Кабельно-проводниковая продукция и аксессуары

Технологические и эксплуатационные дефекты в изоляции кабелей

Срок службы кабеля зависит как от технологии его производства, так и от правильной эксплуатации. Полиэтиленовую изоляцию кабелей наносят на экструдерах. Главные требования к технологии наложения изоляции: она должна быть монолитной, не содержать посторонних включений и пустот. Кабели на среднее и высокое напряжения содержат экраны из полупроводящего полиэтилена (рис. 1). Между изоляцией и полупроводящим экраном не должно быть отслоения, в противном случае в пустотах возникнет ионизация. Хорошая адгезия между полупроводящим экраном и изоляцией достигается их одновременным наложением.

Гранулы полиэтилена, подаваемые в экструдер, должны быть сухими. На рис. 2 и 3 показан случай, когда в экструдер были загружены влажные гранулы. Произошло вскипание воды с сообразованием полости в полупроводящем экране (рис. 2) и отслоение изоляции от полупроводящего экрана (рис. 3).

Большое значение при наложении изоляции имеет чистота исходного материала. Загрязнения могут попасть в полиэтилен как при полимеризации и изготовлении гранул, так и при загрузке в экструдер. Более того, при неправильном технологическом режиме работы экструдера возможно подгорание полиэтилена.

На рис. 4 показаны посторонние включения в полиэтиленовой изоляции при 100-кратном увеличении и обзоре в темнопольном микроскопе. Такие включения способствуют развитию триингов и пробою изоляции (рис. 5).

Еще одним видом дефектов является неполное расплавление гранул полиэтилена (рис. 6). На этой неоднородности будут накапливаться объемные заряды, которые повысят напряженность электрического поля и ускорит старение изоляции. Дефекты такого типа не возникают при правильном расчете режима работы экструдера, однако это представляет собой сложную математическую задачу [1].

Полиэтиленовая изоляция на токопроводящие жилы кабелей, которые применяются для питания электродвигателей погружных нефтенасосов, накладывается в два слоя. В случае нарушения технологии возможно загрязнение поверхности изоляции после наложения первого слоя (рис. 7). Кабель с таким дефектом быстро выходит из строя.

Во время эксплуатации кабеля в нефтяной скважине на него могут воздействовать механические напряжения. На рис. 8 стрелками показаны силы, которые воздействуют на центральную жилу. Эти силы обусловлены набуханием изоляции при проникновении в нее нефти (рис. 9), а ленточная броня сдерживает расширение кабеля.

На рис. 10 показан внешний вид изолированной жилы кабеля с трещиной.

Трещина растет от жилы к поверхности изоляции (рис. 11). Это обусловлено тем, что механические напряжения в изоляции у жилы больше, чем у поверхности за счет различных диаметров.

Длительный срок службы кабелей достигается за счет:
1) применения изоляционных материалов хорошего качества;
2) соблюдением технологии наложения изоляции на токопроводящую жилу;
3) правильной эксплуатацией (не допускать механических воздействий, не применять ток нагрузки выше допустимого, время действия тока короткого замыкания должно быть не больше расчетного).

Исследование изоляции под микроскопом позволяет выявить причины возникновения дефектов [2].


Литература

1. Ковригин Л.А., Труфанова Н.М. Автоматизированное управление процессом экструзии полимеров. Монография. — Екатеринбург: УрО РАН, 2002.
2. Шувалов М.Ю., Овсеенко В.Л., Колосков Д.В. Исследование надежности силовых кабелей среднего и высокого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена. — М.: «Кабели и провода», 2007, 5(306), с. 24 –34.

Обсудить на форуме

Нужен кабель? Оформи заявку бесплатно