Применение полимерных материалов на предприятиях Ассоциации «Электрокабель»

Page 1
background image

«КАБЕЛЬ-news», март 2010

54

Доклад на конференции

Научно-техническая конференция

«Полимерные материалы 
для производства кабелей.
Современное состояние,
перспективы применения
новых материалов»

(Москва, КВЦ «Сокольники», 18 марта 2010 г.)


Page 2
background image

«КАБЕЛЬ-news», март 2010

55

Доклад на конференции

ÏÎËÈÌÅÐÍÛÅ ÌÀÒÅÐÈÀËÛ

Применение полимерных 
материалов на предприятиях 
Ассоциации «Электрокабель»

М.К. Каменский, 

кандидат технических наук, 

заместитель заведующего отделением кабелей 

энергетического назначения ОАО «ВНИИКП» 

1. Состояние производства 
материалоемких видов кабелей 
и проводов

Анализ потребления полимерных 

материалов на предприятиях Ассо-

циации «Электрокабель» свидетель-

ствует, что на производство кабелей и 

проводов энергетического назначения 

используется около 70 % потребляе-

мых отраслью кабельных полимерных 

композиций. Оставшиеся 30% объема 

потребления полимерных композиций 

приходятся на производство кабель-

ных изделий для систем телекоммуни-

каций, связи и проводов различного 

назначения. 

Кабели и провода энергетического 

назначения, начиная с 1998 г., относят-

ся к наиболее динамично развиваю-

щимся группам кабельной продукции 

в России и СНГ. Спад производства в 

2008-2009 гг. обусловлен снижением 

спроса в связи с резким снижением 

объема инвестиций в строительной 

индустрии в период кризиса.

Динамика производства отдельных 

материалоемких групп кабельной про-

дукции на предприятиях Ассоциации 

«Электрокабель» представлена на 

рис. 1—3. Как видно из представлен-

ных данных спад производства на-

блюдается по всем группам однород-

ной продукции для энергетического 

сектора. При этом в меньшей степени 

снижение потребления затронуло про-

изводство проводов изолированных 

самонесущих и защищенных для воз-

душных линий электропередачи, а так-

же силовых и контрольных кабелей на 

напряжение до 660 В. Наиболее остро 

снижение объемов потребления ска-

залось на выпуске силовых кабелей 

среднего напряжения (рис. 3), особен-

но групп кабелей, для производства 

которых в России, как правило, ис-

М.К. Каменский


Page 3
background image

«КАБЕЛЬ-news», март 2010

56

Доклад на конференции

ÏÎËÈÌÅÐÍÛÅ ÌÀÒÅÐÈÀËÛ

пользуются полимерные композиции, 

закупаемые по импорту.

2. Структура потребления 
полимерных материалов

В структуре потребления поли-

мерных материалов для производства 

кабельной продукции следует выде-

лить две основные группы материалов 

(рис. 4). Это — кабельные поливинил-

хлоридные пластикаты и кабельные 

композиции на базе полиолефинов.

2.1. Кабельные поливинилхлорид-

ные пластикаты.

Кабельные поливинилхлоридные 

(ПВХ) пластикаты по-прежнему явля-

ются основным видом полимерных 

материалов для изоляции и оболочек 

широкой номенклатуры кабельных из-

делий в России и странах СНГ.

Общий объем применения ПВХ 

пластикатов в России составляет око-

ло 170 тыс. т/год. При этом основная 

потребность в них удовлетворяется 

за счет поставок российских пред-

приятий химической промышленно-

сти, а на долю импорта приходится 

10–15 тыс.т/год. В структуре потребле-

ния ПВХ пластикатов доля изоляцион-

ных рецептур составляет примерно 

40 %, шланговых рецептур для наруж-

ных оболочек и защитных шлангов ка-

белей — примерно 60 %.

