Конструкции кабелей

Кабельные линии

Силовые кабели предназначены для передачи и распределения электрической энергии в электрических сетях напряжением до 500 кВ включительно. Кабельная линия может состоять из одного или нескольких параллельных кабелей; соединительных, стопорных, концевых муфт и крепежных деталей; а для маслонаполненных линий – подпитывающих баков и системы сигнализации давления масла.

Основными элементами всех типов кабелей являются токопроводящие жилы, изоляция, экраны, оболочка и защитные покровы (в зависимости от назначения и условий эксплуатации кабелей экран и защитные покровы могут отсутствовать).

Силовые кабели имеют от одной до четырех медных или алюминиевых жил сечениями 1÷2000 мм². Двух- и четырехжильные кабели изготовляют только на напряжение до 1000 В. Жилы сечением до 16 мм² - однопроволочные, свыше - многопроволочные.

Широкое применение нашли кабели с алюминиевыми жилами. Кабели с медными жилами применяются редко: для перемещающихся механизмов, во взрывоопасных помещениях.

Форма сечения жилы одножильных кабелей - круглая, а многожильных кабелей - сегментная или секторная (рисунок 7.11).

1 - медные или алюминиевые жилы; 2 — фазная изоляция из пропитанной бумаги;

3 – заполнитель из джута; 4 - поясная изоляция из пропитанной маслом бумаги; 5 - свинцовая

оболочка; 6 - джутовая прослойка; 7 - броня из стальной ленты; 8 - джутовый покров

Рисунок 7.11 – Трехжильный кабель с секторными жилами

Изоляция жил выполняется из кабельной бумаги, пропитанной маслоканифольным составом, резины, поливинилхлорида и полиэтилена. Изоляция обозначается: Р - резиновая, П - полиэтиленовая, В - поливинилхлоридная, отсутствие обозначения - бумажная с нормальной пропиткой.

Кабели с бумажной пропитанной изоляцией применяются в подавляющем большинстве в сетях напряжением 6÷35 кВ. Бумажная изоляция пропитывается специальной кабельной массой. Выпускаются кабели с вязкой пропиткой, с нестекающей пропиточной массой или с обедненной пропиткой. Кабели с вязкой пропиткой могут прокладываться при разности уровней прокладки не более 15 м. Кабели с бумажной изоляцией, предназначенные для прокладки на вертикальных крутонаклонных трассах, имеют обедненную пропитку или нестекающую пропиточную массу.

Кабели на напряжение 20÷35 кВ изготовляются с вязкой пропиткой с круглыми отдельно освинцованными жилами. На круглые жилы накладывают последовательно экран из полупроводящей бумаги, изоляцию, поверх изоляции – экран из полупроводящей бумаги и оболочку из свинца. Изготовленные таким образом освинцованные жилы скручивают, а промежутки между ними заполняют пропитанной кабельной пряжей. После этого накладывается защитный покров, состоящий из подушки, брони и защитного покрова. К недостаткам кабелей с бумажной пропитанной изоляцией относят высокую повреждаемость, ограничения по нагрузочной способности и разности уровней трассы, низкую технологичность монтажа муфт.

Кабели на напряжение 110 кВ и выше обычно выполняют газо- или маслонаполненными, одножильными с покрытием стальной броней или асфальтированными для прокладки в земле или на воздухе. В маслонаполненных кабелях применяется бумажная масляная изоляция под давлением. Такая изоляция обладает значительно большей электрической прочностью и надежностью, чем бумажная изоляция с вязкой пропиткой. Маслонаполненные однофазные кабели представляют собой медную жилу площадью сечения 150 мм² и выше, внутри которой находится масло по давлением: низким – до 10 кПа, средним – до 30 кПа, высоким – свыше 30 кПа.

В кабелях низкого и среднего давления жила покрывается бумажной изоляцией, свинцовой или алюминиевой оболочкой, поверх оболочки выполняется асфальтированное покрытие для подземной прокладки. На каждую жилу в кабелях высокого давления накладывается экран из полупроводящей бумаги, бумажная изоляция, экран из полупроводящей и металлизированной бумаги, а также спирали из мягких полукруглых проволок. Жилы затягивают в стальную трубу, которую заполняют маслом под избыточным давлением. Стальные трубы прокладывают в земле или в тоннелях.

