Короткий ответ: Сшитый полиэтилен широко используется в высоковольтных кабельных системах, поскольку сшивание придает полиэтилену стабильную трехмерную молекулярную сеть.. Материал сочетает в себе низкие диэлектрические потери с полезной термической и механической стабильностью.. Он также поддерживает сухую, экструдированная изоляционная система с гладкими полупроводниковыми экранами. Эти характеристики подходят для компактных подземных и подводных сетей электропередачи..
Однако, «XLPE» не является полной характеристикой производительности.. Изоляционный состав, чистота экструзии, экранные интерфейсы, металлическая оболочка, защита воды, суставы, прекращение, температура на маршруте, механическое движение, и квалификационные доказательства определяют возможности обслуживания. Ограничения высоковольтной кабельной системы из сшитого полиэтилена начинаются там, где один из этих связанных элементов остается неопределенным..
Сшивка меняет поведение полиэтилена при нагревании
Обычный полиэтилен состоит из длинных молекулярных цепей, которые могут двигаться более свободно при повышении температуры.. Сшивка образует связи между цепями.. Полученная сетка противостоит плавлению и постоянному течению более эффективно, чем несшитый полиэтилен.. Эта размерная стабильность имеет значение, когда потери в проводнике нагревают изоляцию и когда циклы нагрузки создают повторяющееся расширение и сжатие..
Сшивка не делает материал невосприимчивым к старению.. Температура, электрический стресс, кислород, влага, производственные дефекты, и время все еще влияет на систему изоляции. Температурный предел, установленный стандартом или проектом, не может быть отделен от конструкции проводника., аксессуары, продолжительность чрезвычайной ситуации, условия маршрута, и квалификационная основа.
Реакция сшивки также приводит к образованию побочных продуктов.. Таким образом, высоковольтное производство включает контролируемую постэкструзионную обработку и дегазацию, если этого требуют выбранный состав и конструкция.. Работа СИГРЭ по остаточному метану показывает, почему методы измерения имеют значение для толстой изоляции высокого и сверхвысокого напряжения.. В техническом описании, в котором указано только «изоляция из сшитого полиэтилена», это свидетельство процесса отсутствует..
Почему сшитый полиэтилен подходит для передачи переменного тока высокого напряжения
Четыре характеристики объясняют сильную позицию материала в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха..
- Низкие диэлектрические потери: Сшитый полиэтилен может ограничить диэлектрический нагрев в правильно спроектированной системе изоляции.. Это становится все более важным по мере увеличения объема изоляции и напряжения..
- Термическая стабильность размеров: Сшивка помогает изоляции сохранять свою форму при нормальных и определенных аварийных тепловых режимах..
- Экструдированная конструкция: Непрерывная экструзия позволяет получить экран проводника., изоляция, и изоляционный экран для формирования управляемой радиальной системы без жидкой изоляции.
- Практическая системная интеграция: Экструдированные конструкции могут сочетать металлические оболочки., водные преграды, оболочки, суставы, и окончания для наземных и подводных маршрутов.
ENTSO-E описывает сшитый полиэтилен как признанную технологию изоляции для наземных и подводных систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха., а также определение емкости кабеля, проектирование маршрутов, суставы, и проблемы жизненного цикла как системные ограничения. Нейтральный Обзор технологии ENTSO-E обеспечивает полезный контекст передачи.
XWA линейка высоковольтных силовых кабелей показывает контекст «продукт-система». Окончательная конструкция все еще нуждается в согласованной основе напряжения., дирижер, размеры изоляции, металлическая оболочка, внешняя защита, дополнительные интерфейсы, route rating, и график испытаний.
Электрическое поле зависит от трех непрерывных экструдированных слоев.
Основная изоляция не работает сама по себе.. Проводник из жил имеет неровную поверхность.. Непосредственное размещение изоляции поверх этой геометрии приведет к концентрации электрического напряжения вокруг границ и выступов жил.. Экран проводника создает гладкую, проводящая граница между проводником и изоляцией.
