцент Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности (г. Баку, Азербайджан)
Наджафов С.Г.
магистрант
Азербайджанский государственный университет нефти и промышленности (г. Баку, Азербайджан)
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КАБЕЛЕЙ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА
Аннотация: для передачи и распределения электроэнергии используются воздушные и кабельные линии, стоимость кабельных линий выше, но они широко применяются на промышленных предприятиях и в крупных городах, где плотность нагрузки и уровень потребления электроэнергии весьма значительны, а также в местах, где затруднительно применять воздушные линии (например, при прохождении линии через водные пространства). В настоящее время при строительстве кабельных линий широко используются силовые кабели современных высоковольтных сооружений напряжением 110500 кВ.
В статье проанализированы общая характеристика кабелей из сшитого полиэтилена.
Ключевые слова: электрическую прочность, линии электропередачи, изоляция, силовые кабели, короткое замыкание, заземление.
Кабели являются одним из важных элементов в энергетическом секторе. Известно, что кабели сшитой прокладки в основном применяются под землей, в
каналах, в местах, где есть озера и реки, то есть в местах, где невозможно проложить их сверху.
Ранее маслонаполненные кабели использовались в высоковольтных кабельных линиях, но в настоящее время все чаще используются в однофазных электрических кабелях, где в качестве изоляции используются полимеры с полиэтиленовым покрытием [1-3]. Однако в процессе эксплуатации упомянутых кабелей в них появляются определенные дефекты. Кабель нагревается в номинальном режиме работы, остывает при уменьшении нагрузки, в результате чего создаются воздушные зазоры из-за расширения и сжатия изоляции кабеля, нагрева бумажной изоляции на этих частях и явления снижения электрической прочности таких частей в целом и т. д. происходит [4]. Поэтому, чтобы избежать подобных недостатков, в последнее время все большее распространение получают электрические кабели, выполненные с использованием данного типа изоляции. Для повышения термостойкости полиэтилена осуществляется процесс его со сшитыми с полиэтиленовыми изоляция, в результате которого полиэтилен переходит от линейной структуры к пространственной. При этом термостойкость материала составляет 90°С при длительной эксплуатации и 250°С при коротких замыканиях. Таким образом, тканый полиэтилен, полученный в результате сшитыми, считается наиболее подходящим и эффективным материалом для изоляции кабеля. Современные кабели этого типа экономичнее и технически совершеннее других благодаря технологии производства, конструкции и изоляционным материалам [5].
Со сшитый полимере улучшается ряд свойств, например устойчивость к растрескиванию под воздействием внешней среды, повышается термостойкость, снижается коэффициент термического расширения, уменьшается возможность образования неоднородной структуры в объеме полимера вследствие воздействия температурных нагрузок. В связи с этим углубленное изучение механизма образования и развития газовых пузырьков в полимерной изоляции в процессе нагрева и охлаждения, а также изучение механизма инжекции зарядов из пустот в полимер при электрических разрядах
и их роли в последующих неоднородностях остаются актуальными и сегодня. В таблице 1. 1 приведены сравнительные характеристики изолированных кабелей из со сшитыми (СПЭ) и маслонаполненных (МНК) кабелей [6-8]. Отличие этих кабелей от других заключается в том, что они изготовлены из тканого полиэтиленового материала. Изоляционные свойства этого полиэтилена известны давно. Обычный термопластичный полиэтилен имеет ряд недостатков, одним из которых является снижение электрических характеристик при повышении температуры.
Таблица 1.1. Сравнительные характеристики изолированных кабелей из со сшитыми и маслонаполненных кабелей.
Характеристики кабелей СПЭ-кабел МНК-каоел
Длительно допустимая температура жгш, °С 90 85
Допустимая температура в аварийном режиме, ^С 130 90
Максимальное сопротивление сосуда при протекашш тока короткого замыкания допустимая температур, ^С 250 200
Допустимая плотность тока короткого замыкания за 1 секунду, для трансмиссии из алюминия и меди 144 93 101 67
Относительная диэлектрическая проницаемость, при температуре 20 ° С 2,4 3,3
Тангенс угла диэлектрических потерь при температуре 20 ° С 0.001 0.004
Если температура достигает 80 °С, изоляция теряет свою форму, тангенс угла диэлектрических потерь и электрическая прочность снижаются. Однако при температуре 130 °С сшитая изоляция полиэтиленовых кабелей сохраняет свою форму, а также механические и электрические свойства. Создание трехмерной структуры в сшивках, образующихся в процессе сшивания внутри молекул полиэтилена, придает материалу высокие механические и
электрические свойства, низкую гигроскопичность и даже более высокие рабочие температуры.
