TRANSFORMATORY W EKSPLOATACJI 2021
Kable średnich napięć z izolacją fluoropolimerową (FEP) 1. Wprowadzenie Od lat 60. XX wieku najbardziej popularnym i powszechnie stosowanym materiałem izolacyjnym do kabli średnich i wysokich napięć był polietylen (PE), a następnie usieciowany polietylen (XLPE). Przez dekady badano właściwości elektro-mechaniczne tych materiałów, co pozwoliło na określenie ich zalet oraz ograniczeń. Wysoka wytrzymałość elektryczna szła w parze z dobrymi właściwościami mechanicznymi. Skokiem milowym dla tych materiałów okazała się możliwość zastosowania zewnętrznej warstwy półprzewodzącej wytłaczanej i zespojonej z warstwą izolacyjną, czyli ekranów półprzewodzących. Tego typu kable po dziś dzień wykorzystywane są w przemyśle jako sprawdzone rozwiązanie dla większości zastosowań. Oczywiście materiały te nie są idealne i z biegiem czasu oraz rozwojem technologicznym zaczynają nie spełniać rosnących wymagań.
Wraz z rozwojem przemysłu wymagania co do właściwości chemiczno-mechanicznych materiałów izolacyjnych zmieniły się diametralnie na przestrzeni ostatnich lat. Obecnie kable powinny być odporne na chemikalia występujące w ich środowisku pracy oraz wysoką temperaturę, która może być wywołana na przykład przez środowisko pracy. Materiały na bazie polietylenu nie są tak odporne chemicznie jak najnowsze materiały z rodziny fluoropolimerów. Maksymalna temperatura pracy do +90 °C również ogranicza ich dzisiejsze zastosowanie w bardziej wymagających środowiskach. Coraz więcej aplikacji przemysłowych wymaga pracy ciągłej w temperaturze powyżej +110 °C, co uniemożliwia zastosowanie dobrze znanej izolacji XLPE [1]. Coraz większą popularność w wśród materiałów izolacyjnych stanowią fluoropolimery. Znane są one od wczesnych lat 50. XX wieku. Najpopularniejsze typy tych tworzyw to politetraflu-
oroetylen (PTFE) oraz poliwinylidenofluor (PVDF). Przeważnie stosowane są one do kabli i przewodów niskich napięć pracujących w temperaturach powyżej 150°C. Unikalne właściwości antyadhezyjne tych materiałów są ich zaletą, a zarazem i wadą. Idealny materiał wysokotemperaturowy, z małą stałą dielektryczną, który ciężko jest zespoić z innym materiałem nie znalazł zastosowania w kablach średnich i wysokich napięć. Największą przeszkodą okazało się połączenie izolacji z ekranem półprzewodzącym. Na przestrzeni lat powstały nowe zmodyfikowane materiały fluoropolimerowe, takie jak polimer perfluoroalkoksylowy (PFA), fluorowany etylen-propylen (FEP), kopolimer etylenu-tetrafluoroetylenu (ETFE). Przejęły one zalety materiałów podstawowych z rodziny fluoropolimerów (PTFE), jak odporność na chemikalia oraz odporność temperaturową i dodały do tego stosunkowo dobre właściwości przetwórcze[2,3].
Rysunek 1. Przykładowe kable z izolacja ZeroarcTM firmy Habia Cable[4].
40
URZĄDZENIA DLA ENERGETYKI 4/2021