Нужно отметить, что, не смотря на 

общемировую тенденцию по сниже-

Рис.1. Динамика производства силовых и контрольных кабелей 

на напряжение до 1 кВ с ПВХ изоляцией

Рис.4. Структура потребления кабельных 

композиций на основе поливинилхлорида 

и полиэтилена в кабельной промышленности 

России и СНГ

Рис.2. Динамика производства проводов СИП на предприятиях 

Ассоциации «Электрокабель»

Рис.3. Объемы производства силовых кабелей на напряжение 1-110 кВ


Page 4
background image

«КАБЕЛЬ-news», март 2010

57

Доклад на конференции

нию применения ПВХ пластикатов в 

кабельном производстве, доля потре-

бления их на предприятиях Ассоциа-

ции «Электрокабель» по-прежнему 

велика и составляет около 70 % от 

общего объема производства ПВХ 

в России, в то время как по данным 

ряда источников доля потребления 

ПВХ пластикатов для выпуска кабель-

ных изделий в мировой практике со-

ставляет около 10 % от объема произ-

водства ПВХ.

Основные типы ПВХ пластикатов 

для производства кабелей и проводов 

общепромышленного использования 

представлены в табл. 5, где приведе-

ны основные марки ПВХ пластикатов, 

изготавливаемых на предприятиях хи-

мической промышленности в России 

и СНГ по ГОСТ 5960-72 «Пластикат 

поливинилхлоридный для изоляции и 

защитных оболочек кабелей и прово-

дов».

Нужно отметить, что ассортимент 

ПВХ пластикатов по ГОСТ5960-72 

ограничен, ряд технических характе-

ристик не удовлетворяет потребности 

кабельной промышленности, поэтому 

значительные объемы ПВХ изготав-

ливаются по техническим условиям 

предприятий-изготовителей. 

С учетом того, что ГОСТ 5960-72 

разработан более 35 лет назад, и в 

настоящее время многие параметры 

ПВХ не соответствуют требованиям, 

предъявляемым изменившейся в Рос-

сии нормативной базой на материалы 

для кабельных изделий, планируется 

разработка нового ГОСТ Р. При этом 

предусматривается значительно рас-

ширить ассортимент ПВХ пластика-

тов для различных видов кабельной 

продукции, гармонизировать уровень 

важнейших характеристик и методов 

испытаний с международными норма-

ми и нормами региональных стандар-

тов европейских стран, например, EN 

50363.

Анализ применения ПВХ пластика-

тов на предприятиях кабельной про-

мышленности свидетельствует, что в 

последние 10 лет значительно вырос-

ла доля потребления специальных ти-

пов ПВХ пластикатов для изготовления 

кабельных изделий с повышенными 

показателями пожарной безопасно-

сти. При этом, если в конце прошлого 

столетия за счет применения ПВХ пла-

стикатов пониженной горючести типа 

НГП 40-32 и НГП 30-32 было обеспече-

но производство кабелей, не распро-

страняющих горение при прокладке в 

пучках, то, начиная с 2002 г., освоено 

производство кабелей, не распростра-

няющих горение, с низким дымовыде-

лением и низкой эмиссией хлористого 

водорода при горении и тлении. Для 

их производства совместно с фирмой 

«Проминвест Пластик» были созда-

ны специальные ПВХ пластикаты по-

ниженной пожарной опасности типа 

ППИ, ППО и ППВ, объемы применения 

которых на кабельных предприятиях 

России приведены на рис. 5. Производ-

ство и применение ПВХ пластикатов 

типа ПП в 2008 г. достигло 15,6 тыс.т. 

Таблица 1. Поливилхлоридные пластикаты для кабелей 

и проводов общепромышленного исполнения

Марка по 

ГОСТ 5960-72

Зарубежный аналог

Назначение

И40-13А (рец.8/2)

Ti 1; Ti 2 

EN 50363

Для изоляции кабелей и проводов

ИО45-12

-

Для изоляции и оболочки бытовых 

кабелей и проводов

ОМ-40

ТМ 2 

EN 50363

Для наружной оболочки и защит-

ных шлангов кабелей

О50, О55

ТМ 2 

EN 50363

Для оболочек кабелей исполнения 

«ХЛ»

И50-13

-

Для изоляции кабелей и проводов

Рис.5. Объемы потребления ПВХ пластикатов типа ПП на предприятиях 

ассоциации «Электрокабель»

ÏÎËÈÌÅÐÍÛÅ ÌÀÒÅÐÈÀËÛ


Page 5
background image

«КАБЕЛЬ-news», март 2010

58

Доклад на конференции

ÏÎËÈÌÅÐÍÛÅ ÌÀÒÅÐÈÀËÛ

Основные марки ПВХ пластикатов по-

ниженной пожарной опасности и их 

применение для элементов кабелей 

представлены в табл. 2.