В течение последних лет ведется замена кабелей с бумажно-пропитанной изоляцией на термостойкие экструдированные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена [9].
В развитых странах Америки, а также в европейском регионе, большую часть рынка силовых кабелей занимают кабели, изолированные сшитым полиэтиленом.
Преимущества кабелей с плетеной полиэтиленовой изоляцией все чаще приводят к замене кабелей с бумажной изоляцией на термостойкие кабели с этим типом изоляции.
В настоящее время основную долю рынка электрокабелей в развитых странах, Америке и Европе занимают кабели с тканой полиэтиленовой изоляцией [10,11].
Ниже показаны превосходные свойства кабелей среднего напряжения с пластиковой изоляцией:
- предельные рабочие температуры, преимущество перед кабелями с бумажной изоляцией, увеличивающими передаваемую мощность до требуемого уровня,
- иметь достаточную устойчивость при работе в условиях перегрузки или короткого замыкания,
-- создание кабельных трасс на объектах различной высоты,
- отсутствие в составе изоляционного материала свинца, масел и сложных наполнителей ускоряет монтажные работы,
- положительные особенности монтажа и эксплуатации приводят к снижению факторов, отрицательно влияющих на окружающую среду,
- высокая надежность в эксплуатации и еще меньшие экономические затраты после аварий, а также малый вес и радиус изгиба конструкции,
- производство длинных кабелей для использования в крупных конструкциях,
- строительство одножильных и трехжильных кабелей в полиэтиленовой оболочке.
Преимущества как механических, так и термических свойств кабелей сшитой полиэтиленовой изоляцией зависят от их молекулярных свойств.
В результате распределения молекул полиэтилена в процессе вулканизации или строительства образуются новые связи [12-14].
Кабели SPE бывают двух типов: трехжильные и одножильные. Чаще всего кабели SPE изготавливаются в одножильной конструкции (рисунки 1 и 2). Составные части одножильного кабеля SPE следующие:
Рисунок 1. Одножильный СПЭ-кабель.
Рисунок 2. Трехжильный СПЭ-кабель.
Использование одножильных кабелей снижает вероятность коротких замыканий между фазами, что повышает надежность электроснабжения [15].
При использовании одножильных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена короткое замыкание меньше, чем при использовании трехжильных кабелей. Конструкция этих кабелей с полиэтиленовой изоляцией также связана с превосходными диэлектрическими свойствами этого типа изоляции. Площадь поперечного сечения токопроводящей жилы данного типа одножильного кабеля составляет 800 мм2. Кабели данного сечения применяются в системах электроснабжения крупных энергоемких предприятий.
Существует несколько способов распознать повреждения кабелей с тканой полиэтиленовой изоляцией. Могут быть выявлены следующие травмы:
Однофазное замыкание жилы с оболочкой кабелей, однофазный, двухфазный, трехфазный отказ.
Главной уязвимостью этих типов кабелей является не их изоляция, а их защитное покрытие. Таким образом, при выходе из строя этого покрытия экран и основная изоляция разрушаются, что сокращает срок службы кабелей, составляющий 25-30 лет. Заключение.
Повседневное развитие энергетического сектора требует использования современных кабелей в сетях среднего и высокого напряжения. Это привело к замене кабелей с бумажно-масляной изоляцией на термостойкие кабели сшитого полиэтиленовой изоляцией.
