Конструкція проводів та кабелів зовнішніх електричних мереж

У сільських електричних мережах в якості матеріалу для проводів використовують мідь, алюміній та сталь. Мідь застосовують для ізольованих проводів всередині приміщень і лише в окремих випадках (на березі морів, в районі хімічних заводів) для повітряних ліній. Алюміній використовують як для внутрішніх так і для зовнішніх мереж. Для повітряних ліній електропередачі здебільшого використовують не ізольовані проводи.

До не ізольованих (голих) проводів висуваються наступні вимоги:

– висока електрична провідність;

– висока механічна міцність;

– гнучкість та пластичність;

– висока хімічна стійкість;

– низька густина;

– низька вартість.

Електричні та механічні характеристики міді, алюмінію і сталі значно різняться між собою.

Мідь має високу електричну провідність. Для твердої (не відпаленої) міді питома провідність g = 53∙10⁶ См/м. Механічна міцність міді також висока. Тимчасовий опір при розриванні твердої міді, тобто зусилля, при якому відбувається руйнування матеріалу, s = 390 МПа. Густина міді
r = 8940 кг/м³. Мідні проводи добре протистоять хімічній дії різних речовин. Вони відрізняються тим, що, знаходячись в повітрі, покриваються тонкою плівкою оксидів, яка захищає їх від подальшого руйнування.

Алюміній володіє меншою провідністю в порівнянні із міддю. Для твердого алюмінію питома провідність g = 32 ∙ 10⁶ См/м. Він має нижчі механічні характеристики у порівнянні із міддю. Тимчасовий опір при розриванні s = 80…160 МПа. Густина алюмінію значно менша, ніж у міді, і становить всього r = 2700 кг/м³ (дуже легкий). Так само як і мідь, алюміній не руйнується на відкритому повітрі, покриваючись плівкою оксидів.

Сталь має провідність значно меншу ніж алюміній та мідь. До того ж її провідність залежить від сили змінного струму, що протікає по проводу. При дуже малому струмі g = 7,5 ∙ 10⁶ См/м. Механічна міцність стальних проводів значна. Тимчасовий опір сталевих однодротових проводів s = 370 МПа, а багатодротових s = 650...700 МПа. Густина сталі r = 7850 кг/м³. На відміну від проводів з кольорових металів сталеві проводи, окислюючись, покриваються іржею яка не захищає їх від подальшого руйнування. Тому їх виготовляють або з оцинкованого дроту, або з присадкою міді.

Широко поширені сталеалюмінієві проводи, в яких внутрішні дроти виконані із сталі, а зовнішні – із алюмінію. Сталеві дроти несуть механічне навантаження, алюмінієві – електричне і механічне навантаження.

Застосовуються також біметалічні дроти. У них сталеву жилу електролітично покривають товстим шаром міді або алюмінію, що значно підвищує електропровідність проводу.

Неізольовані проводи для повітряних ліній виконують однодротовими і багатодротовими (рисунок 3.7).

а б в

а – однодротовий, б – багатодротовий, в – сталеалюмінієвий

Рисунок 3.7 – Конструкція неізольованих проводів

Однодротові проводи виготовляють тільки з міді перерізом до 10 мм² і сталі діаметром до 5 мм, але в сільських повітряних лініях мідь не використовують. Алюмінієві однодротові проводи для повітряних ліній застосовувати не можна.

Багатодротові проводи виготовляють із усіх перерахованих вище металів. Їх виконують з дротів однакового перетину. Число дротів зазвичай рівне 7, 12, 19, 37 або 61. При такому числі дротів вони краще за все розташовуються навколо одного центрального дроту. Багатодротові проводи мають більшу механічну міцність і більшу гнучкість в порівнянні з однодротовими, тому саме їх широко застосовують в сільських мережах.

Марки неізольованих проводів позначають наступним чином: літерами М, А, Ап, АС, АпС та ПС позначають матеріал проводу, а цифрами – його переріз в квадратних міліметрах. Наприклад, А25 (Ап25) означає алюмінієвий провід перерізом 25 мм², ПС25 – провід стальний перерізом 25 мм².

Однодротові стальні проводу позначають так: ПСТ3.5, ПСТ4, ПСТ5, де цифри відповідають діаметру проводу в міліметрах.

Сталеалюмінієві проводи в залежності від марки алюмінієвих дротин маркують відповідно АС та АпС.

Якщо міждротовий простір алюмінієвого або сталеалюмінієвого проводу, за виключенням зовнішньої поверхні, заповнений нейтральним мастилом підвищеної термостійкості, то до марки проводу додають літери КП (АКП, АпКП, АСКП, АпСКП).

Для маркування проводів у яких нейтральним мастилом заповнений лише міждротовий простір стального осердя, включно із його поверхнею, додають літери КС (АСКС, АпСКС).

Якщо стальне осердя окрім нейтрального мастила, ізольоване двома стрічками поліетилентерефталатної плівки, то в позначення проводу додають літеру К (АСК, АпСК).

З метою підвищення надійності електропостачання при передачі електроенергії на значні відстані та при розподіленні її в силових і освітлювальних мережах використовують ізольовані проводи із алюмінієвими жилами скручені в загальний джгут із стальною несучою жилою, або без неї з ізоляцією із зшитого поліетилену. Такі повітряні кабелі мають великі перспективи для застосування в сільських мережах.