Отличительной особенностью плас-

тикатов серии ПП является нормиро-

вание более широкого комплекса по-

казателей пожарной безопасности по 

сравнению с ПВХ пластикатами типа 

НГП и пластикатами по ГОСТ 5960-72. 

Они характеризуются высокими значе-

ниями кислородного индекса, низкой 

теплотой сгорания, пониженным ды-

мообразованием и пониженным вы-

делением HCl при горении и тлении. 

По показателям токсичности по ГОСТ 

12.1.044 эти пластикаты относятся 

к классу умеренно опасных и мало-

опасных материалов по токсичности 

продуктов горения.

Показатели пожарной безопасно-

сти ПВХ пластикатов типа ПП для про-

изводства кабелей, не распростра-

няющих горение, с низким дымо- и 

газовыделением, приведены в табл. 3.

Дальнейшее совершенствование 

ПВХ пластикатов направлено на повы-

шение их теплостойкости, на сниже-

ние дымообразования и расширение 

ассортимента рецептур для различ-

ных типов кабельной продукции.

2.2. Кабельные композиции на 

основе полиэтилена

Часть потребности кабельных за-

водов в полиэтиленовых композициях 

(около 70%) удовлетворяется за счет 

производства и поставок предприятий 

химической промышленности. 

Это термопластичные компози-

ции на основе полиэтиленов низкой 

и высокой плотности изоляцион-

ных и шланговых рецептур по ГОСТ 

16336-77, выпускаемые ОАО «Ка-

заньоргсинтез», ОАО «Башкирская 

нефтехимическая компания» и ОАО 

«Ставролен».

Композиции полиэтилена рос-

сийского производства не в полной 

мере удовлетворяют потребности 

кабельной промышленности, как по 

ассортименту, так и по техническим 

параметрам. Это в значительной мере 

объясняется тем, что доля производ-

ства полиэтиленов для кабельной 

промышленности не превышает 5% 

в общем объеме производства по-

лиэтилена в России, как это видно 

из данных, представленных на рис. 6. 

При этом общий объем производ-

ства ПЭ в 2008 г. в России составил 

989 тыс. тонн.

Таблица 3. Показатели пожарной безопасности PVC 

композиций для кабелей «нг-LS»

Наименование 

показателей

Единица 

измерения

Значение показателя

Марка (тип)

ППИ 30-30

ППО 30-35

ППВ 28

1. Кислородный индекс

≥ 30

≥ 35

≥ 28

2. Теплота сгорания

МДж/кг

18,9

17,8

10,0

3. Максимальная плотность 

дыма по ГОСТ 24632

≤ 280

≤ 200

≤150

4. Массовая доля HCl , 

выделяющегося при горении

%

≤14,0

≤13,0

≤ 5,0

5. Показатель токсичности по 

ГОСТ 12.1.044

г/м3

83

130

160

Таблица 2.Специальные типы 

пластикатов для кабелей с повышен-

ной пожарной безопасностью

Марка

Назначение

НГП 40-32

Для оболочек кабелей ис-

полнения «нг»

НГП 30-32

ППИ 30-30

Для изоляции кабелей испол-

нения «нг-LS»

ППИ 30-35

ППО 30-35

Для наружной оболочки и 

защитных шлангов кабелей 

исполнения «нг-LS»

ППО 20-45

ППО 25-45

ППВ 28 

Для заполнения и внутренней 

оболочки кабелей исполне-

ния «нг-LS»

ППВ 32

ПЭНП — полиэтилен низкой плотности
ПЭВП — полиэтилен высокой плотности
ПЭВП-Т — полиэтилен высокой плотности трубных марок
ПЭВП-Г — полиэтилен для газовых труб

Рис. 6. Объемы производства полиэтиленовых композиций в России в 2008 г.


Page 6
background image

«КАБЕЛЬ-news», март 2010

59

Доклад на конференции

Поэтому значительная часть по-

лиэтиленовых композиций для произ-

водства кабелей и проводов для нужд 

энергетики закупается по импорту. 

