Дипломная работа: Будова силових кабелів

Алюмінієві оболонки мають високу механічну міцність. Достатня провідність алюмінію за певних умов забезпечує використання оболонки трьохжильного кабелю і якості нейтрали в чотирьохпровідної електричної мережі, а також екрана. Однак алюмінієві оболонки не мають достатню гнучкість, тому в окремих конструкціях кабелів їх гофрують. Через слабку корозійну стійкість алюмінію доводиться застосовувати поверх оболонок водонепроникні захисні кабельні покриви зі шлангового полівінілхлоридного пластикату або поліетилену.

Сталеві оболонки менш дефіцитні, чим оболонки з кольорових металів. Висока механічна міцність не вимагає застосування в конструкціях кабелю бронепокровів зі сталевих стрічок або дротів. Обов'язковими конструктивними елементами кабелів цього типу є гофрирування оболонок й їхнє покриття полівінілхлоридними або поліетиленовими шлангами.

В окремих конструкціях трьохжильних кабелів з паперовою просоченою ізоляцією (рис. 2) кожну жилу покривають металевою оболонкою (свинцевою або алюмінієвою), що порозумівається наступної. Електричне поле змінної напруги в ізоляції трехжильного кабелю з поясною ізоляцією (рис. 3, а) створює більшу напруженість, що діє уздовж шарів кабельного паперу. Електрична міцність ізоляції уздовж шарів паперу в кілька разів нижче, ніж у напрямку, перпендикулярному шарам. Зниженню електричної міцності також сприяє наявності пористого заповнювача між ізольованими жилами, у якому неминуче утворяться порожнечі й відбувається стогін ізоляційного просочувального складу.

Електричне поле змінної напруги в ізоляції кабелю з окремими металевими оболонками (рис. 3, б) на кожній із трьох жил діє поперек шарів кабельного паперу й не поширюється за межі оболонок. Тому така конструкція кабелю надійніше, особливо при напрузі 20 й 35 кВ, де застосування кабелів з поясною ізоляцією не передбачено діючими стандартами й технічними умовами.

Захисний кабельний покрив служить для додаткового захисту від зовнішніх впливів і складається з кабельної броні, подушки й зовнішнього покриву. Залежно від умов роботи й матеріалу оболонки один або два з перерахованих елементів у конструкції кабелю може бути відсутнім.

Кабельна броня - це частина захисного покриву (або захисний покрив) з металевих стрічок або одного або декількох повівов металевих дротів, призначена для захисту від зовнішніх механічних й електричних впливів, а в деяких випадках для сприйняття розтяжних зусиль (броня із дротів).

Рис. 2. Силовий трьохжильний кабель із паперовою просоченою ізоляцією з окремими металевими оболонками на кожній жилі:

1 - струмопровідна жила, 2 - ізоляція жили, 3 - оболонка, 4 - екран по струмопровідній жилі, 5 - екран по ізоляції жили, 6 - кабельна броня, 7 - зовнішній кабельний покрив, 8 – заповнювач

Рис. 3. Електричне поле змінної напруги в ізоляції силового трьохжильного кабелю:

а - з поясною ізоляцією, б - з окремими металевими оболонками на кожній жилі

Кабельна подушка - це внутрішня частина захисного покриву, накладена під бронею з метою запобігання, що перебуває під нею елемента (наприклад, оболонки) від корозії й механічних ушкоджень стрічками або дротами броні. Основними матеріалами при виготовленні подушок є крепірований папір, пластмасові стрічки (нитки) і бітумні склади.

Зовнішній кабельний покрив - це зовнішня частина захисного кабельного покриву, накладена поверх броні й призначена для захисту її від корозії й механічних впливів. Він може бути виготовлений з волокнистих матеріалів, просочених спеціальними захисними або негорючими складами, або захисного шланга випресованого із пластмаси або гуми.

