Свойства материалов - Raychem

Перейти к контенту
Распределение напряженности электрического поля
Нерегулируемое электрическое поле на срезе экрана
В месте среза экрана кабеля наблюдается повышенная плотность силовых линий электрического поля. Этого уровня напряженности поля достаточно для ионизации воздуха на поверхности кабеля, что вызывает разряды.
Повышение температуры и побочные продукты ионизации с течением времени приводят к разрушению изоляции. Кроме того, напряженность поля в месте среза экрана настолько высока, что даже малейший надрез или любые воздушные включения в этой области приводят к возникновению частичных разрядов, которые значительно сокращают срок службы кабеля и могут привести к электрическому пробою.

Электрическое поле с распределением напряженности (трубка или мастичный слой)
Для того, чтобы сгладить скачок напряженности электрического поля, Райхем применяет специальный материал, который изготавливается в виде мастичного слоя, или в виде термоусаживаемых трубок. В этом материале очень точно регулируется удельное объемное электрическое сопротивление. Применение такого материала позволяет снизить напряженность до уровня, который обеспечивает надежную длительную работу муфты. Эта компактная универсальная система распределения напряженности электрического поля  применима для любых кабелей на среднее напряжение, включая кабели с бумажной изоляцией, и выдерживает различные отклонения в размерах кабелей.

Распределение напряженности электрического поля полупроводящим материалом
Полимерные материалы по этой технологии смешиваются с сажевой пылью в строго определенной пропорции для того, чтобы получить сопротивление с заданной характеристикой. Это позволяет ограничить напряженность поля на срезе экрана и распределить ее по длине материала (B). Результирующее поле зависит от проводимости материала и емкости изоляции кабеля.
Неправильный выбор материала по импедансу (А) приведет к неприемлемому скачку напряженности на срезе экрана. Уменьшение длины или неправильное положение трубки (С) приведет к разрядам на концах трубки. Все муфты Райхем учитывают этот эффект.

Распределение напряженности электрического поля материалом с нелинейной характеристикой
Данная технология основана на применении оксида цинка (ZnO) - материала с нелинейной вольтамперной характеристикой. Слой оксида цинка работает как варистор и меняет свою проводимость в зависимости от приложенного напряжения.
Использование нелинейного материала позволяет снизить напряженность поля на короткой длине, а следовательно – получить муфту меньшей длины. Повышение напряжения в этом случае не приводит к опасному увеличению напряженности на срезе экрана, а лишь увеличивает длину рабочего участка, на котором распределяется напряженность поля.
Нерегулируемое электрическое поле Райхем
Электрическое поле с распределением напряженности Райхем
Распределение напряженности электрического поля Райхем
Материал для нелинейного распределения электрического поля в концевых муфтах Райхем
Материал, разработанный специалистами Райхем, основан на применении полимерно-матричной технологии, которая позволяет получать клеевой подслой на основе оксида цинка (ZnO).
Кроме распределения электрического поля, такой клеевой подслой при нагревании расплавляется и, под воздействием трубки при усадке, заполняет все неровности на поверхности изоляции, исключая возникновение частичных разрядов. Большая часть концевых муфт Райхем использует технологию распределения электрического поля на основе оксида цинка. На рисунке представлен график распределения электрического поля в зависимости от приложенного напряжения.
Материал для нелинейного распределения электрического поля Райхем
Полупроводящие трубки распределения электрического поля в соединительных муфтах Райхем
Трубка распределения напряженности поля накрывает экраны кабелей с каждой стороны соединительной муфты. Распределение поля в этих местах происходит так же, как в концевых муфтах. Вместе с желтым заполнителем пустот, имеющим заданное значение диэлектрической проницаемости, трубка позволяет раздвинуть силовые линии и, таким образом, уменьшает скачки напряженности поля на концах соединителей. Внутренние изоляционные и внешний проводящий слои трёхслойной трубки составляют единое целое, исключая внутренние межповерхностные разряды. Толщина изолирующих слоёв выбирается в соответствии с уровнем напряжения.
Система выравнивания напряженности электрического поля такой муфты не требует заострения изоляции кабеля в области соединителя и специальной формы самого соединителя.
Полупроводящие трубки Райхем
Стойкость к старению и воздействию окружающей среды
Свойства
Успех кабельной арматуры Тайко Электроникс Райхем складывается из знаний в области материаловедения, опыта конструирования и производства, а также умения правильно учесть особенности эксплуатации. Исключительность материалов, применяемых в кабельной арматуре Райхем на низкое, среднее и высокое напряжение, заключается в их уникальных формулировках, которые ориентированы на конечное изделие и условия его эксплуатации. Химические добавки в полимерах сложных формулировок придают им специфические свойства, например, гашение пламени и исключение образования угольных треков на поверхности. Наши материалы для наружного применения способны противостоять любым воздействиям, например, таким как атмосферные осадки, промышленные загрязнения, ультрафиолетовое излучение и др., и надежно работают в экстремальных климатических условиях.

