Объяснение изоляции EPR: свойства, номиналы и руководство по выбору кабеля

Представьте себе фидер на 15 кВ, проходящий через мокрый берег воздуховода под переправой через реку. Когда эта цепь выходит из строя через двенадцать лет, проводник редко становится проблемой. Влага проникла в изоляцию и превратилась в водяное дерево, или место частичного разряда медленно разрушило диэлектрик изнутри наружу. Изоляция EPR существует главным образом для того, чтобы снизить вероятность обоих этих видов отказа.

Первый вывод: EPR, или этилен-пропиленовый каучук, получает свою надбавку к цене там, где в конструкции преобладают влага, повторяющиеся изгибы и суровые температурные нагрузки. Обычно оно рассчитано на напряжение примерно до 35 кВ, а в небольшом количестве моделей оно достигает 69 кВ. Это не полная модернизация по сравнению с сшитым полиэтиленом. На сухих трассах с постоянной нагрузкой в ​​том же диапазоне напряжения и при напряжении выше 69 кВ сшитый полиэтилен остается более дешевым и технически более надежным решением.

Ничто из этого не делает EPR нишевым продуктом. Это просто означает, что решение о спецификации должно основываться на среде, в которой фактически будет находиться кабель, а не на рейтинге материала, заимствованном из другого проекта.

Как устроена изоляция EPR и почему она ведет себя по-разному

Соединение, а не одиночный полимер

EPR представляет собой сополимер этилена и пропилена, а в вариант EPDM добавляется третий мономер, чтобы материал мог правильно сшиваться. Однако в экструдер попадает не только полимер. Состав также содержит глиняный наполнитель диэлектрического качества, антиоксиданты и систему пероксидного отверждения. Наполнитель — это деталь, которую большинство людей упускают из виду: он слегка придает жесткость резине, но также блокирует микроскопические каналы, из которых образуются водяные деревья, и изменяет реакцию поверхности на электрический разряд.

Четыре свойства, определяющие реальные спецификации

Толерантность к коронному разряду также объясняет, почему конструкции на основе резины появляются в схемах привода с инверторным питанием, где быстрые фронты переключения генерируют повторяющиеся всплески напряжения и локализованную разрядную активность. Не каждый проект может покрыть премию EPR за эту обязанность, и хорошо построенная альтернатива из сшитого полиэтилена по-прежнему работает, если конструкция спроектирована с учетом этого. Силовой кабель переменной частоты с номинальным напряжением 1 кВ и симметричными экранированными жилами является типичным примером такого подхода.

Силовой кабель переменной частоты с номинальным напряжением 1 кВ Название продукта: Силовой кабель переменной частоты номинального напряжения 1 кВ Посмотреть продукт →

Практический тест прост: если риск выброса исходит из окружающей среды и не может быть устранен, заплатите за резину. Если он поступает из конвертера и его можно контролировать с помощью конструкции и экранирования, аргумент стоимости обычно отдает предпочтение термопласту.

EPR против XLPE: где каждый заслуживает своего места

В технических описаниях компромисс редко становится очевидным, поскольку два материала сравниваются на разных страницах. В приведенном ниже сравнении различия, относящиеся к спецификациям, сравниваются друг с другом.

На сухом канальном городском питателе напряжением 10 кВ, где нагрузка предсказуема, надбавку трудно защитить, а разумной основой является стандартная конструкция из сшитого полиэтилена. Силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 635 кВ для распределительных сетей является хорошим примером кабеля, на который приходится большая часть этой работы.

Силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 6–35 кВ Название продукта: Силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена 6-35 кВ Посмотреть продукт →

Скрытые метрики: как стареют два диэлектрика в эксплуатации

Лабораторные тесты мало что расскажут о пятнадцатом классе. Приведенные ниже относительные индексы суммируют поведение старения, обсуждаемое в литературе по стандартам и технических примечаниях производителя, по шкале, где более высокая полоса означает более благоприятное поведение для владельца кабеля.

Прочтите диаграмму, чтобы узнать направление, а не десятичные дроби. Суть в том, что преимущество EPR сосредоточено в механизмах старения, приводимых в действие водой, разрядом и движением, в то время как преимущество сшитого полиэтилена заключается в диэлектрической эффективности, которая становится решающей по мере увеличения напряжения и длины цепи.

Где на самом деле используется изоляция EPR

Спрос на EPR не распределяется равномерно по сети. Он скапливается в приложениях, где кабель мокрый, движущийся или и то, и другое. Распределение ниже представляет собой ориентировочную картину того, где конструкции на основе EPR используются во всем мире, и предлагается для ознакомления, а не для изучения рынка.

