Особливості технології виготовлення силових високовольтних кабелів з термопластичною полімерною ізоляцією

Abstract

Проблема високовольтних силових кабелів пов’язана зі складними технологічними процесами при їх виготовленні. Одним із головних процесів при виготовленні кабелів є екструзія. Існує величезна кількість параметрів (відомих як параметри процесу) на стадії процесу екструзії, які безпосередньо впливають на експлуатаційні характеристики ізоляції та кабелю в цілому. Показано, що для процесу екструзії важливими параметрами процесу є температура розплаву, швидкість, тиск, швидкість шнека, тип використовуваної матриці та середовище, яке охолоджує, в екструдері. Температура та тиск розплаву є одними з найбільших важливих параметрів в процесі екструзії, які визначають продуктивність процесу. Проаналізовано вплив температури, тиску та коливання цих параметрів на комплекс механічних та електричних характеристик кабелю. Обґрунтовано, що реологічні властивості полімерів схильні до коливань, що викликає проблеми у виробництві кабелів. Складність і велика кількість параметрів процесу, задіяних у виробництві кабелів, ускладнюють процес контролю, що обумовлює появу дефектів у вигляді тріщин, повітряних порожнин і пористості у високовольтній ізоляції. Аргументовано, що застосування силових кабелів з ізоляцією на основі зшитого поліетилену, який є термореактивним ізоляційним матеріалом, обумовлює складність перероблення як на стадії виготовлення, так і в експлуатації. Розвиток технології впровадження термопластичної ізоляції забезпечує вторинну переробку для реалізації проєктів силових високовольтних кабелів змінного та постійного струму. Представлено порівняльний аналіз електричних, механічних та теплових параметрів зшитого поліетилену та термопластичних полімерів в якості альтернативи термореактивної ізоляції. В статті наводяться особливості технологічного режиму екструзії полімерної ізоляції на основі термоеластопластів, зокрема, композицій поліпропілену, що обумовлено меншими значення коефіцієнту теплопровідності таких композицій в порівнянні з поліетиленом.The problem of high-voltage power cables is associated with complex technological processes in their manufacture. One of the main processes in the manufacture of cables is extrusion. There is a huge number of parameters (known as process parameters) at the stage of extrusion process that directly affect the performance of isolation and cable as a whole. It is shown that the important parameters of the process of extrusion are the melt temperature, speed, pressure, screw speed, the type of matrix used and the cooling medium in the extruder. The temperature and pressure of the melt are among the largest important parameters in the process of extrusion that determine the productivity of the process. Тhe influence of temperature, pressure and fluctuations of these parameters on a complex of mechanical and electrical characteristics of the cable are analyzed. It is substantiated that the rheological properties of polymers are prone to oscillations, which causes problems in the production of cables. The complexity and large number of process parameters involved in the production of cables are complicated by the process of control, which determines the appearance of defects in the form of cracks, air cavities and porosity in high-voltage isolation. It is argued that the use of power cables with a ross-linked polyethylene, which is a thermosetting insulating material, causes the complexity of processing both in the manufacturing stage and in operation.