Захранващи кабели за високо напрежение с хартиена изолация с оловна обвивка и кабелни уплътнения

Захранващите кабели са предназначени за предаване и разпределение на електроенергия в района и за захранването й с токови колектори.

Въпреки че кабелите са по -скъпи за инсталиране от въздушните линии, те все повече се използват като приоритетно решение. Днес кабелите за високо напрежение се експлоатират главно при нива на напрежение 380 kV, 110 kV, 35 kV, 20 kV, 10 kV и 400 V.

Докато днес се произвеждат почти само кабели с пластмасова изолация и XLPE обвивка, класическият кабел за високо напрежение е така нареченият хартиен кабел.

XLPE кабелите започнаха да се полагат широко преди 80 -те години, въпреки че в някои страни този процес започва по -късно. Една особено забележителна характеристика на това ниво на напрежение е огромното разнообразие от алтернативни видове полимерни кабели.

Захранващи кабели с хартиена изолация (вляво) срещу XLPE кабел

Захранващи кабели с импрегнирана хартиена изолация

Оловни кабели с хартиена изолация имат почти същата основна структура за нива на напрежение от 400 V до 35 kV. Те се използват за пренос на енергия от въвеждането на първите системи за захранване в края XIX век.

Брониран захранващ захранващ кабел с оловна обвивка Xx век

За работно напрежение до 35 kV включително такива кабели са направени с изолация от импрегнирана с маслени колофони кабелна хартия в оловна обвивка и броня, в зависимост от условията на полагане.

Кабели и проводници, положени на кораби, използвани в минната и производствената промишленост и в селското стопанство, са направени главно с гумена или пластмасова изолация в гъвкав маркуч, изработен от каучук или PVC.

По броя на жилата се разграничават захранващите кабели: едно-, дву-, три- и четирижилни. Проводниците могат да бъдат единични или многожични, а по форма — кръгли, секторни, сегментирани и овални.

Както бе споменато по-горе, в края се появи трижилен кабел с напрежение до 6 kV XIX век. Отначало това беше кабел с кръгли медни проводници, дебел слой импрегнирана с хартия изолация върху проводниците и със същата дебелина с общ (колан) слой изолация върху изолираните проводници, усукани заедно, тоест под оловна обвивка.

Пример за оловен кабел в реклама на Kabelwerke Brugg от 1927 г.

Полагане на 30 kV кабел в Германия през 1928 г.

Развитието на захранващия кабел върви по линията на увеличаване на работното напрежение на кабела и надеждността на неговата работа, но не чрез допълнително увеличаване на дебелината на изолационния слой, а чрез подобряване на качеството и подобряване на използването на изолационния кабел материал в кабела.

Подобряването на икономическите показатели на кабела, т.е. преди всичко намаляването на цената му, се определя от спестяването на основни материали поради по -доброто им използване и подобряване на технологичния процес (намаляване на производствения цикъл, намаляване на отпадъците и отхвърля в производството).

През двадесетте години на ХХ век кръглите проводници в многожилни захранващи кабели бяха заменени със сегментни и секторни проводници, тъй като нивото на производство на кабели се бе увеличило толкова много до този момент, че стана възможно да се произвеждат надеждни захранващи кабели с некръгли проводници нагоре до 10 kV включително.

Основният тип импрегниран хартиен захранващ кабел е секторният кабел.

Този кабел има изолационен слой на всяко ядро ​​(фазова изолация) и общ изолационен слой над трите изолирани жила, усукани заедно (изолация на колана).Такъв кабел се нарича кабел с коланна изолация или по вида на електрическото поле в него кабел с нерадиално поле, а по вида импрегниране-кабел с вискозна импрегнация.

За обозначаване на кабел от този тип се използват символи (марки) в зависимост от вида на бронята и външния капак, например:

• SG — кабел без броня и капаци над оловото,
• CA — слой от асфалт е нанесен върху оловната обвивка,
• SB — над оловото е броня от две стоманени ленти и капак от импрегнирана с битум кабелна прежда (юта),
• SBG — същото като в предишния дизайн, но без покритие от юта над бронята,
• OP и SK — кабел с броня от плоски или кръгли проводници.

Първата буква на марката показва наличието на черупка, а последната показва вида на защитните капаци.

За да се спести олово чрез намаляване на диаметъра в многожилни захранващи кабели (дву-, три- и четирижилни), проводящите жила на кабела са направени не с кръгла, а с форма на сектор или сегмент.

Трижилен кабел със секторни проводници е с приблизително 15% по-малък диаметър от кабел с кръгли проводници със същото напречно сечение. Спестяването на олово в резултат на въвеждането на секторни проводници в трипроводникови кабели може да бъде оценено средно на 20%.

Проводниците на трифазен кабел могат да бъдат под формата на овал, приближаващ се до елипса. Предимството на тази форма на вената е, че овалната вена няма такива остри ъгли като секторната вена.

Използването на овален проводник в 35 kV кабели с високо напрежение може да осигури известна компенсация за топлинни промени в импрегниращия състав в изолационния слой на кабела и по този начин да подобри качеството на кабела.