Протяжка кабелей на драглайнах, наматывание кабелей на судопогрузочных машинах, питатели погружных насосов и системы распределения горнодобывающей продукции имеют один и тот же профиль: постоянное движение, частое намокание и груз, который отказывается оставаться вежливым. Стационарные питающие устройства ведут себя иначе. Например, трасса электропитания трамвая является фиксированной, обычно проложенной в воздуховоде или под землей и редко изогнутой, поэтому стандартным выбором является силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена на 10 кВ для систем электропитания трамвая, а не конструкция с резиновой изоляцией.

силовой кабель 10кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена для проектирования системы электропитания трамвая Название продукта: Силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена 10 кВ для проектирования систем электроснабжения трамвая Посмотреть продукт →

Та же логика применима и на перерабатывающих предприятиях, где гибкие, подвижные и влажные секции склоняются к резине, а длинные фиксированные участки остаются из сшитого полиэтилена. Если ваши цепи расположены в опасной зоне, окружающие правила проектирования имеют такое же значение, как сама изоляция и примечания к схемы КИПиА в опасных производственных зонах стоит прочитать вместе с подборкой материалов.

Семиэтапный процесс отбора

Выбор утеплителя чаще всего терпит неудачу не потому, что был выбран неправильный материал, а потому, что не прописаны должным образом обязанности. Выполнение этих шагов по порядку предотвращает большую часть дорогостоящих переделок.

1. Определим нагрузку перед диэлектриком. Непрерывный ток, температура окружающей среды, профиль перегрузки, уровень короткого замыкания и режимы отказа, которые вы действительно ожидаете на этом маршруте.
2. Оцените риск воды и сброса. Мокрые, воздуховодные и подводные маршруты подталкивают к принятию решения в пользу EPR; сухие пробежки в помещении редко оправдывают дополнительную плату.
3. Честно сравнивайте температурные классы. Разрыв между изоляцией 105 °C и 90 °C преобразуется в прирост токовой нагрузки, который часто составляет от 8 до 12 процентов, но только если профиль нагрузки действительно использует его.
4. Проверьте установочный конверт. Минимальный радиус изгиба, максимальное натяжение и самая низкая температура, при которой бригада будет тянуть трос.
5. Заранее зафиксируйте тестовый режим. Согласуйте регулярные испытания на частичный разряд и напряжение, частоту выборки и тех, кто будет их свидетелем, до выдачи заказа на поставку.
6. Зафиксируйте систему соединений. Кабели и аксессуары должны относиться к одному проектному семейству, а монтажники должны иметь подтверждаемый опыт работы с этой конкретной конструкцией.
7. Соберите файл соответствия. Соответствие стандартам, заявления о составе, не содержащем свинец, и сертификаты плановых испытаний для каждой бочки, зарегистрированные на месте по номерам бочек.

На четвертом и шестом этапах проекты теряют больше всего времени. Кабель, который отвечает всем электрическим требованиям, но который невозможно протянуть за последний изгиб или соединить бригадой на месте, не является удачной покупкой. Прежде чем заморозить спецификацию, также полезно просмотреть полный ассортимент кабелей доступны от одного поставщика, поэтому классы напряжения и аксессуары совпадают, а не собираются из несвязанных источников.

Техническое обслуживание, тестирование и соответствие требованиям

Изоляция EPR толерантна, но не требует обслуживания. Частичный разряд является самым ранним надежным предупреждением о деградации как EPR, так и XLPE, а периодический мониторинг частичного разряда или правильно выполненное автономное измерение обычно выявляют проблему задолго до того, как произойдет неисправность. Тенденции диэлектрических потерь добавляют второй, более медленный индикатор, который особенно полезен для цепей, которые уже десять лет эксплуатировались с мокрой водой.

• При приемочных испытаниях в полевых условиях проводите переменный ток или очень низкую частоту, а не постоянный ток; Испытание экструдированных диэлектриков постоянным током может оставить объемный заряд, который впоследствии искажает распределение поля.
• Герметизируйте концы кабеля во время хранения, оберегайте барабаны от длительного воздействия прямых солнечных лучей и избегайте резких изгибов, когда изоляция холодная.
• Подтвердите, что данная смесь представляет собой современный состав, не содержащий свинца, и соответствует соответствующим декларациям RoHS и REACH, поскольку устаревшие резиновые смеси на некоторых рынках основаны на добавках, которые больше не являются приемлемыми.
• Проверьте действующие стандарты для класса напряжения: IEC 60502-2 для диапазона от 6 до 30 кВ, IEC 60840 выше него, AEIC CS8 или ICEA S-93-639 для североамериканских стандартов среднего напряжения и EN 50618 для фотоэлектрических кабелей постоянного тока.

Правило, которое стоит учитывать на следующем совещании по спецификациям, простое. Выбирайте EPR для мокрых, движущихся и термически напряженных мест; выбирайте сшитый полиэтилен для сухого, фиксированного и высоковольтного; и никогда не позволяйте линии изоляции быть той, которую никто не проверял.