Главная › Новости

Сравнительная оценка надежности жил кабеля из меди и алюминия

Опубликовано: 12.10.2018

Статистика отказов установок электроцентробежных насосов (УЭЦН) свидетельствует о том, что причиной около 50% из них становятся неполадки в работе электрической части установок. В половине случаев это отказы кабельных линий.

В настоящее время в рамках общей тенденции к максимальному сокращению издержек в компоновках УЭЦН применяется погружной кабель с алюминиевыми жилами по причине существенной разницы (3 раза) в стоимости килограмма алюминия и меди. Однако возникает резонный вопрос: насколько надежны в эксплуатации алюминиевые кабели по сравнению с медными?

С этой целью специалисты нашей компании провели сравнительные механические испытания жил кабеля из алюминия и меди. В программу входили испытания на разрыв и изгиб цельных жил, выполненных из этих двух металлов. Кроме того, испытывались жилы из алюминия и меди, срощенные соответственно медными лужеными и медными гильзами.

11.09.2015 Инженерная практика №09/2015 Якунин Сергей Валентинович Заместитель технического директора по производству ООО «ГРЭЙ» Кулаков Сергей Геннадьевич Технический директор ООО «ГРЭЙ» Алейников Павел Александрович Руководитель лаборатории НМКиД ООО «ГРЭЙ» Власов Сергей Владимирович Начальник отдела ЭПБ ООО «ГРЭЙ» Король Станислав Николаевич Заместитель начальника отдела ЭПБ ООО «ГРЭЙ» Голованов Алексей Васильевич Заместитель руководителя лаборатории НМКиД ООО «ГРЭЙ» Рис. 1. Образцы 1-3

Для испытания были предоставлены: четыре фрагмента медных жил, соединенных медной гильзой обычным методом обжима (образцы №1, 2, 1а, 2а); четыре фрагмента алюминиевых жил, соединенных алюминиевой гильзой «специальным» методом обжима (образцы №3, 4, 3а, 4а); четыре фрагмента алюминиевых жил, соединенных медной гильзой обычным методом обжима (образцы №5, 6, 5а, 6а); четыре фрагмента цельной медной жилы; и четыре фрагмента цельной алюминиевой жилы кабеля (образцы № 9, 10, 9а, 10а). Испытания проводили на разрывной машине при помощи специальных захватов для растяжения. Для определения временного сопротивления на разрыв мы подвергали образцы №1-10 растяжению под действием плавно возрастающего усилия вплоть до разрушения (рис. 1-3). При этом наибольшее усилие, предшествовавшее разрушению образца, принималось за усилие Рmax, соответствующее временному сопротивлению. Образцы №1а-10а подвергались испытанию на изгиб на угол 90° циклической нагрузкой.

Рис. 3. Образцы №7-10 Рис. 2. Образцы №4-6

Результаты испытаний представлены в табл. 1 и в целом ожидаемо, но предельно наглядно свидетельствуют о гораздо меньшей надежности алюминиевых жил по сравнению с медными.

Таблица 1. Результаты сравнительных испытаний медных и алюминиевых жил погружного кабеля с начальной площадью сечения 25 мм

Временное сопротивление медных жил, соединенных медной гильзой Ø25-25 мм (184-212 Н/мм2), больше, чем временное сопротивление алюминиевых жил, соединенных медной и медной луженой гильзой Ø25-25 мм (117-120 Н/мм2).

Прочность цельной медной жилы кабеля примерно в два раза выше прочности цельной алюминиевой жилы кабеля.

Вследствие большей пластичности материала, алюминиевые жилы кабеля обжимаются лучше медных. При этом «специальный» метод обжима не влияет на прочность сростка жил кабеля из алюминия. В то же время технология обжатия медных жил обеспечивает минимально допустимую прочность на разрыв, а технология обжатия алюминиевых жил – нет. При этом прочность цельных жил безусловно выше срощенных: в случае жилы алюминиевого кабеля – на 25%; медного – на 20%.

Характерно также и то, что величина относительного удлинения как медных, так и алюминиевых жил не соответствовала минимальным требованиям, приведенным в нормативной документации (ТУ 16-705.491-2001 на катанку медную и TУ16-705.493-2006 на катанку алюминиевую).

До разрушения цельной медной жилы проходят те же 15 циклов испытания на изгиб, что и для медных жил, соединенных медной гильзой, в то время, как цельная алюминиевая жила выдерживает 10 циклов на изгиб до разрушения, алюминиевые жилы, соединенные медной гильзой, – пять, алюминиевые жилы, соединенные медной луженой гильзой, выдерживали – всего два цикла.

Отметим, что спускоподъемные операции с алюминиевым кабелем в случае наличия сростков, соединенных медными лужеными гильзами, следует производить с большой осторожностью, особенно в холодное время года.

Другие статьи с тегами: Нефтепогружные кабели