短い答え: XLPE は、架橋によりポリエチレンに安定した三次元分子ネットワークが与えられるため、高電圧ケーブル システムで広く使用されています。. この材料は、低い誘電損失と有用な熱的および機械的安定性を兼ね備えています。. ドライにも対応, 滑らかな半導電性スクリーンを備えた押出断熱システム. これらの特性は、コンパクトな地下および海底伝送回路に適しています.
しかし, 「XLPE」は完全な性能仕様ではありません. 絶縁コンパウンド, 押出成形品の清浄度, 画面インターフェース, 金属シース, 防水, 関節, 終端, ルート温度, 機械式ムーブメント, および資格証明はすべてサービス能力を決定します. 高電圧 XLPE ケーブル システムの限界は、リンクされた要素の 1 つが未定義のままであるところから始まります。.
架橋によりポリエチレンの熱下での挙動が変化する
通常のポリエチレンは長い分子鎖で構成されており、温度が上昇するとより自由に動くことができます。. 架橋により鎖間に結合が形成されます. 得られたネットワークは、非架橋ポリエチレンよりも効果的に溶融や永久流動に抵抗します。. この寸法安定性は、導体の損失により絶縁体が加熱される場合や、負荷サイクルによって膨張と収縮が繰り返される場合に重要になります。.
架橋によって材料が老化に影響されなくなるわけではありません. 温度, 電気的ストレス, 酸素, 水分, 製造上の欠陥, そして時間は依然として断熱システムに影響を与えます. 標準または設計による温度制限は導体構造から切り離すことはできません, アクセサリー, 緊急期間, ルート条件, そして資格の根拠は.
架橋反応では副生成物も生成されます. したがって、高電圧製造には、選択した化合物と設計で必要な場合の、制御された押出後処理と脱ガスが含まれます。. 残留メタンに関する CIGRE の研究は、厚手の HV および EHV 断熱材に測定方法が重要である理由を示しています. 「XLPE 絶縁」のみが記載されているデータシートでは、このプロセスの証拠が省略されています。.
XLPE が高電圧 AC 送電に適している理由
HVAC システムにおけるこの材料の強力な地位を説明する 4 つの特性.
- 低誘電損失: XLPE は、適切に設計された絶縁システムで誘電加熱を制限できます。. 絶縁体積と電圧が増加するにつれて、これはますます重要になります.
- 熱寸法安定性: 架橋により、通常および定義された緊急時の熱負荷中に断熱材がその形状を維持するのに役立ちます。.
- 押し出し構造: 連続押出により導体スクリーンが可能, 絶縁, 液体断熱材を使用せずに制御された放射状システムを形成するための断熱スクリーン.
- 実践的なシステム統合: 押し出しデザインでは金属シースを組み合わせることができます, 防水壁, オーバーシース, 関節, 陸上および海底ルートの終端.
ENTSO-E は、XLPE が HVAC 地上および海底リンク用の確立された断熱技術であると説明しています, 同時にケーブルの静電容量も特定します, ルートエンジニアリング, 関節, システムの制約としてのライフサイクルの問題. 中立者 ENTSO-E テクノロジーの概要 有用な送信コンテキストを提供します.
XWA 高圧電力ケーブルの範囲 製品システムのコンテキストを示します. 最終的な建設にはまだ合意された電圧基準が必要です, 導体, 絶縁寸法, 金属シース, 外側の保護, アクセサリインターフェイス, ルートの評価, そしてテストスケジュール.
電場は 3 つの連続した押し出し層に依存します
主要な断熱材は単独では機能しません. 素線から作られた導体の表面は凹凸がある. その形状上に絶縁体を直接配置すると、ストランドの境界や突起の周囲に電気ストレスが集中します。. 導体スクリーンが滑らかな音を生み出します。, 導体と絶縁体の間の導電性境界.
絶縁スクリーンは、誘電体領域の制御された外側境界を形成します。. 一緒に, 指揮者スクリーン, XLPE絶縁体, および断熱スクリーンが放射状フィールド形状を確立します. それらの同心性, インターフェースの滑らかさ, 接着性または剥離性の要件, 清潔さ, 材料の適合性が結果に影響します.
そのため、高電圧生産では通常、これらの層が 1 つの押出プロセスとして扱われます。. 層間の汚染の機会を減らし、連続的な界面を作成します。. このプロセスには依然として原料の管理が必要です, 該当する場合、濾過された化合物の供給, きれいな押出条件, 寸法監視, 硬化制御, そして検査. トリプル押出はプロセス アーキテクチャです, 自動的に品質を証明するものではない.
