Особливості технології виготовлення силових високовольтних кабелів з термопластичною полімерною ізоляцією

Анотація

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. Обгрунтовано, 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. Представлено моделі для опису процесу екструзії термопластичної ізоляції силових кабелів з урахуванням потоку розплавленого полімерного матеріалу як неньютонівської, нестисливої, ізотермічної рідини. Обґрунтовано необхідність визначення значень коефіцієнтів теплопровідності та теплоємності композицій на основі поліпропілену  в широкому діапазоні температури для зменшення вірогідності технологічних дефектів у високовольтній термопластичній ізоляції.