Технология производства

Производство кабелей высокого и сверхвысокого напряжения состоит из 4-х основных этапов:

• скрутка жилы;
• наложение изоляции;
• экранирование;
• наложение оболочки.

1) Для скрутки жилы используется медная проволока (марки ММ) или алюминиевая проволока (марки АТ) определенного диаметра в зависимости от сечения жилы.

Проволоку требуемого диаметра получают волочением катанки.

Волочение - это технологический процесс постепенного уменьшения диаметра проволоки за счет ее прохождения через волоки (фильеры). В качестве волок используются фильеры с внутренним каналом, выполненным из искусственных поликристаллов. Все это позволяет получать качественную проволоку с гладкой поверхностью и минимальным допуском по диаметру (менее 0,005 мм).

Для получения медной проволоки марки ММ после процесса волочения требуется дополнительная технологическая операция - отжиг, представляющий собой нагрев проволоки до температур порядка 600°С и последующее быстрое охлаждение. Результатом отжига является повышение пластичности медной проволоки. Процесс отжига проволоки может быть совмещен с процессом ее волочения (электрический или индукционный методы нагрева проволоки), или быть отдельной операцией - конвекционным нагревом проволоки в печи.

Кабели высокого и сверхвысокого напряжения одножильные.

Жилы больших сечений (свыше 1000 мм²) для уменьшения потерь, связанных с проявлением поверхностного эффекта при протекании больших токов, имеют особую конструкцию. В ней круглая жила состоит из отдельно скрученных проводников секторной формы, разделенных между собой секторами электропроводящей или изолированной лентой. Скрутка жилы, будь то проводники круглой или секторной формы, происходит на клетьевых машинах с ее последующим уплотнением, а в случае секторной жилы - и приданием секторной формы. Используется повивная разнонаправленная скрутка для обеспечения достаточной прочности, и в то же время гибкости жилы. Уплотнение позволяет уменьшить габаритные размеры готового кабеля, а также выравнивает и улучшает поверхность жилы для последующей операции наложения изоляции.

2) Наложение изоляции из сшитого полиэтилена для кабелей высокого и сверхвысокого напряжения представляет собой сложный процесс, требующий применения точного, автоматизированного оборудования, участия высококвалифицированного персонала для работы и обслуживания, а также использования качественных материалов.

Единственным на данный момент способом сшивки изоляции кабелей высокого и сверхвысокого напряжения является сшивка с помощью пероксидов, так называемая пероксидная сшивка. Процесс сшивки совмещен с процессом наложения (экструзии) изоляции.

На современных линиях в процессе экструзии накладываются одновременно три слоя: внутренний электропроводящий слой, предназначенный для выравнивания электрического поля на поверхности жилы, изоляции и внешнего электропроводящего слоя, предназначенного для снижения скачка напряженности на границе раздела изоляции и экрана для создания радиального электрического поля внутри изоляции. Одновременное наложение слоев обеспечивают ровную поверхность разделения слоев при высокой степени адгезии, а также исключает попадание инородных частей на границе раздела электропроводящего и изоляционного слоя.

Сразу же после выхода из головки экструдеров, в которой происходит наложение трех полимерных слоев, заготовка поступает в вулканизационную трубу, где, благодаря специально подобранному температурному профилю, высокому давлению и азотной среде, происходит формирование поперечных молекулярных связей в материале - сшивка полиэтилена. Затем следует зона охлаждения заготовки, также в азотной среде.

Не смотря на высокую степень автоматизации и синхронизации оборудования, огромное влияние на качество получаемой продукции оказывают такие процессы, как:

• обеспечение чистоты при подачи материала;
• содержание технологического инструмента в соответствии с требованиями;
• правильно подобранные температурные режимы для переработки и сшивки материала;
• охлаждения изолированной заготовки.

Перед тем, как приступать к процессам экранирования и наложения оболочки, изолированная заготовка должна быть выдержана при повышенной температуре в течение нескольких дней для ускоренного удаления побочных газовых продуктов сшивки полиэтилена.

3) Экранирование изолированной заготовки возможно производить на разных машинах: Drum Twister, в основе этой машины заложено вращение отдающего и приемного устройств в процессе экранирования, машины скрутки клетьевого типа с откруткой и без. В процессе экранирования возможно наложение оптоволоконного датчика для контроля температуры кабеля. Одновременно с экраном накладывается так называемая «подушка», представляющая собой обмотку из лент поверх изолированной заготовки для предотвращения ее механического повреждения экраном, а также разделительный слой (обмотка лентами), обеспечивающий механическую фиксацию проволок экрана и предотвращающий затекание между проволоками материала оболочки в процессе ее экструзии. Для продольной герметизации конструкции от проникновения влаги используются ленты с водоблокирующими свойствами.

В зависимости от места прокладки кабеля используются различные материалы для оболочки: полиэтилен, поливинилхлоридный пластикат, безгалогенные пластмассовые композиции, а также металлы свинец или алюминий. Наложение оболочек происходит на экструзионных линиях. Переработка разных материалов требует не только разных технологических режимов, но и разные типы шнеков. Материал подается в экструдер, где под действием высокой температуры переходит в расплавленное состояние и подается в головку с установленным в ней технологическим инструментом для формирования оболочки.

Для поперечной герметизации от проникновения влаги кабеля с пластмассовой оболочкой используется алюмополимерная лента, наложенная продольно на экранированную заготовку. Процесс  наложения алюмополимерной ленты совмещен с процессом наложения оболочки. Перед прохождением заготовки в головку экструдера, она проходит через формирующий инструмент, в котором алюмополимерная лента продольно накладывается на экранированную заготовку. Технология наложения алюмополимерной ленты должна обеспечивать плотное прилегание ленты к заготовке и адгезию к оболочке, а также качественное склеивание шва ленты.

Для придания кабелю дополнительных свойств, обусловленных условиями прокладки или функциональными требованиями, возможно введение дополнительных элементов в конструкцию.