Лекция. Основные сведения о конструкции кабельных линий

 

Содержание лекции: основные элементы силового кабеля.

Цель лекции: изучение конструктивных особенностей элементов силовых кабелей и их характеристик.

 

Силовые кабели состоят из одной или нескольких токоведущих жил, отделенных друг от друга и от земли изоляцией. Поверх изоляции для ее предохранения от влаги, кислот и механических повреждений накладывают защитную оболочку и стальную ленточную броню с защитными покровами. Токоведущие жилы, как правило, изготавливаются из алюминия как однопроволочными (сечением до 16 мм²), так и многопроволочными.

Изоляция выполняется из специальной пропитанной минеральным маслом кабельной бумаги, накладываемой в виде лент на токоведущие жилы. При прокладке кабелей на вертикальных и крутонаклонных трассах возможно перемещение пропитывающего состава вдоль кабеля. Поэтому для таких трасс изготавливаются кабели с обедненно-пропитанной изоляцией и с нестекающим пропитывающим составом. Изготавливаются также кабели с резиновой или полиэтиленовой изоляцией.

Защитные оболочки, накладываемые поверх изоляции для ее предохранения от влаги и воздуха, бывают свинцовыми, алюминиевыми или поливинилхлоридными. Рекомендуется широко использовать кабели в алюминиевой оболочке. Кабели в свинцовой оболочке предусмотрены для прокладки под водой, в угольных и сланцевых шахтах, в особо опасных коррозионно- активных средах. В остальных случаях выбор кабелей в свинцовой оболочке необходимо специально технически обосновать.

Свинцовые, алюминиевые или поливинилхлоридные оболочки надо защитить от механических повреждений. Для этого на оболочку накладывают броню из стальных лент или проволок. Алюминиевая оболочка и стальная броня в свою очередь подлежат защите от коррозии и химического воздействия. Для этого между оболочкой и броней, а также поверх брони накладывают внутренний и внешний защитные покровы. Внутренний защитный покров (или подушка под броней) – это джутовая прослойка из хлопчатобумажной пропитанной пряжи или из кабельной сульфатной бумаги. Поверх этой бумаги накладывают еще две поливинилхлоридные ленты. Наружный защитный покров также из джута, пропитанного антикоррозийным составом. Для прокладки в туннелях и других местах, опасных в пожарном отношении, применяют специальные кабели с негорючими защитными покровами.

На рисунке 4.1 показан трехжильный кабель 1 – 10 кВ с бумажной изоляцией.

 

1 – алюминиевые токоведущие жилы; 2 – бумага, пропитанная маслом (фазная изоляция); 3- джутовые заполнители; 4 – бумага, пропитанная маслом (поясная изоляция); 5 – свинцовая или алюминиевая оболочка; 6 – прослойка из джута; 7 – стальная ленточная броня; 8 - джутовый покров.

 

Рисунок 4.1-Устройство трехжильного кабеля напряжением 1-10 кВ с секторными жилами

 

Марки кабелей состоят из начальных букв слов, характеризующих их конструкцию. Первая буква А соответствует алюминиевым жилам. Оболочки кабелей обозначаются буквами: А – алюминиевая, С – свинцовая, В – поливинилхлоридная, Н – резиновая, наиритовая; П – полиэтиленовая; кабели с отдельно освинцованными жилами маркируются буквой О. Обозначения марок кабелей с различными бронированными защитными покровами отмечаются следующими буквами: Б – стальные ленты, П – плоские стальные оцинкованные проволоки, К - такие же проволоки, но круглые.

Рядом с маркой кабеля обычно указывают число и сечение токоведущих жил кабеля. Например, ААБ 3х120 означает: кабель с алюминиевыми жилами в алюминиевой оболочке, бронированный стальными лентами, с тремя жилами сечением 120 мм².

Газонаполненные кабели применяются при напряжении 10 – 110 кВ. Это освинцованные кабели с изолирующей бумагой, пропитанной относительно малым количеством компаунда. Кабель находится под небольшим избыточным давлением инертного газа (обычно азота), что значительно повышает изолирующие свойства бумаги. Постоянство давления обеспечивается тем, что утечки газа компенсируются непрерывной подпиткой.

Кабели переменного тока напряжением 110 и 220 кВ изготавливаются маслонаполненными. Масло находится под давлением. В зависимости от этого отличают кабели среднего (для сетей 110 кВ) и высокого (для 220 кВ) давлений. Давление масла поддерживается баками давления, установленными по трассе линии. Давление масла предотвращает появление воздуха и его ионизацию, устраняя одну из основных причин пробоя. Для нахождения мест утечек масла кабели снабжаются сигнализацией давления масла.

В последнее время широко применяются в эксплуатации кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (см. рисунок 4.2).

 

1 – токопроводящая жила; 2 – изоляция из сшитого полиэтилена; 3 – поясная изоляция; 4 – скрепляющая лента из нетканного полотна; 5 – поясная изоляция из полиэтилена; 6 – броня из двух стальных лент; 7 – битум; 8 – обмотка из полиэтилентерефталатной пленки; 9 – оболочка из полиэтилена.

Рисунок 4.2 – Конструкция кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена

В настоящее время в промышленно развитых странах Европы и Америки практически 100% рынка силовых кабелей занимают кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена. Переход от кабелей с бумажной пропитанной изоляцией к кабелям с изоляцией из сшитого полиэтилена, связан со всё возрастающими требованиями эксплуатирующих организаций к техническим параметрам кабелей. В этом отношении преимущества этих кабелей очевидны.

Рассмотрим некоторые из них:

- высокая пропускная способность;

- малый вес, меньший диаметр и радиус изгиба;

- низкая повреждаемость;

- полиэтиленовая изоляция обладает малой плотностью, малыми значениями относительной диэлектрической проницаемости и коэффициента диэлектрических потерь;

- прокладка на сложных трассах;

- монтаж без использования специального оборудования;

- значительное снижение себестоимости прокладки.

Своими уникальными свойствами кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена обязаны применяемому изоляционному материалу. Полиэтилен в настоящее время является одним из наиболее применяемых изоляционных материалов при производстве кабелей. Но изначально термопластичному полиэтилену присущи серьезные недостатки, главным из которых является резкое ухудшение механических свойств при температурах, близких к температуре плавления. Решением этой проблемы стало применение сшитого полиэтилена.