Изоляционный экран образует контролируемую внешнюю границу диэлектрической области.. Вместе, экран проводника, Изоляция из сшитого полиэтилена, и изоляционный экран определяют геометрию радиального поля. Их концентричность, плавность интерфейса, Требования к адгезии или способности к удалению, чистота, и совместимость материалов влияют на результат.
Вот почему в высоковольтном производстве эти слои обычно рассматриваются как один процесс экструзии.. Это уменьшает возможности загрязнения между слоями и создает непрерывные интерфейсы.. Процесс по-прежнему требует контролируемой обработки сырья., подача фильтрованного состава, где это применимо, чистые условия экструзии, контроль размеров, контроль отверждения, и осмотр. Тройная экструзия — это архитектура процесса, не автоматическое подтверждение качества.
Качество изготовления может перевесить название полимера
Электрический стресс может концентрироваться вокруг загрязняющего вещества, пустота, выступ, или нестандартный интерфейс экрана. Локальное поле может быть намного выше среднего расчетного напряжения.. Таким образом, дефект, который кажется физически небольшим, может стать электрически важным в толстой изоляции, рассчитанной на десятилетия эксплуатации..
Значимая производственная запись должна связывать поставленную длину с утвержденной конструкцией и процессом.. Он может включать идентификацию соединения, контроль хранения и транспортировки материалов, записи экструзионной линии, данные о размерах, условия отверждения и охлаждения, контроль дегазации, проверка экрана и изоляции, плановые электрические испытания, образцы тестов, и склонность к несоответствию. Точные показания зависят от класса напряжения., стандартный, дизайн, и план качества.
Рутинные тесты не могут выявить все долгосрочные риски. Типовые испытания устанавливают характеристики конструкции при определенных тестовых задачах.. Предварительные квалификационные испытания могут продемонстрировать долгосрочное термоэлектрическое поведение соответствующего семейства систем высокого или сверхвысокого напряжения.. Плановые и выборочные испытания затем проверяют выпуск продукции в пределах заявленного объема.. Эти этапы дополняют друг друга; ничто не заменяет контролируемое производство.
Семь границ определяют, где заканчиваются преимущества сшитого полиэтилена
1. Чистый материал не может компенсировать плохой интерфейс
Высококачественный изоляционный состав по-прежнему зависит от гладких сеток и контролируемой экструзии.. Выступы, загрязнение, и повреждение интерфейса может привести к локальному усилению напряжения.. Подготовка кабеля к соединениям и заделкам может вызвать аналогичную проблему после заводского изготовления.. Условия чистого помещения, обученная установка, одобренные инструменты, проверка размеров, и документированные процедуры становятся частью системы изоляции.
2. Тепловая мощность зависит от всего теплового пути.
Сшитый полиэтилен может выдерживать определенные температурные режимы проводника., но он не может отводить тепло от трассы. Потеря проводника, диэлектрические потери, потеря металлической оболочки, термическое сопротивление изоляции, каналы, засыпка, земля, условия окружающей среды, расстояние между цепями, и профиль нагрузки определяют допустимую нагрузку. Один глубокий переход или секция с сухой почвой могут управлять всей цепью..
Термическое старение также зависит от времени и температуры., не в одном заголовке рейтинга. Непрерывный, циклический, и аварийные обязанности требуют отдельных предположений. Дирижер, экран, металлическая оболочка, оболочка, аксессуары, и окружающие материалы могут налагать ограничения до того, как сам сшитый полиэтилен достигнет номинального температурного порога..
3. Защита от влаги – строительное решение
Сшитый полиэтилен не делает кабель автоматически водонепроницаемым в продольном или радиальном направлении.. Водоблокирующие ленты или порошки, металлическая оболочка или ламинат, герметичные соединения, дизайн завершения, целостность внешней оболочки, и маршрут дренажа учитывают различные пути проникновения влаги. Их необходимость зависит от установки и оценки рисков..