Основните изолационни материали, от които изолационният слой на захранващия кабел е направен във фабриката за кабели, са кабелна хартия и смес за четене.

Импрегнирането на хартиения слой на кабела се извършва с цел заместване на въздуха в хартията и между слоевете хартиени ленти с минерално масло или някакво друго импрегниращо съединение, което е по -силно в електрическа връзка.

Ролята на хартията не е само в това, че задържа импрегниращото съединение. Наличието на хартия в изолационния слой на кабела дава възможност да се получи изолационен слой, чиято якост на разрушаване е приблизително 3 пъти по -висока от якостта на разрушаване на импрегниращата смес.

Кабелната хартия, използвана за производството на изолационния слой на захранващи кабели, трябва да има определени механични свойства, които осигуряват плътно припокриване на хартиени ленти върху жилата на кабела, физически свойства, необходими за правилното изпълнение на процеса на импрегниране, и не трябва да съдържат примеси, които намаляване на електрическите свойства на хартията след импрегниране.

Конструкцията на кабела 20 и 35 kV с изолация на колана не може да осигури достатъчна надеждност при работа, главно поради наличието на тангенциални компоненти на градиента в изолацията на кабела, причинени от нерадиалността на електрическото поле.

Към това напрежение се прилага структура с три оловни вени, усукани в обща лентова броня, условно обозначена от марката OSB. Този дизайн е предложен за първи път през 1923 г. от А. Яковлев и С. М. Брагин.

Високоволтовите кабели за напрежения над 20 kV винаги са се произвеждали като едножилен кабел, т.е. с радиално електрическо поле, тъй като в този случай надеждността на кабела при високо напрежение е от особено значение.

За 110 и 220 kV се използват главно маслонапълнени кабели основната характеристика на която е, че хартиената изолация на този кабел е импрегнирана с ниско вискозитетно минерално масло, което лесно може да се движи по кабела по централната куха сърцевина под въздействието на излишното налягане, създадено в кабела.

Когато температурата на кабела се промени, свободно движещото се масло прави възможно да се компенсират с помощта на захранващо оборудване температурните промени в обема в изолационния слой, които в кабела с вискозна импрегнация водят до образуване на кухини и разрушаване .

Наличието на куха сърцевина прави възможно изсушаването и захранването на кабела в производството, така че на практика в него да не останат мехурчета и газови включвания.

При производството кабелът се навива на барабан и се свързва със специален резервоар за масло под известно положително налягане. Благодарение на това устройство не се образуват газови включвания в кабела, дори при значителни температурни промени.

Модерен кабел OSB-35 3×120 за напрежение 35 kV

Кабелни уплътнения

За да се позволи свързването на кабелите към друго оборудване или помежду си, са предвидени кабелни накрайници и съединители.

Тъй като кабелите са направени с ограничена дължина, са необходими свързващи фитинги — така наречените кабелни уплътнения. Задачата на кабелната кутия е да свърже двата края на кабела един към друг.

Демонстрация на 30 kV кабелна връзка от музея в Лайпциг, която, когато е отворена, показва как работи такава кабелна връзка:

Директното свързване на алуминиевия проводник е заварено и обработено с алуминиева пила. При медните проводници се поставят така наречените запояващи втулки кабелни жила и запоени.

Оголените метални проводници се опаковат ръчно с маслена хартия с ширина от 10 до 30 мм, докато дебелината на изолацията стане 2,5 пъти дебелината на изолацията на кабела.

Преди навиване, кабелната смес и хартията трябва да се нагреят до 130 градуса, за да може влагата да изври. За това бяха използвани печки с отворен въглен. Разбира се, това беше възможно само на открито.

За да се предотврати навлизането на влага във втулките, се използва фабрично изработена вътрешна втулка от олово или поцинкована стомана, която свързва оловните обвивки и ги споява плътно.

Малко преди края на процеса на запояване, в отвора се излива кабелна смес, за да се избегнат въздушните джобове.

При извършване на процеса на импрегниране на захранващия кабел трябва да се вземат всички мерки за изпаряване на влагата, останала в изолационния слой преди импрегнирането. и импрегнирайте целия изолационен слой на кабела възможно най -пълно, свеждайки до минимум въздушни включвания, които могат да се образуват в изолационния слой по време на NSпрошепва.

Импрегниращото съединение трябва да се подлага на периодично почистване от механични примеси, вакуумна обработка за отстраняване на влагата, натрупана по време на импрегнирането на кабела, и дегазиране, за да се отстрани разтвореният в него газ (въздух).

Преди така наречената „оловна вътрешна втулка“ да бъде затворена в корпус от лята стомана и запълнена с изолация от смола, трябва да се направят метални връзки между армировката от стоманена лента и оловната обвивка.

След охлаждане в продължение на поне 3 часа, инсталираният контакт може да се използва много дълго (30 години или повече).

За повече информация относно устройството и технологията за инсталиране на кабелни уплътнения за захранващи кабели, вижте тук:Съединители за захранващ кабел