Структура потребления полиэтилено-

вых композиций на кабельных заво-

дах по данным Ассоциации «Электро-

кабель» представлена на рис. 7. 

Как видно из представленных на 

рис. 8 данных в период с 2003 г. по 

2008 г. произошли существенные из-

менения в структуре потребляемых 

материалов, обусловленные развити-

ем производства кабелей и проводов 

с изоляцией из сшитого полиэтилена. 

Так, доля переработки композиций 

пероксидной и силанольной сшивки 

выросла с 4 % до 30 %, а доля по-

лиэтиленов высокой плотности вы-

росла с 15 % до 22 % в общем объеме 

потребления. Объемы потребления 

сшиваемых композиций для изоляции 

силовых кабелей и изолированных са-

монесущих проводов, как это показа-

но на рис. 9, в 2007 г. достигли 15100 т. 

Снижение потребления указанных ма-

териалов отмечено лишь в 2009 г., что 

обусловлено снижением спроса на 

кабели 6-10 кВ для энергетического 

и жилищного строительства. Следует 

отметить, что доля пероксидносши-

ваемых композиций для производства 

кабелей среднего и высокого напря-

жения составляет примерно 35-40% в 

общем объеме потребления, а 60-65 % 

составляют композиции силанольной 

сшивки, используемые для производ-

ства кабелей на напряжение 1-10 кВ, 

а также изолированных и защищен-

ных проводов.

В табл. 4 приведены основные 

типы сшиваемых композиций полиэти-

лена, используемых при производстве 

кабелей и проводов энергетического 

назначения.

Как видно из приведенного в табл. 4 

перечня материалов для современных 

Рис. 7. Структура переработки полиолефиновых композиций на предприятиях 

Ассоциации «Электрокабель» в 2008 г.

ПЭНП — полиэтилен низкой плотности
ПЭВП — полиэтилен высокой плотности
XLPE — сшитый полиэтилен

Рис. 8. Объемы потребления сшиваемых композиций полиэтилена при выпуске 

силовых кабелей и проводов СИП

Таблица 4. Полиолефиновые сшиваемые композиции, 

для изоляции кабелей и проводов

Тип композиций

Базовые марки ПЭ

Производители (поставщики)

1. Полиэтиленовые композиции пероксидной 

сшивки для изоляции силовых кабелей 

на напряжение 10-35 кВ

LE 4205R, LH4201R 

Фирма «Borealis»

HFDK 4202 EC

Фирма «DOW Wire and Cable»

2. Полиэтиленовые композиции для изоляции 

силовых кабелей на напряжение 110-220 кВ

LE 4201S, LE 4244S

Фирма «Borealis»

HFDK 4201 SC, 

HFDK 4202 SC

Фирма «DOW Wire and Cable»

3. Силанольносшиваемые композиции для изоляции:

- силовых кабелей 1-10 кВ 

- самонесущих проводов ВЛИ

LE 4421M/LE 4431

LE 4421/LE 4472

Фирма «Borealis»

4. Электропроводящие композиции ПЭ для экранов 

cиловых кабелей с XLPE cиловых кабелей с SiXLPE

HFDK 0586 BK,

HFDK 0587 BK, 

HFDA 0801BK EC

Фирма «DOW Wire and Cable»

LE 0500, LE 0592S,

 LE 8280, LE 0595

Фирма «Borealis»

LE 0540, LE 0574

Фирма «Borealis»

ÏÎËÈÌÅÐÍÛÅ ÌÀÒÅÐÈÀËÛ


Page 7
background image

«КАБЕЛЬ-news», март 2010

60

Доклад на конференции

конструкций силовых кабелей и про-

водов используются композиции про-

изводства фирм «Borealis» и «Dow Wire 

and Cable», так как производство ана-

логичных композиций в России и стра-

нах СНГ отсутствует или находится в 

состоянии промышленного освоения.

Нужно подчеркнуть, что выбор 

материалов для изоляции кабелей 

среднего и высокого напряжений свя-

зан с неизбежной процедурой оценки 

стойкости к длительному воздействию 

эксплуатационных факторов. Поэто-

му для решения вопроса о расшире-

нии марок, используемых композиций, 

или смены поставщиков необходимо 

проведение ускоренных 2-х годичных 

испытаний, комплекс которых в на-

стоящее время предусмотрен как гар-

монизированными нормами комитета 

CENELEC, так и национальной норма-

тивной базой.