製造品質はポリマーの名前を上回る可能性がある
電気的ストレスが汚染物質の周囲に集中する可能性がある, 空所, 突起, または不規則な画面インターフェイス. ローカルフィールドは平均的な設計応力よりもはるかに高い可能性があります. したがって、数十年にわたる動作を想定した厚い絶縁体では、物理的に小さく見える欠陥が電気的に重要になる可能性があります。.
意味のある製造記録は、納品された長さを承認された設計およびプロセスに結び付ける必要があります。. 化合物の同定が含まれる場合があります, 材料の保管と移動の制御, 押出ラインの記録, 寸法データ, 硬化および冷却条件, 脱気制御, スクリーンと断熱材の検査, 定期的な電気検査, サンプルテスト, および不適合処分. 正確な証拠は電圧クラスによって異なります, 標準, デザイン, そして品質計画.
定期的な検査では長期的なリスクをすべて明らかにすることはできません. 型式試験は、定義された試験義務の下で設計の性能を確立します. 事前認定テストでは、該当する HV または EHV システム ファミリの長期的な熱電挙動を実証できる場合があります。. その後、定期テストとサンプルテストで、規定の範囲内で製品の出力をチェックします。. これらの段階は互いに補完し合います; 管理された製造に代わるものはありません.
XLPE の利点がどこで止まるかを定義する 7 つの境界線
1. きれいな素材では不良な界面を補うことはできません
高級断熱コンパウンドは依然として滑らかなスクリーンと制御された押出に依存しています。. 突起物, 汚染, 界面の損傷により局所的な応力が増大する可能性があります. ケーブルの接合部や終端処理により、工場出荷後に同様の問題が発生する可能性があります。. クリーンルームの状態, 訓練されたインストール, 承認されたツール, 寸法チェック, 文書化された手順は断熱システムの一部となります.
2. 熱能力は完全な熱経路に依存します
XLPE は、定義された導体温度義務に耐えることができます, しかし、ルートから熱を取り除くことはできません. 導体損失, 誘電損失, 金属シースの損失, 絶縁熱抵抗, ダクト, 埋め戻し, 土壌, 周囲条件, 回路間隔, と負荷プロファイルが電流容量を決定します. 1 つの深い交差点または乾いた土壌セクションでサーキット全体を支配できる.
熱老化は時間と温度にも依存します, 1 つの見出しの評価に基づいていない. 継続的, 周期的な, 緊急任務と緊急任務には別の仮定が必要. 指揮者, 画面, 金属シース, オーバーシース, アクセサリー, XLPE 自体が公称温度しきい値に達する前に、周囲の材料によって制限が課される可能性があります。.
3. 湿気からの保護は構造上の決定です
XLPE は、ケーブルの長手方向または半径方向の防水を自動的には行いません。. 止水テープまたはパウダー, 金属シースまたはラミネート, シールされたジョイント, 終端設計, オーバーシースの完全性, およびルート排水はさまざまな湿気経路に対応します. それらの必要性は、設置とリスク評価によって決まります。.
水トリー現象と電気トリー現象は別個の劣化メカニズムです. 最新の材料システムと製造制御により耐性を向上できる, しかし、XLPE という用語だけでは水トリー耐性を確立することはできません。. 仕様では材料グレードを特定する必要があります, 止水構造, インターフェース, テスト, と環境義務.
4. ジョイントと終端が均一な形状を妨げます
工場出荷時のケーブル長は安定した放射状配置です. ジョイントまたは終端によりその形状が変更され、新しい絶縁が導入されます。, 半導電性, ストレスコントロール, 封印, および機械的インターフェース. 現場の準備では、現場の状況に応じてレイヤーを削除して再構築することもできます.
CIGRE は、ケーブルとアクセサリの相互作用を電気的なものとして扱います。, 熱, 材料, および熱機械工学. アクセサリはケーブルの寸法と一致する必要があります, 画面デザイン, 導体接続, 絶縁体直径, 物質的な振る舞い, 金属シース, オーバーシース, 接着配置, と環境義務. 公称電圧の一致だけでは十分ではありません.
5. 大きな導体が熱機械力を生み出す
加熱により導体とケーブルの構造が膨張します. 冷却するとその動きは逆転します. ダクト摩擦, 曲がる, クリート, サポートします, 垂直断面, 固定点, 関節の位置は力と変位が発生する場所を制御します. 厚い, 太導体の HV ケーブルは比較的硬い; フレキシブル設置ワイヤとして表現してはなりません.
ルート設計では許容曲げを評価する必要があります, 引っ張り張力, 側壁圧力, 軸方向の動き, 支援部隊, そして付属品の積載. XLPE の熱安定性は、断熱材の形状保持に役立ちます, しかし、システムの動きを排除したり、拘束が不十分な関節を保護したりすることはありません.