Испытания
Для того, чтобы оценить срок службы материалов и конструкции самой муфты, специалисты Райхем регулярно проводят испытания в соответствии со следующими стандартами:
- Испытания на трекинго- эрозионную стойкость (TERT-тест) согласно IEC 60587
- Испытания на влагостойкость согласно IEC 61442
- Испытания на стойкость к воздействию солевого тумана согласно IEC 61109
- Испытания на стойкость к ультрафиолетовому излучению согласно ISO 4892

Трекинг и эрозия
TERT-тест показывает ход образования и развития трекинговых дорожек и эрозии на поверхности образцов материалов при одновременном увеличении загрязнения и напряжения, приложенного  к образцам. Другие испытания проводятся на смонтированных муфтах, помещаемых в испытательные камеры с повышенной влажностью, атмосферой солевого тумана или с повышенным ультрафиолетовым излучением.

Со временем наружная поверхность концевых муфт, в особенности муфт наружной установки, загрязняется, и во влажных условиях начинают возрастать токи утечки. При определенных погодных условиях эти токи утечки могут ухудшить наружную поверхность концевых муфт посредством образования трекинговых дорожек (быстрый процесс) или возникновения эрозии (медленный процесс). В обоих случаях это приводит к выходу муфты из строя.
Трекинг и эрозия
На рисунках показано возникновение трекинговых дорожек. При эрозии процесс разрушения идет вглубь материала.
Образец, поврежденный трекинговой дорожкой
Образец, поврежденный эрозией
Образец, поврежденный трекинговой дорожкой
Образец, поврежденный эрозией
Стойкость к воздействию масла и герметизация масла
Стойкость к воздействию масла и герметизация масла
Требования к системе герметизации масла
Длительная эксплуатация кабелей с бумажно-пропитанной изоляцией, для которой характерно циклическое изменение нагрузки, требует обеспечить герметичность изоляции. Из кабеля не должна уходить масляная пропитка, а влага из воздуха не должна проникать в изоляцию.
Масляный барьер в переходных муфтах, соединяющих кабели с бумажно-пропитанной изоляцией и пластмассовой изоляцией, выполняет еще одну функцию. Он защищает кабели с пластмассовой изоляцией от попадания в них масла или его паров. Под воздействием масла полимерные материалы значительно меняют свою структуру и, как следствие, уменьшается срок службы муфты или кабеля.
Свойства маслостойких материалов Райхем
Для защиты от проникновения масла и его паров специалистами Райхем были разработаны специальные маслостойкие трубки. Герметичность маслостойких трубок была подтверждена испытаниями, во время которых масло нагревается до температуры 100°С и находится в таком состоянии в течение 10 000 часов. На время испытаний на внешнюю поверхность маслостойких трубок устанавливаются образцы проводящих полимеров. Замеры по окончании испытаний показали, что сопротивление проводящих материалов остается неизменным, независимо от того, проводились испытания в масле или на воздухе.
Свойства маслостойких материалов Райхем
Основные элементы конструкции
Маслостойкие трубки устанавливаются поверх лент бумажно-пропитанной изоляции. В дополнение к трубкам на открытые участки изоляции и в корешок разделки выматывается маслостойкий заполнитель пустот желтого цвета, распределяющий электрическое поле. Поверх маслостойкого заполнителя пустот и маслостойких трубок могут устанавливаться проводящие или изолирующие перчатки и трубки, тем самым восстанавливая электрическую прочность муфты.
Маслостойкие трубки Райхем
Устройство маслостойких трубок Райхем
Огнестойкость и негорючесть
Огнестойкость и негорючесть
Огнестойкость и негорючесть
Область применения
Кабели в негорючем и огнестойком исполнении применяются там, где огонь может создать большую опасность для большого скопления людей (в больших зданиях, магазинах, больницах, вокзалах, аэропортах, метро и др.) или вызвать значительное повреждение оборудования, например на нефтяных морских платформах.

