Силовые кабели с бумажной пропитанной изоляцией на напряжение 1-10 кВ

30 января 2012 в 14:00

Силовые кабели с поясной изоляцией

Основная масса силовых кабелей на напряжение до 10 кВ выпускается трехжильными с секторными жилами, так называемые кабели с поясной изоляцией. Такие кабели выпускаются с медными и алюминиевыми жилами сечением от 6 до 240 мм2. Алюминиевые жилы могут быть однопроволочными во всем диапазоне сечений, кроме того, в диапазоне 70-240 мм2 выпускаются также кабели с многопроволочными уплотненными жилами. Медные жилы изготавливаются в основном многопроволочными, однако в диапазоне сечений от 6 до 50 мм2 применяются однопроволочные жилы.

Известно, что традиционными методами для токопроводящих жил являются медь и алюминий. В последние годы медь стала остродефицитной, поэтому в кабельной промышленности наиболее широко применяется алюминий, как для токопроводящих жил, так и для оболочек.

Электрическая проводимость алюминия в 1,65 раз меньше, чем у меди, однако, и плотность его в 3,3 раза меньше плотности меди, что позволяет получить алюминиевые жилы с одинаковым электрическим сопротивлением в 2 раза легче медных. Изготовление однопроволочных алюминиевых жил в виде сплошного сектора дает большой экономический эффект в кабельной промышленности. Применение таких жил позволяет уменьшить диаметр кабеля, кроме того, при изготовлении таких жил повышается производительность труда, так как по сравнению с изготовлением многопроволочных жил сокращается объем волочильных операций и исключается операция скрутки жил. Сплошные секторные жилы имеют большую жесткость, чем скрученные, кроме того, несколько повышается трудоемкость монтажа кабелей с такими жилами. Однако, как показали исследования, жесткость кабеля, в основном, определяется не токопроводящими жилами, а, прежде всего, материалом и конструкцией оболочки.

Изоляция кабелей состоит из лент кабельной бумаги, пропитанной маслоканифольным составом. В кабелях на напряжение 1-10 кВ каждая фаза изолируется отдельно, а затем поверх скрученных изолированных жил накладывается общая – поясная изоляция. Толщины фазной и поясной изоляции, выбираются из условий работы кабеля в рабочем режиме (в республике Беларусь сети напряжением 6, 10 кВ выполняют с изолированной нейтралью), обеспечивая надежную его работу и в аварийном режиме.

В отечественных кабелях толщина изоляции между фазами приблизительно на 36% больше толщины изоляции между жилами и оболочкой. Так, для кабелей на напряжение 6 кВ толщина фазной изоляции составляет 2 мм, а толщина поясной – 0,95 мм, для кабелей на напряжение 10 кВ - соответственно 2,75 т 1,25 мм.

В кабелях на напряжения 1 и 3 кВ толщина изоляции выбирается в основном из условия ее механической прочности (отсутствие повреждений при изгибах). Промежутки между изолированными жилами заполняются жгутами из сульфатной бумаги.

Основным недостатком бумажной пропитанной изоляции является ее большая гигроскопичность, поэтому для защиты изоляции от увлажнения в процессе хранения, прокладки и эксплуатации кабели заключаются в металлическую оболочку.

Силовые кабели выпускаются в свинцовой и алюминиевой оболочках. Алюминиевые оболочки достаточно герметичны и механически более прочны по сравнению со свинцовыми. Высокая электропроводность алюминия дает возможность использовать алюминиевые оболочки в качестве четвертой жилы кабеля, что обеспечивает значительную экономию алюминия, изоляционных и защитных покровов. Однако, кабели с алюминиевыми оболочками нельзя применять в условиях воздействия на них агрессивных сред (пары щелочи, концентрированные щелочные растворы). В таких условиях необходимо применять кабели в свинцовых оболочках.

Опыт изготовления и монтажа кабелей с алюминиевой оболочкой диаметром свыше 40 мм выявил их чрезмерную жесткость, поэтому кабели на напряжение 1 кВ сечением 3´240 мм2 , 6 кВ сечением 3´150 мм2 и выше, 10 кВ сечением 3´120 мм2 и выше должны быть изготовлены с гофрированной алюминиевой оболочкой.

Применение гофрированной оболочки увеличивает гибкость кабелей, однако, при прокладке таких кабелей на наклонных трассах возможны стекание по гофрам пропиточного состава и образование воздушных включений в изоляции кабеля. В связи с этим гофрированные оболочки можно использовать только в кабелях, изоляция которых пропитана нестекающими составами.

Кабели для вертикальных прокладок

При прокладке кабелей с бумажной пропитанной изоляцией на трассах с большим перепадом уровней существует опасность стекания пропиточного состава в нижнюю часть трассы. Стекание состава происходит в основном по промежуткам между проволоками в скрученных многопроволочных жилах, а также в зазоре между металлической оболочкой и изоляцией и в меньшей степени внутри самой бумажной изоляции.

В верхних участках трассы, таким образом, уменьшается электрическая прочность кабеля вследствие возникновения воздушных зазоров в изоляции. В нижних участках трассы из-за повышенного давления прочного состава возможна разгерметизация кабеля. Поэтому кабели с бумажной пропитанной изоляцией обычной конструкции можно прокладывать на трассах с разностью уровней между высшей и низшей точками расположения кабелей не более 15-25 м. Уменьшения эффекта стекания пропиточного состава можно добиться следующими мероприятиями: применением стопорных муфт.