Кабелі з в’язким просоченням
У кабелях з в'язким просоченням ізоляція виконується з кабельного паперу, просоченого маслоканіфольною мастикою. Ця мастика готується з мінеральної олії та каніфолі (частка останньої дорівнює 10 – 35%). Таке з'єднання забезпечує необхідну в'язкість мастики, чим запобігає витіканню мастики з кінців кабелю при монтажі та перетіканню мастики в кабелі, прокладеному з невеликим ухилом.
Технологія виготовлення ізоляції є такою. Після намотування на жилу кабельного паперу кабель поміщається у вакуум-котел, де сушиться під вакуумом. Просочення кабелів проводиться в тих же котлах при температурі 105-115 ° С. Спочатку просочення ведеться під вакуумом, потім при атмосферному або деякому надлишковому тиску.
Структура просоченої паперової ізоляції кабелю показано на рис. 5.2. Кабельний папір складається зі стрічок шириною 10 – 30 мм і товщиною 20 – 120 мкм.
Мал. 6.2 – Структура паперової ізоляції кабелю. 1 - струмопровідна жила; 2—свинцева оболонка; 3—стрічки паперу; 4 -зазор між краями спірально нанесеної стрічки паперу; 5–крок намотування; 6 перекриття стрічки; 7 - можливий ефект в ізоляції у вигляді збігу двох стрічок; 8 - збільшений масляний прошарок у місці збігу стрічок.
Мал. 6.3 – Залежність пробивної міцності ізоляції кабелю з в'язким просоченням (крива 1) та маслонаповненого кабелю (крива 2) від часу дії напруги.
Електрична міцність олії в зазорі менша за середню електричну міцність просоченої ізоляції. Тому намотування роблять так, щоб уникнути накладання зазорів.
Під час експлуатації в кабельній ізоляції під впливом високих температурможуть виділятися газові бульбашки. Особливо цьому сприяють змінні теплові навантаження кабелю, які можуть призводити до утворення поблизу оболонки порожнин. Бульбашки газу, дифузуючи до поверхні жили, де максимальна напруженість поля, ведуть до зниження тривалої електричної міцності ізоляції. Це зниження обумовлюється процесами іонізаційного пробою. Розгорнення паперової стрічки за місцем іонізаційного пробою виявляє характерну картину розгалужених гіллясто розташованих каналів. Повний час розвитку гіллястого розряду може обчислюватися місяцями і роками. Тому «крива життя» ізоляції кабелю з в'язким просоченням показує значне зниження пробивної міцності з часом (рис. 6.3, крива 1). Конструкція кабелю з в'язким просоченням та поясною ізоляцією показана на рис. 6.4. Жили кабелю мають секторну форму, що дозволяє з високим коефіцієнтом заповнення використовувати внутрішню порожнину кабелю. Кожна жила має фазну ізоляцію, що повторює секторну форму жили.
Зовнішня поясна ізоляція охоплює всі три фази. Проміжки між фазною та поясною ізоляцією заповнені низькосортним ізоляційним наповнювачем – корделем (джгути, скручені з паперових стрічок). Поверх поясної ізоляції накладаються свинцева оболонка та броня із сталевих стрічок.
Для економії свинцю розроблено технологію накладання алюмінієвих оболонок. Опресовування таких оболонок відбувається при температурі 430-450 ° С, небезпечною для ізоляції кабелю. Тому кабелі з алюмінієвими оболонками застосовуються поки що тільки до напруги 6 кВ.Крім того, алюміній у землі повинен захищатися від корозії антисептованими та герметичними захисними покривами.
Мал. 6.4 – Трижильний кабель з поясною ізоляцією та секторними жилами на напругу 10 кВ.1–струмопровідна жила: 2 – фазна ізоляція; 3–поясна ізоляція: 4 –наповнювач; 5 – свинцева оболонка; 6 – подушка під бронею, що складається з бітумного складу, просоченого паперу та пряжі: 7 – броня з двох сталевих оцинкованих стрічок; 8 – зовнішній захисний покрив.
Мал. 6.5 - Трижильний кабель з окремо освинцованими жилами (типу ОСБ). 1 - струмоведуча жила; 2 – екран із напівпровідного паперу: 3 – паперова ізоляція фази; 4 – екран із напівпровідного паперу; 5 – свинцева оболонка з покриттям бітумом та двома прогумованими тканинними стрічками; 6 – джутове заповнення; 7 – броня із сталевих оцинкованих дротів
Більш досконалим, але й дорожчим є кабель із окремо освинцованими жилами. Конструкція цього кабелю показано на рис. 6.5. Кожна фаза виконана у вигляді окремого коаксіального кабелю, завдяки чому електричне поле кожної фази радіальне. Нерівномірності поля на поверхні струмопровідної жили, скрученої з тонких дротів, усунуті покриттям жили екраном. Ці заходи дозволяють майже в 2 рази підвищити допустиму напруженість електричного поля порівняно з напруженістю при кабелях з поясною ізоляцією. Свинцева оболонка на кожній фазі створює незалежне тепловідведення від жил. Покращений температурний режим дозволяє підняти допустимі струмові навантаження кабелю.