Водное и электрическое деревья представляют собой разные механизмы деградации.. Современные системы материалов и производственный контроль могут повысить устойчивость., но сам по себе термин «сшитый полиэтилен» не определяет устойчивость к водному дереву.. В спецификации должен быть указан сорт материала., водозащитное сооружение, интерфейсы, тесты, и экологический долг.
4. Соединения и заделки нарушают однородную геометрию
Заводская длина кабеля имеет стабильное радиальное расположение.. Соединение или заделка изменяет эту геометрию и вводит новую изоляцию., полупроводниковый, стресс-контроль, уплотнение, и механические интерфейсы. При подготовке поля также удаляются и восстанавливаются слои в соответствии с условиями площадки..
СИГРЭ рассматривает взаимодействие кабеля с аксессуарами как электрическое., термический, материал, и термомеханика. Аксессуар должен соответствовать размерам кабеля., дизайн экрана, соединение проводника, диаметр изоляции, материальное поведение, металлическая оболочка, оболочка, договоренность о склеивании, и экологический долг. Одного номинального напряжения недостаточно..
5. Большие проводники создают термомеханические силы.
Нагревание расширяет структуру проводника и кабеля.. Охлаждение обращает это движение вспять.. Трение в воздуховоде, изгибы, шипы, поддерживает, вертикальные секции, фиксированные точки, и контроль совместных позиций там, где развивается сила и смещение.. Толстый, Высоковольтный кабель с большой жилой сравнительно жесткий; он не должен представлять собой гибкий монтажный провод.
При проектировании маршрута следует учитывать допустимый изгиб., напряжение, давление на боковую стенку, осевое перемещение, силы поддержки, и загрузка аксессуаров. Термическая стабильность сшитого полиэтилена помогает изоляции сохранять форму., но это не устраняет движение системы и не защищает плохо закрепленный сустав..
6. Сшитый полиэтилен не удаляет зарядный ток системы отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.
Дирижер, изоляция, и металлический экран образуют распределенный конденсатор. Напряжение переменного тока создает зарядный ток по маршруту, находящемуся под напряжением.. Этот ток увеличивается с частотой, Напряжение, емкость, и длина. Она занимает часть токовой мощности проводника и создает потребность в реактивной мощности..
Низкие диэлектрические потери сокращают использование одного источника тепла., но это не приводит к исчезновению емкости. Для длинных подземных или подводных линий отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха может потребоваться шунтовая компенсация и детальная коммутация., контроль напряжения, резонанс, и исследования временных перенапряжений. Никакая универсальная длина маршрута не отделяет практическое HVAC от HVDC.; результат зависит от всей сети и экономической модели.
7. Система изоляции HVAC не является автоматически системой HVDC.
Под напряжением переменного тока, Распределение поля в звукоизоляции зависит главным образом от геометрии и диэлектрической проницаемости.. Под постоянным напряжением постоянного тока, проводимость оказывает большее влияние. Проводимость изменяется в зависимости от температуры и электрического напряжения., поэтому радиальный градиент температуры может перераспределить поле постоянного тока.. Космический заряд, изменение полярности, преобразователь сигналов, и интерфейсы добавляют дополнительные обязанности.
Соединение или кабель из сшитого полиэтилена, соответствующий требованиям переменного тока, не может быть переведен в эксплуатацию постоянного тока путем смены маркировки.. Формула изоляции постоянного тока, полупроводниковые экраны, производственный процесс, дегазация, аксессуары, планировка поля, термические условия, конвертерная нагрузка, и квалификационная программа должны образовывать одну валидированную систему.
Стандарты определяют напряжение и границы испытаний, а не универсальные характеристики.
