Вестник МГТУ, 2021, Т. 24, №4.

Вестник МГТУ. 2021. Т. 24, № 4. С. 341-349. DOI: https://doi.org/10.21443/1560-9278-2021-24-4-341-349 низкие значения плотности, относительной диэлектрической проницаемости гг и тангенса угла диэлектрических потерь tg5; гибкость; стойкость к поглощению влаги ( Ларина, 1996). Сшитый полиэтилен является одним из лучших полимеров для изготовления изоляции, так как имеет пространственную структуру молекулярной решетки. Сравнительные характеристики изоляции из различных материалов представлены в табл. 1 и 2 (Ларина, 1996; Liu Xin-min, 2003). Указанные характеристики свидетельствуют о том, что сшитый полиэтилен, этилепропилен и кремнийорганическая резина имеют самую высокую температуру эксплуатации. Таблица 1. Данные по температуре эксплуатации кабелей c различной изоляцией Table 1. Data of working temperatures for cables with different insulation Материал изоляции Обозначение изоляции Длительная температура, °С Предельно допустимая температура при коротком замыкании, °С Полиэтилен PE 70 150 Сшитый полиэтилен XPLE 90 250 Поливинилхлорид PVC 70 160 Этилепропилен EPDM 90 250 Кремнийорганическая резина HF S 95 95 Нет данных Таблица 2. Параметры различных типов полимеров, используемых в изоляции кабелей Table 2. Parameters of some types of polymers used for cable insulation Тип полимера Удельное объемное сопротивление, Ом-см £г tgS Удельное термическое сопротивление 5, К-м/Вт Полиэтилен 1017 2,25 3-10-4 3,8 Поливинилхлорид 1015 4,0 5•10-2 7,0 Этиленпропилен 7 1 0 15 2,6 2 1 0 -3 6,1 В процессе эксплуатации в изоляции из сшитого полиэтилена могут возникать проводящие каналы - дендриты (триинги, древовидные образования). По способу происхождения выделяют три типа дендритов: дендриты электрического происхождения; водные триинги; дендриты химического происхождения. При воздействии переменного тока и очень высоких значений импульсного напряжения развиваются триинги электрического происхождения. Электрические триинги связаны с процессом накопления в полимерном материале древовидных нарушений, обусловленных воздействием на диэлектрики ионизационных процессов при длительном электрическом старении кабеля (Власов, 1980). Химическое древообразование появляется при накоплении в объеме изоляции кристаллических продуктов химических реакций, протекающих между кислотами и металлической жилой. При проникновении влаги в изоляцию кабеля развиваются водные триинги. Данный процесс может возникать в результате повреждения оболочки кабеля, а также вследствие процесса диффузии через оболочку из полиэтилена. Дальнейшее развитие дефекта связано с действием электростатических сил на молекулы влаги. При развитии водных триингов происходит значительное уменьшение сопротивления изоляции, что в итоге приводит к пробою, поэтому разработка методов по диагностированию подобных дефектов является востребованной и актуальной задачей. Современные производители кабелей применяют нанокомпозиты на базе полиэтилена для совершенствования характеристик изоляции. Применение нанокомпозитов позволяет улучшить термомеханические и электрические свойства изоляции и повысить экономические характеристики. При эксплуатации кабелей переменного тока и их соединений полимерные композитные материалы должны демонстрировать низкую электропроводность; индивидуальную диэлектрическую проницаемость и низкий коэффициент потерь; высокую диэлектрическую прочность на пробой; сопротивление частичному разряду; отсутствие электрических и электрохимических триингов; стабильность при более высоких рабочих температурах и т. д. На высоковольтных линиях постоянного тока изоляционные материалы должны отвечать двум дополнительным важным требованиям: 1) малые изменения электропроводности при различной температуре и напряженности электрического поля; 2) малый объем накопления заряда (Plesa et al., 2018). Методы диагностики XLPE-кабелей В настоящее время все большую актуальность приобретают разработка и применение неразрушающих методов контроля кабельных линий. Среди современных методов можно выделить метод измерения возвратного напряжения в изоляции, метод измерения тока релаксации, метод измерения частичных разрядов, метод испытания кабеля напряжением сверхнизкой частоты (0,1 Гц) ( Грешняков, 2018). 343