6. XLPE は HVAC 充電電流を除去しない
指揮者, 絶縁, と金属スクリーンが分布コンデンサを形成します. AC電圧は通電ルートに沿って充電電流を生成します. この電流は周波数とともに増加します, 電圧, キャパシタンス, そして長さ. 導体の電流容量の一部を占め、無効電力要件が発生します。.
低い誘電損失により、1 つの加熱源が削減されます。, しかし、静電容量が消えるわけではありません. 長い地下または海底の HVAC リンクにはシャント補償と詳細な切り替えが必要な場合があります, 電圧制御, 共振, 一時的な過電圧の研究. 実際の HVAC と HVDC を分離するユニバーサルなルート長はありません; 結果は完全なネットワークと経済モデルに依存します.
7. HVAC 断熱システムは自動的に HVDC システムになるわけではありません
AC電圧下, 押出成形遮音材における場の分布は主に形状と誘電率に依存します. 安定した DC 電圧下, 導電率の影響が大きくなる. 導電率は温度と電気的ストレスによって変化します, そのため、放射状の温度勾配によって DC 磁場が再分布されます。. スペースチャージ, 極性の変化, コンバータ波形, インターフェースによりさらなる役割が追加されます.
AC 認定の XLPE コンパウンドまたはケーブルは、ラベル変更によって DC サービスに移行できません. 直流絶縁方式, 半導電性スクリーン, 製造工程, 脱気, アクセサリー, フィールドグレーディング, 熱条件, コンバーターの義務, 資格プログラムは 1 つの検証済みシステムを形成する必要があります.
規格は電圧とテストの境界を定義しますが、普遍的な性能ではありません
IEC 60840 およびIEC 62067 押出ACケーブルシステムとそのアクセサリのさまざまな定格電圧範囲に適用されます。. IEC 62895 押し出し成形された HVDC 陸上システムの範囲に対応. 特別なアプリケーション, 潜水艦システムを含む, 変更または追加の条件が必要になる場合があります. 該当するエディション, 修正, プロジェクト仕様書, および資格範囲を明記する必要があります.
| 参照 | このコンテキストにおける公開範囲 | プロジェクト定義がまだ必要なもの |
|---|---|---|
| IEC 60840 | 上記の押出ACケーブルシステム 30 kVまで 150 kV 定格電圧, ええと、まで 170 kV. | 電圧指定, ケーブルとアクセサリの設計, インストール, テスト, ルート, そして追加. |
| IEC 62067 | 上記の押出ACケーブルシステム 150 kVまで 500 kV 定格電圧, えーっとから 170 kVから 550 kV. | 資格家族, アクセサリー, 特別なルート条件, テスト計画, とドキュメント. |
| IEC 62895 | 押出成形 HVDC ランド ケーブル システム (以下を含む) 320 kV 定格電圧. | コンバーターの義務, 極性動作, 過渡現象, アクセサリー, ルート, および特別なアプリケーション. |
XWA 132 kVケーブルのページ 共通の IEC 内に収まる 60840 電圧コンテキスト. 標準リファレンスは、プロジェクトの電圧定義がなければ、最終的な構造や適合性を確立しません。, ルート, アクセサリー, テスト範囲, および承認された設計データ.
XLPEは火災を証明しない, 煙, または環境パフォーマンス
絶縁機能と外部シースの機能は分離されたままでなければなりません. ケーブルはポリエチレンを使用しながら、主絶縁体として XLPE を使用する場合があります。, PVC, または他の層には低煙のハロゲンフリー化合物を使用. 延焼, 煙の密度, 酸度, ハロゲン含有量, 耐油性, 耐紫外線性, シロアリ抵抗性, および耐薬品性は、関連する材料と検証された試験方法によって異なります。.
「XLPE ケーブルはハロゲンフリーです」または「XLPE ケーブルは耐火性です」などの記述は不完全です. 完全な構築とその宣言されたテストは、これらのプロパティをサポートする必要があります. 耐火性の主張には、材料の難燃性を超えた回路の完全性要件も含まれる場合があります.
既存の XWA の記事 XLPE と PVC 絶縁の違い 2 つの材料ファミリーを比較します. 現在の議論は別の問題を扱っています: HV システムを絶縁ファミリーだけで判断できない理由.
