Расчет конструкции силового кабеля на напряжение (стр. 4 из 15)

ССПЭ также проходит испытания на стойкость к водным триингам. Например, в 1983 году для оценки скорости роста триингов использовались короткие образцы кабеля на напряжение 15 кВ, которые были подвергнуты старению при напряженности 5 кВ/мм в течение 3000 ч. В жилу кабеля подавалась водопроводная вода, и ежедневно в течение 8 ч поддерживалась температура 90°С. После этого измерялось распределение триингов типа «бант» по длинам. Результаты экспериментов показывают, что в изоляции из ССПЭ водных триингов значительно меньше, чем в изоляции из СПЭ, а их максимальная длина в 2 раза ниже. Пероксидосшиваемый ССПЭ демонстрирует такие же отличные результаты, как и пероксидосшиваемый ТСПЭ.

Рис. 2. Зависимость электрической прочности при переменном напряжении от длительности высоковольтных испытаний

Испытания на модельных кабелях показали существенное превосходство изоляции из ТСПЭ и ССПЭ, что связано со способностью этих материалов противостоять развитию триингов типа «веер».

Итак, пероксидосшиваемые ТСПЭ и ССПЭ обладают очень схожими электрическими характеристиками и являются отличными изоляционными материалами, стойкими к возникновению и росту водных триингов [3].

Кабельные композиции на основе полиэтилена и поливинилхлорида. Тенденции развития в России

Поливинилхлоридные пластикаты и композиции на основе полиэтилена в настоящее время являются наиболее распространенными полимерными материалами, применяемыми в кабельной промышленности России и других стран СНГ. Структура потребления кабельных полимерных материалов в РФ представлена на рис. 1. Видно, что в общем объеме потребления полимерных материалов на долю ПВХ-пластикатов приходится около 61%, а на композиции полиэтилена и других полиолефинов – остальное.

Кабельные композиции на основе полиэтилена

Свойства композиций во многом определяются характеристиками основного сырья – полиэтилена, которого содержится до 99% в составе кабельных композиций. Динамика выпуска полиэтилена в России представлена на рис. 3.

Рис. 3. Структура потребления в России кабельных композиций на основе полиэтилена

В 2005 году объем производства полиэтилена в России составил 1046,8 тыс. т, в том числе полиэтилена высокой плотности (ПЭВП) – 484,6 тыс. т, полиэтилена низкой плотности (ПЭНП) – 562,2 тыс. т. На кабельные композиции в России приходится около 6–7% от общего объема производства полиэтилена. В отечественной кабельной промышленности традиционно используются композиции на основе полиэтилена низкой и высокой плотности. Наиболее широко эти композиции применяются для производства кабелей связи, силовых кабелей, кабелей для питания погружных электронасосов добычи нефти и т.д.

Основными изготовителями кабельных композиций в течение многих десятилетий являются такие мощные предприятия, как ОАО «Казаньоргсинтез» (ПЭНП, ПЭВП), ОАО «Уфаоргсинтез» (ПЭНП), ООО «Ставролен» (ПЭВП). В последнее время в России появились и другие предприятия – небольшие производства кабельных композиций, оснащенные новейшим импортным смесительным оборудованием.

В России преимущественно применяются кабельные композиции на основе ПЭНП (см. рис. 3). Характеристики выпускаемых композиций регламентируются требованиями ГОСТ 16336–77 и ряда технических условий, согласованных с ОАО «ВНИИКП».

К сожалению, в России отсутствует производство композиций на основе линейного полиэтилена, который широко используется в кабельном производстве в зарубежной практике. Кроме того, в рецептуры композиций, выпускаемых по ГОСТу, не введены дезактиваторы меди, а марочный ассортимент выпускаемых композиций недостаточен.

В последние годы расширяется потребность в следующих специальных композициях, необходимых для выпуска современных кабельных изделий:

– силанольносшиваемых;

– для физического и химического вспенивания;

– для перекисной сшивки;

– безгалогенных пониженной горючести.

С учетом изложенного основные направления развития работ в России в области кабельных композиций на основе полиэтилена могут быть сформулированы следующим образом.

1. Разработка и освоение производства широкой серии кабельных композиций на основе линейного полиэтилена.

2. Разработка и освоение кабельных композиций с использованием расширенного ассортимента марок базового полиэтилена новых производств.

3. Повышение технического уровня композиций полиэтилена за счет использования стабилизаторов нового поколения. В рецептурах композиций полиэтилена, выпускаемых по ГОСТ 16336–77, не предусмотрено применение дезактиваторов меди, широко используемых за рубежом. Применение дезактиваторов меди снижает каталитическое воздействие меди на термоокислительную деструкцию полиэтилена, позволяет повысить стойкость к растрескиванию полиэтилена и ресурс кабелей.