МЭК 60840 и МЭК 62067 применимы к различным диапазонам номинального напряжения для экструдированных кабельных систем переменного тока и их аксессуаров. МЭК 62895 обращается к экструдированной области наземной системы HVDC.. Специальные приложения, включая подводные системы, могут потребоваться измененные или дополнительные условия. Соответствующее издание, поправки, спецификация проекта, и квалификационный диапазон должны быть указаны.
| Ссылка | Опубликованный объем в этом контексте | Что еще требует определения проекта |
|---|---|---|
| МЭК 60840 | Экструдированные кабельные системы переменного тока выше 30 кВ до 150 кВ номинальное напряжение, с Эм до 170 кВ. | Обозначение напряжения, дизайн кабеля и аксессуаров, установка, тесты, маршрут, и дополнения. |
| МЭК 62067 | Экструдированные кабельные системы переменного тока выше 150 кВ до 500 кВ номинальное напряжение, с Эмм из 170 кВ до 550 кВ. | Квалификационная семья, аксессуары, особые условия маршрута, план испытаний, и документация. |
| МЭК 62895 | Экструдированные наземные кабельные системы постоянного тока высокого напряжения до 320 кВ номинальное напряжение. | Конвертер долг, работа с полярностью, переходные процессы, аксессуары, маршрут, и любое специальное приложение. |
XWA 132 Страница кабеля кВ находится в рамках общего IEC 60840 Контекст напряжения. Стандартная ссылка не устанавливает окончательную конструкцию или пригодность без определения проектного напряжения., маршрут, аксессуары, область тестирования, и утвержденные проектные данные.
Сшитый полиэтилен не горит., курить, или экологические показатели
Функции изоляции и внешней оболочки должны оставаться отдельными.. В кабеле может использоваться сшитый полиэтилен в качестве основной изоляции при использовании полиэтилена., ПВХ, или малодымный безгалогеновый состав для остальных слоев. Распространение пламени, плотность дыма, кислотность, содержание галогенов, маслостойкость, устойчивость к ультрафиолету, устойчивость к термитам, и химическая стойкость зависят от соответствующих материалов и проверенных методов испытаний..
Такие утверждения, как «кабель из сшитого полиэтилена не содержит галогенов» или «кабель из сшитого полиэтилена огнестойкий», являются неполными.. Полная конструкция и ее заявленные испытания должны поддерживать эти свойства.. Заявления об огнестойкости могут также включать требования к целостности схемы, помимо огнестойкости материала..
Существующая статья XWA о Различия в изоляции из сшитого полиэтилена и ПВХ сравнивает два семейства материалов. Настоящее обсуждение посвящено другому вопросу.: почему о системе высокого напряжения нельзя судить только по ее семейству изоляции.
Прежде чем заморозить высоковольтную конструкцию, необходимы доказательства
| Группа доказательств | Вопросы, на которые должна ответить запись |
|---|---|
| Электрический долг | Что такое U0, ты, Один, частота или полярность постоянного тока, импульсные уровни, заземление, уровень неисправности, и рабочие переходные процессы? |
| Система изоляции | Какое соединение, экраны, номинальные размеры, интерфейсы, основа напряжения поля, лечение, и применяются меры контроля дегазации? |
| Тепловой расчет | Какой профиль нагрузки, условия окружающей среды, данные о грунте или воздуховоде, потери в оболочке, расположение схемы, и продолжительность чрезвычайной ситуации поддерживают рейтинг? |
| Влага и окружающая среда | Какие продольные и радиальные барьеры, свойства внешней оболочки, печати, контроль коррозии, и действуют условия маршрута? |
| Аксессуары | Какие конструкции соединений и заделок соответствуют диаметру изоляции?, экран, дирижер, оболочка, связь, и экологические интерфейсы? |
| Механический монтаж | Какая длина барабана, пределы изгиба, тянущие силы, силы поддержки, движения, и дополнительные нагрузки были рассчитаны? |
| Квалификация | Какая предварительная квалификация, тип, рутина, образец, и испытания после установки применимы к предлагаемой системе и диапазону напряжений.? |
| Прослеживаемость | Как делаются рисунки, партии материалов, производственные записи, тесты, барабаны, аксессуары, и записи сайта подключаются к доставленному каналу? |
Такой подход, основанный на фактических данных, не позволяет сокращению материалов заменить системное проектирование.. Это также выявляет несовместимые предположения относительно размера проводника., толщина изоляции, аксессуары, совместные локации, длина барабана, и тесты становится дорого менять.