Самоутримні ізольовані проводи (СІП) використовують для ліній електропередачі напругою 0,38, 0,66 та 10 кВ при температурі від –50 ⁰С до +50 ⁰С. При використанні СІП знижуються експлуатаційні витрати, відсутнє утворення ожеледі на проводах, можлива робота лінії при перехрещенні проводів, виключена можливість к.з. між проводами.

СІП-1 (СІП-1А) – самоутримний ізольований провід, алюмінієві жили ізольовані світлостабілізованим термопластичним поліетиленом скручені навколо неізольованого (ізольованого) сталеалюмінієвого тросу; призначений для повітряних ліній електропередачі напругою до 1 кВ (рисунок 3.8).

СІП-3 – одножильний самоутримний провід із ущільнених дротів із алюмінієвого сплаву із стальним дротом всередині, ізольований зшитим світлостабілізованим поліетиленом; призначений для повітряних ліній електропередачі напругою 6…20 кВ.

а б

а – СІП-1; б – СІП-1А

Рисунок 3.8 – Самоутримні ізольовані проводи

САПт (САПсш) – провід із алюмінієвими жилами із ізоляцією із світлостабілізованого термопластичного (т) або зшитого (сш) поліетилену для повітряних ліній напругою 0,38 кВ.

САСПт (САСПсш) – провід із алюмінієвими жилами із ізоляцією із світлостабілізованого термопластичного або зшитого поліетилену для повітряних ліній напругою 0,38 кВ із несучою жилою.

Кабель – це ізольований провід, який поміщений в герметичну (свинцеву, алюмінієву) оболонку. Його можна прокласти у воді, в землі та на повітрі.

Для електричних кабельних ліній характерними є наступні переваги у порівнянні із повітряними:

– більш тривалий термін експлуатації та відсутність опор;

– вища експлуатаційна надійність із-за відсутності впливу таких атмосферних явищ як вітер, ожеледь, грозові перенапруги та ін.;

– відсутність опор та проводів які загороджують вулиці та поля;

– зниження небезпеки для людей та тварин при виникненні аварії.

Але кабельні лінії також мають і ряд недоліків, до яких можна віднести наступні:

– більш висока вартість мереж у порівнянні із повітряними, необхідність додаткової витрати кольорових металів (свинцю, алюмінію);

– потреба більш кваліфікованих працівників при спорудженні та обслуговуванні кабельних ліній;

– складність визначення та знаходження пошкодженої ділянки.

Але не дивлячись на перелічені недоліки кабельних ліній, їх необхідно більш широко застосовувати у сільських районах.

Електричні кабелі загального призначення виготовляють із паперовою просоченою ізоляцією, або із гумовою ізоляцією. Кабелі із гумовою ізоляцією прокладають у закритих приміщеннях або застосовують для живлення мобільних пересувних споживачів.

Найбільш поширеними є три- та чотирижильні кабелі із паперовою ізоляцією. Для напруги до 10 кВ їх виготовляють із поясною ізоляцією та в загальній свинцевій оболонці (рисунок 3.9, б). Для напруги 20 та 35 кВ кабелі виготовляють із окремо освинцьованими жилами (рисунок 3.9, а).

а б

а – кабель із окремо освинцьованими жилами; б – кабель із поясною ізоляцією; 1– джутовий покрив; 2 – паперова ізоляція; 3 – свинцева оболонка; 4 – просочена паперова ізоляція; 5 – струмоведуча жила.

Рисунок 3.9 – Конструкція кабелю

Кабелі напругою до 6 кВ та перерізом до 16 мм² виготовляють із круглими жилами. При більш високій напрузі та більших перезілах вони мають секторні жили.

На рисунку 3.9 б зображено кабель із секторними жилами на напругу 10 кВ. Кожна жила ізольована кабельним папером, який просочений масою, до складу якої входять масло та каніфоль, крім того всі жили разом ізольовані просоченим кабельним папером. Для забезпечення герметичності кабелю на поясну ізоляцію накладають свинцеву оболонку без швів. Від механічних пошкоджень кабель захищають бронею із сталевої стрічки. Для захисту від хімічних впливів кабель покривають асфальтованим джутом. Випускають також кабелі, у яких оболонка із свинцю замінена оболонкою із алюмінію або пластмаси.

Для напруги 110 кВ і вище кабелі виготовляють одножильними. Жилу виготовляють із міді. Всередині кабелю розташована стрічка, згорнута у вигляді спіралі. У ній під тиском циркулює масло, яке забезпечує високоякісну ізоляцію і охолоджування кабелю.

Для сільських умов розроблені полегшені кабелі з алюмінієвими жилами з ізоляцією із поліхлорвінілового пластикату, а також з паперовою ізоляцією в алюмінієвій оболонці.

Кабелі позначають так само, як ізольовані проводи. Наприклад, СБ3´70 - кабель трижильний, перетином 70 мм², з паперовою поясною ізоляцією, в свинцевій оболонці, броньований стрічкою, із джутовим асфальтованим покриттям.

Коли ізоляцію виготовляють з гуми, в марку кабелю додають букву Р. Коли замість свинцевої оболонки застосована оболонка з поліхлорвінілу, то в маркуванні кабелю букву С замінюють буквою В, а якщо з алюмінію, то буквою А.

Найбільш поширений спосіб прокладки кабелю – безпосередньо в землі, в траншеях. За цієї умови тепловіддача кабелю найкраща і допустиме електричне навантаження значно підвищується. При прокладці кабелів на відкритому повітрі, в блоках і каналах обслуговувати їх зручніше, ніж при прокладці в траншеях, але при цьому погіршується тепловіддача.

Дата добавления: 2013-12-13