Негорючие кабели не должны распространять горение вдоль кабельной линии. Огнестойкие кабели предназначены для передачи электроэнергии даже во время пожара для того, чтобы электрооборудование продолжило работу. Кабельная арматура, как часть кабельной линии, должна выполнять основные требования по негорючести и огнестойкости всей линии.

Для оценки и сравнения огнестойких свойств кабелей проводятся различные испытания. Специальные испытания материалов включают испытания на возгораемость, дымовыделение, выделение токсичных газов, а испытания самого кабеля - на стойкость электрической изоляции в специальных условиях при воздействии пламени горелки.

Требования и испытания в соответствии с IEC и ГОСТ
Стандартные испытания для кабелей:

A: Испытания на нераспространение горения:
(в соответствии с IEC 60332-1 и ГОСТ Р MЭK 60332-1) Кабель не должен распространять горение.
Поведение материала оценивается испытаниями на нераспространение горения, которые определяют количество кислорода для поддержания горения (кислородный индекс) или температуру возгорания материала (температурный индекс).

B: Испытания на дымовыделение:
(в соответствии с IEC 61034 и ГОСТ 12.1.044-89)
При горении кабель должен выделять малое количество дыма.
Количество дыма характеризуется плотностью дыма или коэффициентом дымообразования.

C: Испытания на выделение коррозионно-активных (содержание галогенов) и токсичных газов:
(в соответствии с IEC 60754, ГОСТ 12.1.044-89, НПБ 248-97)
Выделяемые при горении газы не должны быть токсичными и поражающе воздействовать на оборудование.
Газы, выделившиеся в процессе горения, анализируются по индексу токсичности или по количеству кислотных газов (соотносится с содержанием галогенов).

D: Испытание на стойкость изоляции:
(в соответствии с IEC 60331 и ГОСТ Р MЭK 60331)
Кабель дожен выдерживать напряжение строго определенное время в специальных условиях воздействия пламени горелки. В соответствии с IEC 60331 время воздействия пламени - 90 минут. По требованию заказчика это время может быть увеличено до 180 минут. Напряжение остается включенным еще 15 минут после отключения горелки.

Кабель может быть специфицирован по любой комбинации испытаний, например, A, B, C или B, C, D.

ГОСТ Р МЭК идентичен соответствующим стандартам IEC.
Соединительные муфты Райхем нераспространяющие горение
Соединительные муфты Райхем нераспространяющие горение
Соединительные муфты нераспространяющие горение
Не все испытания на негорючесть и огнестойкость кабелей напрямую применимы к кабельной арматуре.

Соединительные муфты нераспространяющие горение могут гореть при воздействии пламени, но останавливают процесс горения при его отсутствии. Дополнительно они должны иметь меньшее дымовыделение и выделять меньше токсичных газов. Для того чтобы изготовить или правильно подобрать арматуру необходимо знать требования по негорючести, дымовыделению, выделению коррозионно-активных и токсичных газов.
Для различных типов кабельной арматуры применяются материалы с различными свойствами. Кабельная арматура Тайко Электроникс Райхем включает в себя материалы, которые соответствуют требованиям испытаний по негорючести для кабелей типа A, B или C (стандартные методы испытаний перечислены выше).

