Первые кабельные линии с изоляцией из сшитого полиэтилена (с СПЭ-изоляцией) появились в 70-е годы. В 80-е годы были освоены кабельные линии с СПЭ-изоляцией на номинальные напряжения 225 и 275 кВ. В 90-е годы в работу были введены первые кабельные линии напряжением 500 кВ. С 1996 г. международный концерн АББ (Asea Brown Boveri) освоил производство кабелей с СПЭ-изоляцией в России на предприятии «АББ Москабель», где в настоящее время выпускаются кабели напряжением до 220 кВ включительно. Предприятие «Иркутск-кабель» освоило выпуск кабелей с СПЭ-изоляцией напряжением до 35 кВ включительно.
Сшитый полиэтилен идеально подходит для изоляции высоковольтных кабелей. По современной технологии процесс вулканизации (сшивки) полиэтиленовой изоляции производится химическим способом в среде нейтрального газа при давлении 800—900 кПа и температуре 285—400 °С. В результате химической реакции изменяется молекулярная структура полиэтилена и образуются новые межмолекулярные связи, что приводит к изменению электрических и механических свойств вещества. Необходимо подчеркнуть, что изоляция и электропроводящие экраны накладываются в процессе тройной экструзии, после чего происходит одновременная сшивка всех трех слоев. При высокой температуре сшивка происходит равномерно по всей толщине изоляции, что невозможно обеспечить при использовании альтернативной силановой сшивки, которая не предполагает применения высоких температуры и давления.
Преимущества усовершенствованной конструкции и современной технологии производства кабелей с СПЭ-изоляцией обусловили его повсеместное применение в развитых странах и заметное сокращение использования других типов кабеля. Например, среди кабелей среднего напряжения кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена занимают 80—85 % рынка в США и Канаде, 95 % — в Германии и Дании, 100 % — в Японии, Финляндии, Швеции и Франции.
Достоинства кабелей с СПЭ-изоляцией:
• больший, чем у других кабелей, диапазон рабочих температур, допустимая температура кабелей в нормальном режиме составляет 90 °С, в кратковременном режиме (протекание токов короткого замыкания) — 250 °С. Пропускная способность (допустимые токи нагрузки) увеличивается на 20—30 % путем увеличения допустимой температуры на жиле по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией. При размещении одножильного кабеля в плоскости его нагрузочная способность возрастает еще на 5—10 %;
• прокладка и монтаж кабелей могут осуществляться при температуре до минус 15—20 °С без предварительного подогрева с радиу3м изгиба до 15 наружных диаметров, при однократном изгибе — до 7,5 наружного диаметра;
• экологическая безопасность. Отсутствие жидких включений обеспечивает 3хранение чистоты окружающей среды, что позволяет прокладывать кабель на любых объектах и эксплуатировать кабельные линии практически без технического обслуживания;
• высокий ток термической стойкости при коротких замыканиях, что особенно важно в случае, когда сечение кабеля выбрано только на основании номинального тока;
• небольшая масса, меньший диаметр и, соответственно, радиус изгиба, легкость прокладки как в кабельных сооружениях, так и в земле на сложных трассах;
• низкая повреждаемость кабеля с СПЭ-изоляцией (по зарубежным данным, процент электрических пробоев кабелей с СПЭ-изоляцией на два-три порядка ниже, чем кабелей с бумажной изоляцией);
• возможность прокладки на местности с большими наклонами, возвышенностями и на пересеченной местности, т. е. на трассах с большой разницей уровней, в вертикальных и наклонных коллекторах;
• отсутствие каких-либо жидких компонентов (масел) для усиления диэлектрических свойств изоляции и, как следствие, упрощение монтажного оборудования, что, таким образом, уменьшает время и снижает стоимость прокладки и монтажа;
• большая строительная длина (до 2000—4000 м) при использовании однофазного кабеля.
Кабели из сшитого полиэтилена выполняются одно- и трехфазными. Однофазные кабели имеют более высокую надежность вследствие:
• большего удаления фазных проводников один от другого, что практически исключает развитие замыкания на землю в междуфазное короткое замыкание;
• исключения трехфазных концевых и соединительных муфт, не отличающихся высокой надежностью и технологичностью;
• большой строительной длины кабелей, что позволяет уменьшить число соединительных муфт;
• более высокой стойкости линии из трех однофазных кабелей к огневым и механическим воздействиям.
К недостаткам следует отнести:
• громоздкое кабельное сооружение (три кабельных места вместо одного);
• невысокую термическую стойкость экрана при междуфазном коротком замыкании;
• необходимость фиксации кабелей по всей трассе.
В определенной степени преодолеть указанные недостатки позволяет прокладка кабелей в сотовых конструкциях. Такая прокладка исключает распространение огня по трассе, не допускает повреждений оболочек смежных фаз при пробое одной из них на экран, облегчает визуальное обнаружение места повреждения кабеля и его ремонт.
Пример обозначения кабеля АПвПг 1 x 240/35-10
Алюминиевая жила СПЭ-изоляция Оболочка из полиэтилена Герметизация экрана Число жил Сечение жил Сечение экрана Номинальное напряжение