Изучение элементов кабельных линий

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

Задачи работы

Целью работы является изучение основных элементов кабелей и кабельных линий.

План работы

1. Изучение конструктивных элементов кабелей.

2. Изучение конструктивных элементов кабельных линий..

Основные теоретические положения.

Кабелем называют многопроволочный провод или несколько скрученных вместе взаимно изолированных проводов (жил) при выполнении в общей герметической оболочке.

Кабель силовой — это электрический кабель, предназначенный для передачи электроэнергии от места её производства (или преобразования) к промышленным предприятиям, силовым и осветительным установкам стационарного типа, транспортным и коммунальным объектам. Под понятием «кабель силовой» обычно понимают виды кабеля на напряжение до 35 кВ, преимущественно с бумажной изоляцией, пропитанной вязким изоляционным составом. Для более высоких напряжений используют кабель с избыточным давлением масла.

Современные силовые кабели, в зависимости от условий использования, имеют широкое разнообразие типов, размеров и используемых материалов.

Каждый силовой кабель состоит из трех обязательных элементов:

¾ токопроводящая жила,

¾ изоляция токопроводящей жилы,

¾ оболочки.

Кроме этого силовой кабель может состоять из:

¾ экрана,

¾ поясной изоляции,

¾ подушки под броню,

¾ брони.

В настоящее время в качестве материала токопроводящих жил используют алюминий или медь.

По типу изоляции силовой кабель разделяется на виды - пропитанная бумажная изоляция, полимерная изоляция, сшитый полиэтилен. Силовой кабель с пропитанной бумажной изоляцией применяется в электрических сетях с напряжением от 1 до 750 кВ и частотой 50 Гц. Самый современный на данный момент это кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена. Данный кабель применяется как при низком, так и при высоком напряжении, он выдерживает высокую температуру и обладает высокой прочностью. Даже при перегрузке сети силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена помогает избежать возникновения короткого замыкания. Такой кабель значительно легче по сравнению с другими кабелями, что делает работу с ним удобной и быстрой. Он эксплуатируется при температурах от -50 до +50 по Цельсию. Температура длительно допустимая для нагрева жил составляет +90 градусов Цельсия. Максимально допустимая температура при коротком замыкании составляет от +250 градусов. Срок службы кабеля не менее 30 лет.

По числу жил кабели бывают одно, двух, трех и четырехжильными. Одножильные кабели применяются главным образом в трехфазных линиях переменного тока при напряжении 110 кВ и выше и в линиях постоянного тока; двухжильные – в сетях постоянного тока; трехжильные – в трехфазных сетях переменного тока напряжением до 1 кВ.

По форме сечения токопроводящие жилы бывают круглыми, сегментными и секторными (рис. 11).

Рис.11 а) двухжильные кабели с круглыми и секторными жилами; б вверху) 3-х жильный кабель с круглыми жилами и оболочками вокруг каждой жилы; б внизу) 3-х жильный кабель с секторными жилами, с поясной изоляцией; в)4-х жильные кабели. 1 – токопроводящая жила, 2 – жила N или PEN, 3 – изоляция жилы, 4 – экран на жиле, 5 – поясная изоляция, 6 – заполнитель, 7 – экран на изоляции жилы, 8 – оболочка, 9 – броня, 10 – наружный защитный покров.

Кабели, предназначенные для вертикальных прокладок изготавливают с обеднено-пропитанной изоляцией или с изоляцией из битумизированной кабельной бумаги.

рис.12. Конструкция кабеля.

Для линий напряжением 10 и 35 кВ изготавливают газонаполненные кабели с общей свинцовой оболочкой на все три жилы. Воздушные включения в изоляции, по мере их образования, заполняются азотом, находящимся в кабеле под давлением 1,5 – 2 атм. Постоянство этого давления обеспечивается тем, что утечки газа компенсируются непрерывной подпиткой.

Кабели напряжением 110 и 220 кВ бывают газо- или маслонаполненными. Однофазные кабели из которых составляются трехфазные линии, изготавливаются с асфальтовым наружным покровом или с броней из стальных проволок. В последнем случае для уменьшения вредного влияния магнитного поля рассеяния стальной оболочки на кабель (нагрев брони, потеря мощности и энергии и т.п.) в броню закладывают несколько медных проволок (около 12% к общему числу проволок).

Маслонаполненный кабель, силовой кабель высокого напряжения, у которого бумажная изоляция пропитана минеральным маслом под давлением. Повышение электрической прочности изоляции в маслонаполненный кабель достигается устранением газовых включений (пустот) в изоляции — возможных очагов пробоя — посредством заполнения их маслом; давление масла во время эксплуатации поддерживается с помощью подпитывающих устройств. Применяется для вывода электроэнергии с крупных электрических станций и подземных ГЭС к распределительным устройствам, при переходе линий электропередачи через водные преграды, в районах с интенсивной застройкой, для глубоких вводов в города с большим энергопотреблением и т. д.

Изготовляют два типа маслонаполненных кабелей: одножильный с центральным маслопроводящим каналом на низкое или среднее давление (0,1—0,3 Мн/м²) и многожильный высокого давления (1,4—1,5 Мн/м²). Первый тип маслонаполненный кабель имеет токопроводящую жилу сечением 150—800 мм² из лужёных медных проволок фасонной формы, уложенных в концентрические повивы. Канал диаметром 12 мм, как правило, одинаковый для кабелей любого сечения, образуется скруткой проволок одного повива. Изоляция маслонаполненного кабеля — пропитанная маслом кабельная высоковольтная (иногда каландрированная) бумага; электрическая прочность масла — не менее 180 кв/см. От жилы и от металлической оболочки изоляция отделена экранирующим слоем полупроводящей бумаги. Иногда наружный экран дополняется медной или алюминиевой фольгой. Свинцовая оболочка обычно усиливается твёрдокатаной медной лентой. Применение алюминиевой оболочки существенно удешевляет маслонаполненный кабель и уменьшает его массу, но алюминиевая оболочка нуждается в гофрировании для придания ей гибкости, а также в усиленной защите от коррозии.