4. Разработка и освоение промышленного производства полиолефиновых безгалогенных композиций пониженной горючести.

5. Разработка и освоение промышленного производства силанольносшиваемых композиций полиэтилена. Применение этих материалов позволит получить также сшитые структуры, придающие изоляции или оболочке улучшенные эксплуатационные свойства (более высокую рабочую температуру, стойкость к токам короткого замыкания и т.д.).

6. Разработка и освоение производства композиций полиэтилена для химического и физического вспенивания. В связи с техническим перевооружением кабельных предприятий и производством кабельных изделий с использованием вспененной изоляции (LAN-кабели, телефонные и радиочастотные кабели) потребность в таких композициях будет возрастать. Благодаря своим преимуществам композиции для физического вспенивания в перспективе будут превалировать. Предприятиями химической промышленности России освоено производство только композиций для химического вспенивания марки 107-ВК для использования в качестве изоляции городских телефонных кабелей. Что касается композиций для физического вспенивания, то в настоящее время ОАО «ВНИИКП» совместно с рядом химических предприятий планируют завершение разработки и освоение производства широкой гаммы таких композиций.

Поливинилхлоридные кабельные пластикаты

Поливинилхлоридные (ПВХ) пластикаты продолжают оставаться самыми крупнотоннажными полимерными материалами, применяемыми в отечественной кабельной промышленности. В 2005 году в России было выпущено около 135 тыс. т кабельных ПВХ-пластикатов. Динамика выпуска ПВХ-пластикатов представлена на рис. 4. Особенностью отечественного рынка ПВХ-пластикатов является то, что доля потребляемого кабельного ПВХ-пластиката составляет около 70% от общего объема потребления ПВХ, в то время как в мире для производства кабельных изделий используется в среднем не более 10% пластикатов. С учетом этого к кабельному сектору рынка пластикатов проявляется повышенный интерес производителей этих материалов.

Потребности кабельных предприятий в большей мере удовлетворяются за счет отечественного производства, сосредоточенного в основном на четырех предприятиях, которые покрывают примерно 80% потребности кабельной промышленности (ОАО «Владимирский химический завод»; ЗАО «Каустик», г. Стерлитамак; ОАО «Капролактам», г. Дзержинск; ОАО «Саянскхимпласт», г. Саянск). Мощности по выпуску ПВХ-пластикатов кабельного назначения в России примерно в 2 раза превышают потребности. Сдерживающими факторами являются временами возникающие дефициты ПВХ-смолы и пластификаторов отечественного производства.

Наиболее динамично развивается производство пластикатов пониженной горючести. Если ранее для производства кабелей, не распространяющих горение, выпускались только две марки ПВХ-пластикатов пониженной горючести (НГП 40–32 и НГП 30–32), то в настоящее время промышленностью (фирма «Проминвест-пластик», Украина, и ОАО «Владимирский химический завод», Россия) освоено производство нового поколения пластикатов пониженной пожарной опасности, разработанных совместно ОАО «ВНИИКП» и фирмой «Проминвест-пластик». Благодаря своим преимуществам по сравнению с пластикатами типа НГП (более высокая способность противостоять горению, низкая дымообразующая способность, низкая эмиссия хлористого водорода, более широкий марочный ассортимент) эти пластикаты уже активно используются при производстве кабелей типа «нг-LS» и «нг-FRLS» и их область применения непрерывно расширяется. На протяжении последних трех лет потребление пластикатов пониженной пожарной опасности увеличивалось ежегодно в среднем в 1,4 раза.

В настоящее время проблемы количественного обеспечения ПВХ-пластикатами кабельной промышленности России в основном решаются. Поэтому развитие работ в области кабельных ПВХ-пластикатов будет проходить в направлениях, связанных с разработкой и освоением производства марок ПВХ-пластикатов со специальными свойствами, удовлетворяющих современным требованиям.

К таким направлениям можно отнести следующие:

1. Разработка и освоение производства ПВХ-пластикатов пониженной пожарной опасности типа ППО с повышенным кислородным индексом (КИ).

2. Разработка и освоение производства ПВХ-пластикатов пониженной пожарной опасности типа ПП с улучшенной тропикостойкостью и пониженной дымообразующей способностью.

3. Создание серии ПВХ-пластикатов пониженной пожарной опасности с улучшенной экономичностью для кабельных изделий, применяемых в гражданском строительстве.

4. Полный переход на применение ПВХ-пластикатов пониженной пожарной опасности типа ПП взамен пластикатов типа НГП в кабельных изделиях, обеспечивающих требование по нераспространению горения.