Особенностью маслонаполненных кабелей является необходимость эксплуатации маслосистем, а в отдельных случаях и систем охлаждения. Кроме того, по концам и по трассе кабеля необходима установка специальных баков питания и давления для поддержания давления в масле.

В настоящее время европейскими производителями разработаны, испытаны и созданы маслонаполненные кабели напряжением до 1000 кВ с площадью сечения кабеля до 2500 мм², имеющие пропускную способность до 3 млн. кВт.

Маркировка маслонаполненных кабелей начинается с буквы М, вторая буква обозначает тип давления масла: Н - низкое, С – среднее, В - высокое. Например, МНАШв, МНС, МНСК, МНСА, МВДТ, МВДТк и др.

Силовые кабельные линии с изоляцией из сшитого полиэтилена (с СПЭ-изоляцией) появились в 70-е годы. В настоящее время выпускаются кабели с СПЭ-изоляцией до 220 кВ включительно. Сшитый полиэтилен идеально подходит для изоляции высоковольтных кабелей.

Преимущества усовершенствованной конструкции и современной технологии производства кабелей с СПЭ-изоляцией обусловили его повсеместное применение в развитых странах и заметное сокращение использования других типов кабеля. Например, среди кабелей среднего напряжения кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена занимают 80 ÷ 85% рынка в США и Канаде, 95% - в Германии и Дании, 100% - в Японии, Финляндии, Швеции и Франции.

На рисунке 7.12 приведены кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена.

а) б)

а – кабели напряжением 10, 20 и 35 кВ; б – кабели напряжением 110, 220 кВ

Рисунок 7.12 - Кабели с СПЭ – изоляцией

Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена выполняются одно- и трехфазными с медными и алюминиевыми жилами. Однофазные кабели имеют более высокую надежность.

Достоинства кабелей с СПЭ-изоляцией:

· больший, чем у других кабелей, диапазон рабочих температур. Допустимая температура в нормальном режиме – 90 ⁰С, в кратковременном режиме (при КЗ) – 250 ⁰С. Пропускная способность (допустимые токи нагрузки) увеличена на 20÷30% путем увеличения допустимой температуры на жиле по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией. При размещении одножильного кабеля в плоскости его нагрузочная способность возрастает еще на 5÷10%;

· экологическая безопасность. Отсутствие жидких включений обеспечивает сохранение чистоты окружающей среды, что позволяет прокладывать кабель на любых объектах и эксплуатировать кабельные линии практически без технического обслуживания;

· высокий ток термической стойкости при коротких замыканиях;

· небольшая масса, меньший диаметр и, соответственно, радиус изгиба, легкость прокладки как в кабельных сооружениях, так и в земле на сложных трассах;

· низкая повреждаемость (по зарубежным данным процент электрических пробоев на два-три порядка ниже, чем кабелей с бумажной изоляцией);

· возможность прокладки на местности с большими наклонами, возвышенностями и на пересеченной местности, т.е. на трассах с большой разницей уровней, в вертикальных и наклонных коллекторах;

· отсутствие каких-либо жидких компонентов (масел) упрощает монтажное оборудование, что уменьшает время и снижает стоимость прокладки и монтажа;

· большая строительная длина (до 2000÷4000 м) при использовании однофазного кабеля.

Пример маркировки кабелей с СПЭ-изоляцией: АПвПг 1240/35-10 (А – алюминиевая жила, Пв – СПЭ-изоляция, П – оболочка из полиэтилена, г – герметизация экрана, 1 – число жил, 240 – сечение жил, 35 – сечение экрана, 10 – номинальное напряжение).

Защитная герметичная оболочка кабеля предохраняет изоляцию от вредного действия влаги, газов, кислот и механических повреждений. Оболочки выполняются из свинца, алюминия, резины и поливинилхлорида.

Конструкция кабелей с пластмассовой изоляцией из полиэтилена или полихлорвинила не требует защитной оболочки. Это позволяет значительно снизить расход свинца и алюминия, уменьшить массу кабеля и снизить его стоимость. Поэтому синтетическая изоляция кабелей постепенно вытесняет бумажную.