Это в значительной мере относит-

ся и к выбору материалов для самоне-

сущих изолированных и защищенных 

проводов для воздушных линий элек-

тропередачи, для которых общим из 

критериев годности является устойчи-

вость изоляции при воздействии ком-

плекса атмосферных факторов, уста-

новленных в ГОСТ Р 52373-2005.

2.3. Полимерные композиции, не 

содержащие галогенов

Начиная с 2002 года на кабельных 

предприятиях Ассоциации «Электро-

кабель» освоено производство серии 

кабелей повышенной пожаробезопас-

ности на базе полимерных компози-

ций, не содержащих галогенов. Про-

изводство этой группы кабелей было 

создано в первую очередь для нужд 

атомных электростанций, а в послед-

ние годы круг потребителей этой про-

дукции значительно расширен.

Разработка и освоение промыш-

ленного производства кабелей (обо-

значение исполнения «нг-HF») на 

кабельных заводах были осуществле-

ны при активном содействии фирм 

«Condor Compounds» и «Proplast», 

которые не только осуществили раз-

работку безгалогенных композиций, 

удовлетворяющих требованиям рос-

сийской нормативной базы на кабели, 

но и принимали непосредственное 

участие в отработке технологии экс-

трузии на оборудовании российских 

предприятий. В настоящее время ры-

нок кабелей, не распространяющих 

горение и огнестойких на базе без-

галогенных материалов, значительно 

вырос, как по объему потребления 

кабелей, так и по ассортименту. Объ-

емы переработки полимерных ком-

позиций, не содержащих галогенов 

(HF-композиций), на кабельных пред-

приятиях в период с 2003 по 2008 года 

представлены на рис. 9. Расширено 

и число поставщиков HF-композиций. 

Основные поставщики материалов и 

базовые марки композиций для про-

изводства кабелей различного назна-

чения представлены в табл. 5.

Нужно отметить, что основные тех-

нические характеристики и эксплуа-

тационные свойства кабелей повы-

Рис. 9. Объемы потребления HF-композиций при производстве безгалогенных 

кабелей

Таблица 5. Полиолефиновые композиции, не содержащие галогенов,

для изоляции и оболочек пожаробезопасных кабелей

Тип композиций

Базовые марки 

композиций

Производители 

(поставщики)

1. Изоляционная безгалогенная композиция: 

- термопластичная 

- сшиваемая

СС 7760

«Condor Compounds»

Винтес 1010

«Проминвест Пластик»

СС-7058 EBS

«Condor Compounds»

2. Безгалогенная композиция для оболочек 

кабеля 

CONGuard S 6645

«Condor Compounds»

Винтес 2010

«Проминвест Пластик»

S 642

«Alpha Gary»

ECCON 5549

«PolyOne»

3. Безгалогенная композиция для внутренней 

оболочки, заполнения

CC 427, CC 5212

«Condor Compounds»

Винтес 3020

«Проминвест Пластик»

ECCON 5924

«PolyOne»

ÏÎËÈÌÅÐÍÛÅ ÌÀÒÅÐÈÀËÛ


Page 8
background image

«КАБЕЛЬ-news», март 2010

61

Доклад на конференции

ÏÎËÈÌÅÐÍÛÅ ÌÀÒÅÐÈÀËÛ

шенной пожаробезопасности непо-

средственно связаны с уровнем ха-

рактеристик полимерных композиций 

для изоляции и оболочек кабелей. 

В частности, на табл. 6 представлен 

уровень технических характеристик 

композиций, используемых для про-

изводства кабелей, которые должны 

удовлетворять как требованиям Рос-

сийской нормативной базы по показа-

телям пожарной безопасности, так и 

требованиям по нормируемому сроку 

службы. 

Как видно из приведенных в табл. 6 

данных характеристики используемых 

композиций отличаются от нормиро-

ванных в стандарте МЭК 60502-1 более 

высоким уровнем требований.