В статье исследованы и проанализированы вопросы общая характеристика кабелей из сшитого полиэтилена.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Пириева Н.М., Джавадзаде Т.Э. Методы определения мест повреждений кабелей со строительной полиэтиленовой изоляцией. Журнал Проблем энергетики №1, Баку, 2023 стр. 85-90;
2. Н.М. Пириева, Ф.А. Ибадова //Общие принципы диагностики кабельных линий// Международный научный журнал Флагман науки: научный журнал. Январь 2024. - СПб., Изд. ГНИИ "Нацразвитие" - 2024. №1(12);
3. Гасанов К.А. Некоторые проблемы эксплуатации кабелей и кабельной арматуры среднего напряжения. Журнал Проблем энергетика. 2018 №3, с.72-78;
4. Н.М. Пириева, С.В. Рзаева, С.Н. Талибов. Анализ устройств защиты от перенапряжений электрических сетей. «Интернаука»: научный журнал - № 43(266). Часть 3. Москва, Изд. «Интернаука», 2022. с. 14-17;
5. Канискин В.А., Михасев С.Ю., Троицкий Л.К., Халилов Ф.Х., Шилина Н.А. Проблемы внедрения кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена в сети средних классов напряжения // «Электромагнитная совместимость в электроэнергетике», 2007;
6. Пириева Н.М., Тагизаде Л.Н. «Ограничители перенапряжения и защита трансформаторов от перенапряжений». Международный научный журнал «ВЕСТНИК НАУКИ. № 1 (70) Том 3. 2024. С 772-778;
7. N.M. Piriyeva, S.V. Rzayeva, E.M. Mustafazadeh. Evaluation of the application of various methods and equipment for protection from emergency voltage in 6-10 kV electric networks of oil production facilities. Интернаука: электрон. научн. журн.2022. № 39(262). c.40-44;
8. Мамедова Г.В., Пириева Н.М., Ширинова М.Ч. Диагностика силовых трансформаторов // Интернаука: электрон. научн. журн. 2023. № 6(276);
9. Пириева Н.М., Велиев Г.А., Аббасов А.И., Сулейманов Э.Э. «Коммутационные процессы в электрических сетях 10-35 кВ». Проблема энергетики № 2, Баку, 2021 стр. 100-106;
10. P. Najiba, A. Salmina «Some research questions of reactive energy compensation» // Universum: технические науки: электрон. научн. журн. 2023. 2(107). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/14966 pp 68-71;
11. Najiba PIRIYEVA, Gulschen KERIMZADE. "Electromagnetic efficiency in induction levitators and ways to improve it" Przeglad Elektrotechniczny. R.99 NR 06/2023, Poland, pp.204-207;
12. Пириева Н.М., Ахмадли А.Н. Сравнения электрических генераторов применяемые в ветроэлектрических установках. Международный научный журнал «ВЕСТНИК НАУКИ. № 1 (70) Том 3. 2024с.975-986;
13. Абдуллаев Я.Р., Керимзаде Г.С., Мамедова Г.В., Пириева Н.М. Обобщенные показатели электромагнитных устройств с левитационными элементами. Известия ВУЗов" Приборостроение ".Т.60, Санкт-Петербург. 2017, № 5.с.17 - 23;
14. Safiyev E.S, Piriyeva N.M. On the issue of assessing the temperature index and the range of heat resistance of polymeric electrical insulating materials / News of Azerbaijan Higher Technical Schools No.1 Baku, 2022 p. 49-51;
15. N.M.Piriyeva, G.S. Karimzade "Methods for increasing electromagnetic efficiency in induction levitator". PRZEGLAD Elektrotechniczny Publishing house of magazines and technical literature Warszawa. №10, pp s.192-196;
16. Н.М.Пириева, Заманов Х.Г. Исследование современных методов защиты линий высокого напряжения от перенапряжений. Международный научный журнал «Вестник науки» № 7 (76) Том 4. 2024 г. C 322-328;
17. Rzayeva S.V., Ganiyeva N.A., Piriyeva N.M. Modern approaches to electrical equipment diagnostics. international Journal on "Technical and Physical Problems of Engineering" (IJTPE) - Issue 58, Volume 16, Number 1, March 2024;
18. Rzayeva S.V., Ganiyeva N.A., Piriyeva N.M. Modern methods of diagnostics of electric power equipment. The 19th International Conference on "Technical and Physical Problems of Engineering" 31 October 2023 International Organization of IOTPE. Ruminiya.s. 105-110
Rahimli I.N., Nacafov S. Q.
Rahimli I.N.
Azerbaijan State University of Oil and Industry (Baku, Azerbaijan)
Nacafov S.Q.
Azerbaijan State University of Oil and Industry (Baku, Azerbaijan)
GENERAL CHARACTERISTICS OF CABLES MADE OF LINKED POLYETHYLENE
Abstract: overhead and cable lines are used for transmission and distribution of electric power, the cost of cable lines is higher, but they are widely used in industrial enterprises and large cities, where the load density and level of electric power consumption are very significant, as well as in places where it is difficult to use overhead lines (for example, when the line passes through water spaces). Currently, in the construction of cable lines, power cables of modern high-voltage structures with a voltage of110-500 kVare widely used.
The article analyzes the general characteristics of cross-linked polyethylene cables.
Keywords: electrical strength, power transmission lines, insulation, power cables, cross-linked polyethylene insulation, short circuit, grounding.