Кабелі з поясною ізоляцією випускаються до напруги 10 кВ,кабелі з окремо освинцованими жилами – до напруги 35 кВ.У табл. 6.1 наведено значення товщин ізоляції та допустимі напруженості поля для кабелів різних номінальних напруг та типів.
Для з'єднання ділянок кабелів між собою та кінцевих висновків застосовуються сполучні та кінцеві муфти. Розріз сполучноїмуфти кабелю 10 кВ показано на рис. 5.6. Струмопровідні жили з'єднуються пайкою або обпресуванням. Поверх жили накладається просочений кабельний папір, який заливається масою просочування в розігрітому стані. Корпус муфти виконується герметичним для захисту кабелю від попадання вологи. Вся муфта міститься в чавунний кожух для захисту від механічних пошкоджень. Монтаж сполучних (і кінцевих) муфт проводиться на місці прокладки кабелю силами монтажного персоналу, тобто в умовах, що значно відрізняються від заводських. Зважаючи на це для ізоляції муфт допускаються значно менші робочі градієнти, ніж для ізоляції самого кабелю (в 1,75-2,25 рази). Але навіть за цих полегшених умов кабельні муфти є найслабшим місцем в ізоляції всієї кабельної лінії через можливі дефекти монтажу. Одним із дієвих засобів підвищення експлуатаційної надійності кабельних муфт є використання для їх заливання епоксидних смол, що мають високу електричну міцність.
Таблиця 6.1 – Товщина ізоляції та допустимі робочі напруженості електричного поля (змінного струму) кабелів з в'язким просоченням
| Номінальна напруга, кВ | Товщина ізоляції, мм | Допустимий градієнт, кВ/мм |
| фазна | поясна | |
| 1,35 2.2 3,0 6–7 9–11 | 0,7 1,05 1,4 - - | 1,5 2,5-3,0 |
Для з'єднання ділянок кабелів між собою та кінцевих висновків застосовуються сполучні та кінцеві муфти. Розріз сполучної муфти кабелю 10 кВ показаний на рис. 6.6. Струмопровідні жили з'єднуються пайкою або обпресуванням. Поверх жили накладається просочений кабельний папір, який заливається масою просочування в розігрітому стані. Корпус муфти виконуєтьсягерметичним для захисту кабелю від попадання вологи. Вся муфта міститься в чавунний кожух для захисту від механічних пошкоджень. Монтаж сполучних (і кінцевих) муфт проводиться на місці прокладки кабелю силами монтажного персоналу, тобто в умовах, що значно відрізняються від заводських. Зважаючи на це для ізоляції муфт допускаються значно менші робочі градієнти, ніж для ізоляції самого кабелю (в 1,75-2,25 рази). Але навіть за цих полегшених умов кабельні муфти є найслабшим місцем в ізоляції всієї кабельної лінії через можливі дефекти монтажу. Одним із дієвих засобів підвищення експлуатаційної надійності кабельних муфт є використання для їх заливання епоксидних смол, що мають високу електричну міцність.
Мал. 6.6. Свинцева сполучна муфта кабелю 10 кВ.1 - відрізки кабелів, що з'єднуються; 2 – свинцева оболонка кабелю; 3 – корпус муфти; 4 – ізольована жила кабелю; 5 - струмопровідна жила; 6 – сполучна гільза; 7 – підмотування роликами; 8 – підмотування рулонами; 9 – бандаж із бавовняної стрічки поверх трьох ізольованих рулонних жил; 10 - отвір для заливання муфти; 11 – заливання комнаундної маси.
Умови монтажу іноді вимагають вертикальної прокладки кабелю. Якщо відстань по вертикалі перевищує 15 - 5 м відповідно для кабелів 6 - 35 кВ,то прокладка кабелів з нормальним в'язким просоченням неприпустима: з кабелю витікає просочення і деформується свинцева оболонка. Для вертикальних прокладок застосовуються кабелі з осушеним (збідненим) просоченням. Ізоляція таких кабелів піддається звичайній технологічній обробці, але потім піддається додатковому нагріванню, протягом якого приблизно 70% маси просочування випливає з кабелю. Внаслідок погіршеного просоченнядопустимі робочі градієнти знижуються і товщина ізоляції осушених кабелів має бути збільшена.
В даний час розпочато виробництво кабелів для вертикальних прокладок з масою, що не просочується навіть при високих температурах нагріву. Така просочувальна маса виробляється на основі синтетичних смол.
| наступна лекція = = gt; | ||
| Електрична міцність ізоляції кабелів та випробування кабелів | Маслонаповнені кабелі |