Вопросы о сшитом полиэтилене в высоковольтных системах
Всегда ли сшитый полиэтилен является лучшей изоляцией для высоковольтной цепи??
Ни один материал не является универсально лучшим. Сшитый полиэтилен является признанным выбором для многих экструдированных систем отопления, вентиляции и кондиционирования, а также сертифицированных систем HVDC., но условия маршрута, режим напряжения, аксессуары, установка, стратегия огня, философия ремонта, квалификация, и требования жизненного цикла определяют пригодность.
Всегда ли более толстый сшитый полиэтилен увеличивает допустимое напряжение??
Нет. Толщина изоляции влияет на среднее электрическое напряжение, но качество интерфейса, загрязняющие вещества, экраны, размер проводника, аксессуары, импульсный долг, температурные градиенты, производственные возможности, и квалификация тоже имеет значение. Более толстый слой не может исправить неконтролируемый дефект или несовместимый аксессуар..
Может ли 132 Конструкция из сшитого полиэтилена кВ может быть масштабирована непосредственно до 220 кВ?
Нет. Напряжение перемещается с общей IEC 60840 диапазон в IEC 62067 территория. Электрический стресс, размеры, производственный контроль, аксессуары, предварительная квалификация, типовые испытания, умение обращаться, пределы барабана, проектирование маршрута, и дополнения к проектам нуждаются в новой скоординированной основе.
Сшитый полиэтилен не требует обслуживания?
Экструдированная изоляция не содержит системы давления изоляционного масла., но схема по-прежнему требует управления жизненным циклом. Прекращение действия, поля ссылок, склеивание выводов, ограничители напряжения оболочки, заземление, целостность внешней оболочки, условия маршрута, системы мониторинга, и доступные соединения могут потребовать проверки или тестирования..
Какое утверждение спецификации является наиболее полезным?
Полезное заявление определяет полную систему кабелей и аксессуаров., эксплуатационная обязанность, среда установки, применимые стандарты, квалификационный диапазон, тесты, документация, и интерфейсы. «Изоляция из сшитого полиэтилена» — это только одна строка в этой спецификации..
Инженерное заключение
Сшитый полиэтилен заслужил свое место в передаче высокого напряжения благодаря низким диэлектрическим потерям., термическая стабильность размеров, совместимость с контролируемыми экструдированными изоляционными системами.. Его настоящая сила проявляется при выборе соединения., чистое производство, гладкие экраны, защита от влаги, аксессуары, проектирование маршрута, и квалификация усиливают друг друга.
Этот же вывод определяет его пределы. Сшитый полиэтилен не может компенсировать загрязнение., плохо подготовленный сустав, неправильная тепловая модель, неопределенная водная преграда, чрезмерная механическая сила, Ограничения на зарядку переменного тока, или неквалифицированный перевод с режима переменного тока на режим постоянного тока. Высоковольтные характеристики относятся ко всей системе, и это подтверждается, не к названию полимера.
Отправьте проектную основу высоковольтной системы
Для технического осмотра конструкции, обеспечить номинальное и максимальное напряжение системы, AC or DC duty, требование к проводнику, маршрут и способ установки, профиль нагрузки, данные окружающей среды и почвы или воздуховодов, концепция металлической оболочки и соединения, защита воды, дополнительные интерфейсы, ограничения длины барабана, применимые стандарты, требования к квалификации и испытаниям, количество, и пункт назначения. XWA Мощность & Кабель может привести конструкцию кабеля и документацию в соответствие с утвержденной проектной основой.; окончательное подтверждение возможностей соответствует точному объему системы.