Свойства материалов Райхем, применяемых в специальных муфтах, приведены на стр. 115 и далее.

Огнестойкие соединительные муфты
Производителями выпускаются огнестойкие кабели различных конструкций с применением разных материалов. Конструкция каждого кабеля разрабатывается, исходя из условий его применения. Для каждой конструкции требуются соответствующие ей муфты.
Мы разработали и испытали компоненты, выполняющие функцию огнезащитного барьера и способные поглощать тепловую энергию.
Использование таких материалов позволяет изготовить муфту, соответствующую необходимым требованиям. Также нами было разработано и испытано в соответствии с требованиями заказчика большое количество муфт, и мы готовы далее использовать наш опыт и создавать арматуру для кабелей специального применения.
Огнестойкие соединительные муфты Райхем
Испытания и соответствие стандартам
Цель испытаний
Цель испытаний – оценить работоспособность конструкции кабельной арматуры, по крайней мере, в течение 30 – 40 лет.

Кабельная арматура Тайко Электроникс Райхем разрабатывается и испытывается в полном соответствии с международными стандартами, такими как IEC, CENELEC и IEEE. Также наша арматура соответствует существующим национальным стандартам (например, ГОСТ). Отчеты об испытаниях нашей кабельной арматуры и материалов содержат данные, подтверждающие длительный срок эксплуатации и стойкость к воздействиям окружающей среды.

Стандарты IEC / CENELEC
Действующие стандарты IEC и CENELEC по кабельной арматуре:

HD623.S2:2006 Стандарт на соединительные муфты, капы под напряжением и концевые муфты наружной установки силовых кабелей напряжением 0,6/1,0 (1,2) кВ.

IEC 60502-4:2005 Испытания кабельной арматуры силовых кабелей напряжением HD629.1.S2:2006 от 3,6/6 (7,2) кВ до 20,8/36 (42) кВ.
Часть 1: Кабели с пластмассовой изоляцией.

IEC 60055-1: 2005 Испытания кабельной арматуры силовых кабелей напряжением HD629.2.S1:1997 от 3,6/6 (7,2) кВ до 20,8/36 (42) кВ.
Часть 2: Кабели с бумажной изоляцией.

IEC 61442:2005 Методика испытаний кабельной арматуры напряжением от 3,6/6 (7,2) кВ до 20,8/36 (42) кВ.

Обозначения
Uo /U (Uм) в соответствии со стандартами IEC и CENELEC:
Uo номинальное фазное напряжение промышленной частоты (фаза – земля, фаза - металлический экран), на которое рассчитана кабельная арматура.
U номинальное линейное напряжение промышленной частоты (фаза – фаза), на которое рассчитана кабельная арматура.
Uм номинальное максимально-длительное напряжение сети, на которое рассчитана кабельная арматура.

Уровень напряжения
Отделение Энергетики Тайко Электроникс испытывает кабельную арматуру по максимальным уровням всех типовых напряжений распределительной сети: 3,8/6,6 (7,2) кВ; 6,35/11 (12) кВ, 8,7/15 (17,5) кВ, 12,7/22 (24) кВ, 19/33 (36) кВ, 20,8/36 (42) кВ м и выше.