1.4 Умовне позначення кабелів

Таблиця 1. Умовне позначення кабелів

Буква, сполучення букв	Значення букви або сполучення букв
1	2
А	Алюмінієва жила
Продовження таблиці 2
1	2
АС	Алюмінієва жила й свинцева оболонка
АА	Алюмінієва жила й алюмінієва оболонка
Б	Броня із двох сталевих стрічок з антикорозійним захисним покривом
Бн	Те ж, але з негорючим захисним покривом (не підтримуюче горіння)
Г	Відсутність захисних покривів поверх броні або оболонки
л (2л)	У подушці під бронею є шар (два шари) із пластмасових стрічок
в (п)	У подушці під бронею є випресований шланг із полівінілхлориду (поліетилену)
Шв (Шп)	Захисний покрив у вигляді випресованого шланга (оболонки) з полівінілхлориду (поліетилену)
К	Броня із круглих оцинкованих сталевих дротів, поверх яких накладений захисний покрив
Н	Не підтримуючий горіння захисний покрив
М	Маслозаповнений
П	Броня з оцинкованих плоских дротів, поверх яких накладений захисний покрив
С	Свинцева оболонка
О	Окремі оболонки поверх кожної фази
В	Обіднено-пропитана паперова ізоляція (наприкінці позначення через дефіс)
Ц	Паперова ізоляція, просочена нестікаючим складом, що містить церезин
НР	Гумова ізоляція й оболонки з гуми, що не підтримує горіння
В	Ізоляція або оболонка з полівінілхлориду
П	Ізоляція або оболонка з термопластичного поліетилену
Пс	Ізоляція або оболонка із самозагасаючого поліетилену (не підтримуюче горіння)
Бб	Броня із профільованої сталевої стрічки
Пв	Ізоляція з вулканізованого поліетилену
У	Для кабелів, виготовлених після 01.04.1985. Ізоляція здатна працювати при температурах 80, 70 й 65°С відповідно для кабелів на напруги 6,10, 20 й 35 кВ, при цьому збільшується припустимий струм навантаження. (Приклади позначень кабелів: ААГУ, СБУ, СШВУ й т.д. )

1.5 Захисні покриття

Паперова просочена ізоляція. Для ізоляції кабелів напругою до 35 кВ звичайно застосовують кабельний папір марок КМП, К и КМ товщиною 0,08; 0,12 й 0,17 мм.

Ізоляцію жили виконують спіральною обмоткою стрічками кабельного паперу шириною 10-30 мм. Широко застосовується обмотка із зазором, коли між краями суміжних стрічок одного повіва витримується відстань у межах 0,5-2 мм (рис. 4, а), а кожна стрічка наступного шару перекриває зазор на величину, рівної однієї третини ширини стрічки (рис. 4, б). Такий спосіб накладення паперових стрічок забезпечує однорідність ізоляції за рахунок перекриття слабких місць, що виникають у її окремих шарах, і необхідну механічну міцність при згинанні кабелю.

При неправильному розподілі стрічок по довжині кабелю зазори в сусідніх витках можуть, збігатися, що приводить до зниження електричної міцності ізоляції. Тому для кабелів на напругу 6 кВ і вище не допускається збіг більше трьох стрічок, розташованих одна над інший, і двох стрічок, що безпосередньо прилягають до струмопровідної жили або екрана, накладеному на жилу.

Кабельний папір при нормальних атмосферних умовах містить від 6 до 9% вологи, тому в процесі виготовлення кабелю для видалення повітря й води застосовують вакуумне сушіння, знижуючи вологість паперу до 0,1-0,3%.

Рис. 4. Обмотка струмопровідної жили паперовими стрічками:

а - положення паперових стрічок і зазору між ними, б - перекриття зазорів між стрічками

Після сушіння кабельний папір має електричну міцність не більше 3-5 кВ/мм, що недостатньо для роботи ізоляції, тому її просочують спеціальними ізоляційними складами. Просочувальні склади підвищують електричну міцність паперової ізоляції до 40-80 кВ/мм, збільшують її теплопровідність й у період експлуатації кабелю діють як змащення, полегшуючи відносне переміщення паперових стрічок суміжних шарів при згинанні кабелю.

Для просочення ізоляції використають грузлі маслоканіфольні ізоляційні просочувальні склади: МП-1 при напрузі кабелів 1-10 кВ, МП-2 - при напрузі 20 й 35 кВ. Один з компонентів просочувального складу - каніфоль забезпечує необхідну в'язкість і стійкість до старіння в електричному полі. Однак каніфоль є дорогим і дефіцитним матеріалом тому розроблені нові рецепти, що знижують її витрату при виготовленні просочувальних складів, наприклад: грузле масло КМ-25; загущаєме невеликою кількістю низькомолекулярного поліетилену, поліетиленового воску або кабельного складу МКП-35, що складається з каніфолі й поліізобутилену; синтетичний просочувальний склад - октол, призначений для ізоляції кабелів напругою до 10 кВ.

При виготовленні кабелів з обіднено-пропитаною ізоляцією використають спеціальні способи сушіння, що звільняють ізоляцію від надлишку просочувального складу. Склад, який залишився (30% на поверхні стрічок й 70% у кабельному папері) утримується в проміжках між шарами ізоляції й при робочих температурах кабелю не випливає.

Для кабелів, використовуваних на вертикальні й крутонаклонних трасах, у якості ізоляційного просочувального складу застосовують маслоканіфольні суміші зі змістом поліізобутилену й церезину. В'язкість суміші така, що ізоляційний просочувальний склад при робочих температурах кабелю не здатний до стікання.

Товщина просоченої паперової ізоляції залежить від особливо конструктивного виконання, а також номінальної напруги й перетину жил.