Принимая во внимание возрос-

ший в России интерес потребителей 

к проблемам пожарной безопасности 

кабельных коммуникаций, вызванный 

введением в действие Технического 

регламента по требованиям пожарной 

безопасности и национальной норма-

тивной базы по требованиям пожар-

ной безопасности кабельных изделий 

(ГОСТ 53315-2009), созданы условия 

для дальнейшего развития произ-

водства кабелей пожаробезопасного 

исполнения и материалов для их вы-

пуска.

С учетом структуры изменения 

в номенклатуре производства кабе-

лей различного назначения и техни-

ческого перевооружения основных 

кабельных предприятий Ассоциации 

«Электрокабель» для дальнейшего 

развития производств необходимо 

решение ряда вопросов, касающихся 

полимерных композиций кабельного 

производства. В первую очередь не-

обходимо освоение ряда материалов 

на отечественных предприятиях хими-

ческой промышленности с целью осу-

ществления импортозамещения. 

Первоочередные направления ра-

бот по созданию и освоению произ-

водства таких материалов: 

• Композиция полиэтилена перок-

сидной сшивки, триингостойкая.

• Силанольносшиваемые компози-

ции, в том числе самозатухающие.

• ПВХ пластикаты с повышенными 

температурами нагрева для оболочек 

кабелей, в том числе для кабелей испол-

нения «нг-LS».

• ПВХ для изделий исполнения «ХЛ», 

в том числе исполнения «нг».

• Безгалогенные полиолефиновые 

композиции для изоляции и оболочек 

кабелей исполнения «нг-HF».

Реализация работ по освоению 

промышленного производства в Рос-

сии важнейших для кабельных заво-

дов полимерных материалов направ-

лена на повышение эффективности 

производства.

Таблица 6. Основные характеристики HF-композиций для оболочек кабелей исполнения «нг-HF»

Наименование характеристик

Метод испы-

тания

Значения характеристик

МЭК 60502-1

CONGuard S 6645

(Condor

 Сompounds)

Vintes 2010

(Prominvest 

Plastic)

AlphaGary 

S 642

(Megalon) 

Плотность, г/см

3

ISO 1183

1,55 ± 0,03

1,55÷1,60

1,53

Твердость по Шору Д

ASTMD-792

50 

±

 5

50 

±

 5

59

Механические свойства

До старения

Прочность при разрыве, не менее, МПа

Относительное удлинение при разрыве, не менее, %

МЭК 60811-1-1

9,0

125

11,0

160

13,0

160

12,5

150

После старения при температуре 100 °С в течение 7 сут

Прочность при разрыве, не менее, МПа

Отклонение, не более, %

Относительное удлинение при разрыве, не менее, %

Отклонение, не более, %

МЭК 60811-1-2

9,0

±

 40

100

±

 40

12

125

13

±

 30

160

±

30

-

+ 15%

-

- 20 %

 Кислородный индекс, не менее, %

ISO 4589-2

 45

35

40

Температурный индекс, не менее, °С

ISO 4589-3

330

355

290

Водопоглащение при 70 С, мг/см

2

- в течение 24 ч

- в течение 168 ч

МЭК 60811-1-3

≤ 10

≤ 4

-

-

Стойкость к продавливанию, 80 °С, 6 ч

МЭК 60811-3-1

≤ 50

≤ 30

≤ 30

≤ 30

Токсичность

NES 713

2

1,1

ГОСТ 12.1.044

Т

2

-


Читать онлайн

Доклад М.К. Каменского, заместителя заведующего отделением кабелей энергетического назначения ОАО «ВНИИКП»

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 4(73), июль-август 2022

Технологический суверенитет в российской энергетике: энергоэффективные трансформаторы с сердечниками из аморфной стали

Энергоснабжение / Энергоэффективность Оборудование Экология
ООО «НПК «АВТОПРИБОР»
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 4(73), июль-август 2022

Разработка методики точной оценки фактической загрузки трансформаторов 6(10)–0,4 кВ с помощью данных от интеллектуальных систем учета электрической энергии

Энергоснабжение / Энергоэффективность Оборудование
Мусаев Т.А. Хабибуллин М.Н. Шагеев С.Р. Федоров О.В.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 4(73), июль-август 2022

О ремонтах оборудования распределительных устройств 220‑500 кВ узловых подстанций и их схемах

Управление производственными активами / Техническое обслуживание и ремонты / Подготовка к ОЗП Оборудование
Гринев Н.В.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»