Испытательный центр
В г. Оттобрунн (Германия), где находится штаб-квартира Отделения Энергетики Тайко Электроникс, на площади почти 1800 м² располагается испытательный центр, позволяющий проводить большой объем различных ресурсных испытаний при повышенном напряжении. Территория центра поделена на испытательные участки, где в условиях наружной или внутренней установки проводятся длительные ресурсные испытания повышенными термическими, электрическими и механическими нагрузками. Здесь же находится полностью экранированная камера для проведения высоковольтных испытаний. Наш испытательный  центр дает нам большие возможности для исследований и разработок, для проведения квалификационных испытаний и внедрения технологических новшеств, а также для разработки специальных решений по запросу заказчика.
Испытательный центр Тайко Электроникс
Измерения частичных разрядов
Под действием рабочего напряжения пустоты внутри изоляционных материалов или между их отдельными слоями приводят к возникновению частичных разрядов (ЧР).
Срез экрана кабеля создает высокий уровень напряженности электрического поля (НЭП). Если  в этой области муфты не снижать уровень НЭП, здесь начнется возникновение ЧР. Уровень ЧР очень мал (пКл), но при длительном воздействии они разрушают изоляцию (время воздействия может исчисляться месяцами и годами). Таким образом, измерение ЧР является основным способом оценки качества и целостности кабеля и кабельной арматуры с точки зрения их   срока службы. Так как измерительное оборудование имеет определенные ограничения и чувствительность, то стандарт IEC определяет уровень 10 пКл как минимальный.
Измерения частичных разрядов
В кабельной арматуре Райхем применяются высококачественные изоляционные материалы и эффективные системы выравнивания НЭП, и как результат, уровень ЧР в муфтах не превышает 1 пКл. Для измерений ЧР требуется чувствительное оборудование, которое выделяет ЧР из шумового фона. ЧР не должны возникать при напряжении 2хU0.
В наших лабораториях мы постоянно проводим испытания на ЧР при разработке и квалификации кабельной арматуры. Испытания проводятся до, во время и после циклических испытаний.
Циклические испытания
Кабельная цепочка с муфтами нагревается рабочим током до температур 90°C, 110°C или 130°C, выдерживается при этой температуре определенное время и затем охлаждается. Эти испытания моделируют реальные условия эксплуатации, но в более тяжелых режимах, поэтому ускоряют старение кабельной арматуры. Соединительные муфты дополнительно помещаются в бассейн
с водой или в специальную камеру для испытаний на герметичность под давлением 20 м водяного столба.
Циклические испытания переменным напряжением (2хUr) состоят из 126 циклов по 8 часов каждый (всего более 1000 часов).
Циклические испытания
Импульсные испытания
Генератор импульсов моделирует грозовые импульсы перенапряжения, которые могут наводиться в сети. Обычно на образцы подается по 10 импульсов положительной и отрицательной полярности до и после циклических испытаний. В результате не должно происходить пробоев и дуговых перекрытий. При этом условия некоторых испытаний предполагают предварительный нагрев проводников выше установленных значений.

Испытания постоянным напряжением
Испытания постоянным напряжением не применимы к кабелям с пластмасовой изоляцией, но очень полезны для кабелей с бумажной изоляцией. Испытания постоянным напряжением, проводимые в рабочих условиях, способны даже повредить кабели с пластмассовой изоляцией. К кабелю прикладывается шестикратное номинальное напряжение в течение 15 минут. При этом не должно происходить электрического пробоя или дугового перекрытия.

Испытания переменным напряжением и испытания на пробой
Испытания переменным напряжением являются стандартными испытаниями кабелей. Они также проводятся до и после ускоренных испытаний на старение. К кабелю прикладывается напряжение 4,5хUr. Могут проводиться испытания с пошаговым повышением напряжения до наступления пробоя кабельной арматуры. Вид повреждения и уровень напряжения могут дать полезную информацию для статистических отчетов выхода из строя состаренных материалов.

Испытания в условиях солевого тумана и повышенной влажности
Испытания в солевом тумане предполагают выдерживание образцов под напряжением в течение 1000 часов при орошении солевым раствором воды определенной концентрации.
Аналогично проводятся испытания в условиях повышенной влажности для концевых муфт внутренней установки. При этом образцы орошаются проводящим раствором в течение 300 часов.
Эти два вида испытаний показывают стойкость образцов к влаге, дождю, пыли, проводящим загрязнениям и соленой воде.
Телефон: +7 (499) 322-77-09
для звонков из Казахстана: +7 (717) 269-69-54
Почта: info@kabelnaya-mufta.ru
Поставка кабельной арматуры Raychem по всей РФ, оптом и в розницу, звоните!
альпарк
Назад к содержимому