В многожильных маслонаполненных кабелях высокого давления изолированные круглые многопроволочные токопроводящие без внутреннего канала жилы располагаются в стальной трубе диаметром 220—270 мм, заполненной маслом. Сечения жил и бумажная изоляция те же, что и в одножильном маслонаполненном кабеле, но электрическая прочность изоляции значительно выше, чем в маслонаполненный кабель низкого давления. Стальная труба покрыта снаружи антикоррозионными покровами. Кабель монтируется непосредственно на трассе прокладки: трубопровод сваривается из отдельных секций, изолированные жилы поступают с завода в свинцовой оболочке, которая снимается при затягивании жил в трубу. После монтажных работ масло многократно прокачивают через трубопровод до получения требуемых электрических характеристик. Маслонаполненный кабель высокого давления применяют на напряжения 220—750 кВ; при напряжении свыше 500 кВ целесообразно форсированное охлаждение кабеля циркулирующим по трубопроводу очищенным и охлажденным маслом.

В США, Японии и ряде европейских стран выпускают трёхжильные маслонаполненные кабели на напряжение 60—110 кВ с жилами сечением 80—325 мм², расположенными в одну линию (плоские маслонаполненные кабели) или по окружности. Маслонаполненный кабель отличаются высокой надёжностью, способностью выдерживать длительные перегрузки и стабильностью электрической прочности изоляции.

В настоящее время в Российской Федерации повысился интерес потребителей к новым кабелям с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ, XLPE), которые в недалеком будущем заменят кабели с бумажно-пропитанной (БПИ) и поливинилхлоридной (ПВХ) изоляцией. Это связано с тем, что предприятия, имеющие такие кабельные линии, высоко оценили эксплуатационные преимущества кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. По этому принципу пошли и многие российские производители, которые уже модернизировали свои технологии и наладили производство подобных кабелей для отечественных потребителей.

Это объясняется значимыми преимуществами СПЭ-кабелей:

¾ за счет увеличения допустимой температуры жилы достигнута большая пропускная способность кабеля (в зависимости от условий прокладки, допустимые нагрузочные токи на 1/6 – 1/3 выше, чем у кабелей с бумажной изоляцией);

¾ высокая устойчивость к влаге, при этом отпадет необходимость в металлической оболочке;

¾ при коротком замыкании обеспечивается больший ток термической устойчивости;

¾ изоляционные электрические характеристики выше, а диэлектрические потери ниже;

¾ меньше допустимый радиус изгиба кабеля;

¾ поскольку для изоляции и оболочки применяются полимерные материалы, то для прокладки кабелей при температурах –20°С их предварительный подогрев не требуется;

¾ неограниченные возможности по прокладке кабелей на трассах с любой разностью уровней;

¾ СПЭ-кабель имеет меньшие габариты и массу, как следствие прокладка кабеля, как в кабельных сооружениях, так и в грунте на сложных трассах становится легче.

Рис. 15. Конструкция кабеля с изоляцией из шитого полиэтилена. 1-многопрово-лочная, уплотненная токопроводящая жила алюминиевая или медная; 2-вну-тренний экструдированный полупроводящий слой; 3-изоляция из шитого полиэтилена; 4- внешний экструдированный полупроводящий слой; 5-экстру-дированное заполнение (для трехжильных кабелей); 6-слой обмотки водонабухающей ленты; 7-медный экран; 8-слой обмотки токопроводящей водонабухающей ленты; 9-алюминеевая лента; 10-наружная оболочка из полиэтилена.

Кабельной линией называется линия для передачи электроэнергии или отдельных импульсов, состоящая из одного или нескольких кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами (заделками) и крепежными деталями, а для маслонаполненных линий, кроме того, с подпитывающими аппаратами и системой сигнализации давления масла.

Кабельные линии переменного тока обходятся значительно дороже воздушных линий того же напряжения, они более трудоемки в сооружении, требуют большего времени для ремонта и более квалифицированного монтажного персонала. Передача одной и той же мощности по кабельным линиям требует большей затраты цветных металлов, чем по воздушным. Поэтому кабельные линии прокладывают, как правило, лишь там, где строительство воздушных линий невозможно или нежелательно.

К преимуществам кабельных линий относятся:

1. неподверженность атмосферным воздействиям;

2. скрытность трассы и недоступность кабеля для посторонних лиц.

Главными элементами любой кабельной линии являются:

а. кабель, служащий для передачи электрической энергии;

б. соединительные муфты, служащие для соединения отдельных строительных длин кабелей;

в. концевые муфты (заделки);

г. стопорные муфты, монтируемые на крутых или вертикальных участках трассы линии, для предотвращения стекания кабельной массы;

д. подпитывающие аппараты и система сигнализации давления масла для линии, выполняемых маслонаполненными кабелями;

е. кабельные сооружения (кабельные коллекторы, туннели, каналы, шахты, колодцы, подпиточные пункты), специально применяемые на отдельных участках кабельных линий, когда прокладка в естественном грунте исключается.

Дата добавления: 2014-12-10