В кабелях напряжением выше 1 кВ для повышения электрической прочности между изолированными жилами и оболочкой прокладывается слой поясной изоляции.

Для защиты от механических повреждений и коррозии служат защитные покровы, которые состоят из подушки, брони и защитного покрова.

Подушка – часть защитного покрова, наложенная на экран, оболочку для предохранения от коррозии или повреждений.

Броня - часть защитного покрова кабеля, выполняется из стальных лент или стальных оцинкованных проволок. Кабели, покрытые броней, называются бронированными. Броня обозначается: Б - при выполнении стальными лентами, П - плоской оцинкованной стальной проволокой, К - круглой оцинкованной стальной проволокой.

Поверх брони для ее защиты от коррозии и механических воздействий накладывают покровы из кабельной пряжи (джута), пропитанной битумом и покрытой меловым составом, или в виде сплошного влагостойкого пластмассового шланга (особо усиленный защитный покров типов Б, Бп). При прокладке кабеля в помещениях, каналах и тоннелях джутовый покров во избежание возможного пожара снимают. Если бронированный кабель не имеет покрова, кабель называется оголенным.

По маркировке кабелей можно судить об их конструкции. Например, марки ААБ, ААГ, ААП, ААШв, АСБ, АСБГ, АСПГ, АСШв - кабели с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами. Первая буква обозначает материал жил (А - алюминий, отсутствие впереди буквы А в маркировке означает наличие медной жилы), вторая — материал оболочки (А - алюминий, С - свинец). Буква Б означает, что кабель бронирован стальными лентами; П – бронирован плоской оцинкованной стальной проволокой; буква Г - отсутствие наружного покрова (голый); Шв - наружный покров выполнен в виде шланга из поливинилхлорида.

Марка кабеля СБШв обозначает кабель с медными жилами в свинцовой оболочке, бронированный стальной лентой, с наружным покровом в виде шланга из поливинилхлорида.

В маркировке кабеля после буквенных обозначений указываются его номинальное напряжение, кВ; число жил и сечение одной жилы, мм². Например, кабель АВПБГ-1-(350)+(125) - кабель с тремя алюминиевыми жилами по 50 мм² и четвертой — сечением 25 мм², полиэтиленовой изоляцией на напряжение 1 кВ, оболочкой из полихлорвинила, бронированный стальными лентами без наружного противокоррозионного покрытия (Г - голый).

В настоящее время в странах СНГ наиболее широко применяются кабели марки ААШв при прокладках трасс всех видов, так как они дешевле и в большей мере отвечают требованиям пожарной безопасности благодаря тому, что поливинилхлоридный шланг не горит. Наряду с кабелями марки ААШв широкое распространение имеют кабели марок ААБ и ААБГ.

Маркировка контрольных кабелей начинается с буквы К, например, КРСГ, КРВГ, КВВГ, КРВБ, КРНБ и др.

Чугунные муфты применяются для соединения отдельных отрезков кабелей напряжением до 1 кВ, свинцовые муфты – напряжением выше 1 кВ. Муфты заливаются специальным составом.

Концы кабелей разделываются, а для лучшего контакта с шинами распределительного устройства на концы жил напаиваются или привариваются наконечники. Для предотвращения попадания в кабель влаги, кислот и других реагентов, ухудшающих изоляцию, концы кабеля герметически заделывают. Часто применяются концевые заделки кабелей из эпоксидного компаунда (рисунок 7.13). Также применяют сухие концевые заделки из поливинилхлоридных липких лент и лаков.

1 - бандаж из шпагата, покрытого эпоксидным компаундом; 2 - дополнительная подмотка из киперной ленты с покрытием каждого слоя эпоксидным компаундом; 3 - трехслойная дополнительная подмотка из киперной ленты с покрытием каждого слоя эпоксидным компаундом; 4 - эпоксидный компаунд; 5 - конец подмотки корешка заделки; 6 - бандаж из хлопчатобумажной пряжи: 7 - поясная изоляция; 8 - насечка ножом на оболочке кабеля; 9 - проволочный бандаж; 10 - заземляющий трос

Рисунок 7.13 - Концевая эпоксидная заделка кабеля

Дата добавления: 2014-01-04