2. Конструкції кабельних ліній
2.1. Загальні відомості
Кабельна лінія електропередачі (КЛ) складається з одного або декількох кабелів та кабельної арматури для з'єднання кабелів та для приєднання кабелів до електричних апаратів або шин розподільних пристроїв.
На відміну від ПЛ кабелі прокладаються не тільки на відкритому повітрі, а й усередині приміщень, у землі та воді. Тому КЛ схильні до впливу вологи, хімічної агресивності води та ґрунту, механічних ушкоджень під час проведення земляних робіт та зміщення ґрунту під час зливових дощів та паводків. Конструкція кабелю повинна передбачати захист від зазначених дій.
За величиною номінальної напруги кабелі поділяються на кабелі низької напруги (до 1 кВ), кабелі середньої напруги
(6...35 кВ), кабелі високої напруги (110 кВ та вище). За родом струму розрізняють кабелі змінного та постійного струму.
Кабелі виконуються одножильними, двожильними, трижильними, чотирижильними та п'ятижильними.
Одножильними виконуються кабелі високої напруги; двожильними – кабелі постійного струму; трижильними - кабелі середньої напруги.
Кабелі низької напруги виконуються з кількістю жил до п'яти. Такі кабелі можуть мати одну, дві або три фазні жили, а також нульову робочу жилу N і нульову захисну жилу PE або суміщену нульову робочу та захисну жилу PEN.
За матеріалом струмопровідних жил розрізняють кабелі з
алюмінієвими та мідними жилами. Через дефіцитність міді найбільшого поширення набули кабелі з алюмінієвими жилами. Як ізоляційний матеріал використовується кабельний папір, просочений маслоканіфольним складом, пластмаса та
гума. Розрізняють кабелі з нормальним просоченням, збідненим просоченням і просоченням складом, що не стікає. Кабелі ззбідненим або не стікаючим просоченням прокладають по трасі з великим перепадом висот або по вертикальних ділянках траси.
Кабелі високої напруги виконуються маслонаповненими або газонаповненими. У цих кабелях паперова ізоляція заповнюється олією чи газом під тиском.
Захист ізоляції від висихання та попадання повітря та вологи забезпечується накладенням на ізоляцію герметичної оболонки. Захист кабелю від можливих механічних пошкоджень забезпечується бронею. Для захисту від агресивності довкілля служить зовнішній захисний покрив.
2.2. Кабелі напругою до 35 кВ
Найбільш широко застосовуються у системах електропостачання є кабелі на номінальну напругу до 35 кВ включно. На рис. 2.1,а наведено поперечний розріз кабелю напругою 6. 10 кВ. Загальний вигляд такого кабелю показано на рис. 2.1,б.
Струмопровідні жили 1 виконуються сегментоподібними для надання кабелю циліндричної форми. Жили кабелю, як правило, багатодротяні, для невеликих перерізів – монолітні. Кожна жила має свою фазну ізоляцію 2. Усі три жили мають поясну (загальну) ізоляцію 3. заповнювачі 8 служать, як і сегментоподібні жили, для надання кабелю циліндричної форми. Герметична оболонка 4 служить для захисту ізоляції кабелю від висихання та попадання вологи. Подушка 5 служить захисту герметичної оболонки від механічних пошкоджень бронею 6, яка захищає кабель від механічних пошкоджень. Зовнішній захисний покрив 7 захищає сталеву броню від агресивності довкілля.
Додаткове посилення фазної ізоляції загальною (поясною) ізоляцією пояснюється в такий спосіб. Кабельні мережі напругою 6. 35 кВ працюють із ізольованою нейтраллю і можуть тривалий час працювати в режимі замикання однієї фази на землю. У нормальному режимі роботикабелю напруга між кожною фазою і землею (металевою герметичною оболонкою) дорівнює фазному напрузі, а напруга між фазами - лінійному.
Мал. 2.1. Конструкція кабелю на напругу 10 кВ
При припущенні, що поясної ізоляції немає, між фазами маємо подвійний шар фазної ізоляції, розрахованої на лінійну напругу, а між фазою та землею – один шар ізоляції, розрахованої на фазну напругу.
При замиканні однієї фази на землю напруга цієї фази стає рівним нулю, а напруги щодо землі двох інших фаз збільшуються до лінійної напруги. Отже, ізоляцію кожної фази щодо землі необхідно виконати не так на фазне, але в лінійне напруга. За наявності загальної поясної ізоляції такої потреби немає. Між жилами є два шари фазної ізоляції, розрахованої на лінійну напругу, між житловою та землею - також два шари ізоляції (шар фазної та шар поясної ізоляції), розрахованої на лінійну напругу.
Електричне поле кабелю із загальною металевою оболонкою не є однорідним (рис. 2.1, в). Силові лінії мають різні кути нахилу до шарів паперової ізоляції. Електрична міцність шаруватої паперової ізоляції в поздовжньому напрямку на порядок менша, ніж у поперечному. При відносно невеликих
напругах (до 10 кВ) ще можна виконати економічно доцільну конструкцію кабелю. При напругах понад 10 кВ збільшення товщини ізоляції неоднорідності електричного поля стає економічно недоцільним.
Кабелі на напругу 20. 35 кВ виконують із окремо освинцованими або окремо екранованими жилами (рис. 2.2,а). Жили 1 кабелю мають круглу форму. Кожна фаза кабелю поверх паперової ізоляції фази 2 має свою свинцеву оболонку 3 або шартонкої перфорованої міді або металізованого паперу. Міжфазне заповнення кабельною пряжею 4 забезпечує кабелю циліндричну форму. Сталева дротяна броня 5 і зовнішній захисний покрив виконують 6 ті ж функції, що і у кабелів 6. 10 кВ.
Окрема свинцева оболонка або окремий екран у кожної жили створюють еквіпотенційні поверхні навколо ізоляції кожної жили і, отже, вирівнюють електричне поле і роблять його радіальним по відношенню до шарів ізоляції (рис. 2.2,б). Товщина фазної ізоляції менше, ніж потрібно при неоднорідному електричному полі, конструкція кабелю виходить економічно доцільною.
Мал. 2.2. Конструкція кабелю на напругу 20...35 кВ
У позначенні кабелю відображається матеріал жил, ізоляції, наявність тих чи інших захисних оболонок, вказується номінальна напруга кабелю, кількість та переріз струмопровідних жил. У табл. 2.1 наведено розшифровку основних літер, що використовуються для маркування кабелів.
Наявність букви Ц (перша колонка табл.2.1) означає просочування паперової ізоляції церезином, що не стікає. Нормальне просочення не маркується.
Літера А (друга колонка) показує, що жили кабелю виконані з алюмінію. Мідні жили у маркуванні кабелю не вказуються.