高電圧設計が凍結される前に必要な証拠
| 証拠グループ | 記録が答えなければならない質問 |
|---|---|
| 電気的義務 | U0とは何ですか, U, 1つ, 周波数またはDC極性デューティ, インパルスレベル, 接地, 障害レベル, および動作過渡現象? |
| 断熱システム | どの化合物, 画面, 呼び寸法, インターフェース, フィールドストレスベース, 硬化, および脱気制御が適用されます? |
| 熱設計 | どの負荷プロファイル, 周囲条件, 土壌またはダクトのデータ, シース損失, 回路配置, および緊急期間サポート評価? |
| 湿気と環境 | 縦方向および放射状の障壁はどれですか, オーバーシース特性, シール, 腐食制御, ルート条件が適用されます? |
| 付属品 | どの接合部と終端の設計が絶縁体の直径に適合するか, 画面, 導体, シース, ボンディング, および環境インターフェース? |
| 機械的設置 | ドラムの長さはどれくらいですか, 曲げ限界, 引っ張る力, 支援部隊, 動き, 付属品の負荷も計算されています? |
| 資格 | どの事前資格, タイプ, ルーティーン, サンプル, 設置後のテストは、提供されたシステムと電圧範囲に適用されます。? |
| トレーサビリティ | 絵はどうやって描くのか, 材料バッチ, 制作記録, テスト, ドラム, アクセサリー, サイトの記録が提供された回線に接続されます? |
この証拠に基づいたアプローチにより、材料の略記がシステム エンジニアリングに取って代わることを防ぎます。. また、導体サイズ以前に互換性のない仮定も明らかになります。, 断熱材の厚さ, アクセサリー, ジョイントの位置, ドラムの長さ, テストの変更にはコストがかかる.
高電圧システムにおける XLPE に関する質問
XLPE は常に高電圧回路にとって最良の絶縁体ですか??
普遍的に最適な素材はない. XLPE は、多くの押出成形 HVAC および認定 HVDC システムの選択肢として確立されています。, ただしルート状況, 電圧デューティ, アクセサリー, インストール, 火災戦略, 修理哲学, 資格, ライフサイクル要件が適合性を決定します.
厚い XLPE は常に電圧能力を向上させますか?
いいえ. 絶縁体の厚さは平均電気ストレスに影響を与える, しかしインターフェースの品質, 汚染物質, 画面, 導体サイズ, アクセサリー, インパルス義務, 温度勾配, 製造能力, そして資格も重要です. 層が厚いと、制御不能な欠陥や互換性のないアクセサリを修正できません.
できる？ 132 kV XLPE 設計を直接スケールできる 220 kV?
いいえ. 電圧は一般的な IEC から移動します 60840 IECまでの範囲 62067 地域. 電気的ストレス, 寸法, 製造管理, アクセサリー, 事前資格, タイプテスト, 取り扱い, ドラムの限界, ルート設計, プロジェクトの追加には新たな調整基盤が必要です.
XLPEはメンテナンスを必要としませんか?
押出絶縁体には絶縁油圧システムが含まれていません。, しかし、回路には依然としてライフサイクル管理が必要です. 終了, リンクボックス, ボンディングリード, シース電圧リミッタ, 接地, オーバーシースの完全性, ルート条件, 監視システム, アクセス可能なジョイントには検査またはテストが必要になる場合があります.
最も役立つ仕様ステートメントは何ですか?
ケーブルとアクセサリの完全なシステムを定義する便利なステートメント, 運営義務, 設置環境, 適用される規格, 資格範囲, テスト, ドキュメント, とインターフェース. 「XLPE 絶縁」はその仕様内の 1 行のみです.
工学的な結論
XLPE は、低誘電損失により高電圧送電での地位を確立しました, 熱寸法安定性, 制御された押出断熱システムとの互換性. 複合選択でその真価が発揮される, クリーンな製造, 滑らかな画面, 湿気防止, アクセサリー, ルート設計, 資格と資格が相互に強化し合う.
同じ結論がその限界を定義する. XLPE は汚染を補償できません, 準備が不十分な関節, 間違った熱モデル, 定義されていない水の障壁, 過度の機械的力, AC充電の制約, またはAC勤務からDC勤務への無資格の移行. 高電圧性能はシステム全体とその証拠に属します, ポリマー名ではありません.
高電圧システム設計ベースを提出する
技術的な構造のレビュー用, 定格および最大システム電圧を提供します, ACまたはDCデューティ, 導体の要件, ルートと設置方法, 負荷プロファイル, 周囲および土壌またはダクトのデータ, 金属シースと接合の概念, 防水, アクセサリインターフェイス, ドラムの長さの制約, 適用される規格, 資格と試験の要件, 量, そして目的地. XWAパワー & ケーブルは、ケーブルの構造と文書を承認された設計基準に合わせることができます; 最終的な機能確認は正確なシステム範囲に従います.