Augstsprieguma strāvas kabeļi ar svina apvalku papīra izolāciju un kabeļu blīvslēgiem
Strāvas kabeļi paredzēti elektroenerģijas pārvadei un sadalei teritorijā un tās padevei ar strāvas kolektoriem.
Lai gan kabeļu uzstādīšana ir dārgāka nekā gaisvadu līnijas, tos arvien vairāk izmanto kā vēlamo risinājumu. Mūsdienās augstsprieguma kabeļus galvenokārt darbina 380 kV, 110 kV, 35 kV, 20 kV, 10 kV un 400 V sprieguma līmeņos.
Kamēr mūsdienās ražo gandrīz tikai kabeļus ar plastmasas izolāciju un XLPE apvalks, klasiskais augstsprieguma kabelis ir tā sauktais papīra kabelis.
XLPE kabeļus sāka plaši likt pirms 80. gadiem, lai gan dažās valstīs šis process sākās vēlāk. Viena īpaši ievērojama šī sprieguma līmeņa iezīme ir milzīgā alternatīvo polimēru kabeļu veidu dažādība.
Strāvas kabeļi ar papīra izolāciju (pa kreisi) pret XLPE kabeli
Strāvas kabeļi ar impregnētu papīra izolāciju
Svina kabeļiem ar papīra izolāciju ir gandrīz tāda pati pamatstruktūra sprieguma līmeņiem no 400 V līdz 35 kV.Tie ir izmantoti elektroenerģijas pārvadei kopš pirmo energosistēmu ieviešanas 19. gadsimta beigās.
20. gadsimta bruņu barošanas kabelis ar svina apvalku
Darba spriegumam līdz 35 kV (ieskaitot) šādus kabeļus izgatavo ar ar eļļas kolofoniju piesūcināta kabeļu papīra izolāciju svina apvalkā un bruņās, atkarībā no guldīšanas apstākļiem.
Kabeļi un vadi, kas novietoti uz kalnrūpniecībā un apstrādes rūpniecībā un lauksaimniecībā izmantotajiem kuģiem, galvenokārt tiek izgatavoti ar gumijas vai plastmasas izolāciju elastīgā gumijas vai PVC šļūtenē.
Strāvas kabeļi atšķiras pēc serdeņu skaita: viena, divu, trīs un četru dzīslu. Vadi var būt viena vai vairāku vadu, un pēc formas - apaļi, sektorāli, segmentēti un ovāli.
Kā minēts iepriekš, trīs vadu kabelis ar spriegumu līdz 6 kV parādījās XIX gadsimta beigās. Sākumā tas bija kabelis ar apaļiem vara vadiem, biezu ar papīru piesūcinātu izolācijas slāni uz vadiem un tāda paša biezuma ar kopēju (jostas) izolācijas slāni uz izolētajiem vadiem, kas savīti kopā, tas ir, zem svina. apvalks.
Svina kabeļa piemērs Kabelwerke Brugg reklāmā no 1927. gada.
30 kV kabeļa ievilkšana Vācijā 1928. gadā.
Strāvas kabeļa izstrāde notiek pa kabeļa darba sprieguma un tā darbības uzticamības paaugstināšanas virzieniem, bet nevis tālāk palielinot izolācijas slāņa biezumu, bet gan uzlabojot izolācijas kabeļa kvalitāti un uzlabojot tā izmantošanu. materiāls kabelī.
Kabeļa ekonomisko rādītāju uzlabošanās, t.i.pirmām kārtām tā cenas samazinājumu nosaka pamatmateriālu ietaupījums to labākas izmantošanas un tehnoloģiskā procesa uzlabošanas dēļ (ražošanas cikla samazināšana, atkritumu un atkritumu samazināšana ražošanā).
20. gados apaļos vadus daudzdzīslu strāvas kabeļos nomainīja segmentu un sektoru vadītāji, jo kabeļu ražošanas līmenis šajā laikā bija tik ļoti pieaudzis, ka kļuva iespējams ražot uzticamus strāvas kabeļus ar neapaļiem vadītājiem līdz 10 kV ieskaitot. .
Galvenais impregnētā papīra strāvas kabeļa veids ir sektora kabelis.
Šim kabelim ir izolācijas slānis uz katras dzīslas (fāzes izolācija) un kopīgs izolācijas slānis virs trim izolētajiem serdeņiem, kas ir savīti kopā (siksnas izolācija).Šādu kabeli sauc par kabeli ar jostas izolāciju vai atkarībā no elektriskā lauka veida. tas, kabelis ar neradiālo lauku un pēc impregnēšanas veida - kabelis ar viskozu impregnēšanu.
Lai apzīmētu šāda veida kabeli, tiek izmantoti simboli (zīmoli) atkarībā no vairoga un ārējā vāka veida, piemēram:
- SG — kabelis bez bruņām un vāciņiem virs vada,
- CA — svina apvalkam tiek uzklāts asfalta slānis,
- SB — virs svina ir divu tērauda sloksņu bruņas un ar bitumenu impregnētas kabeļu dzijas (džutas) pārsegs,
- SBG — tāds pats kā iepriekšējais dizains, bet bez džutas pārklājuma pār buferi,
- OP un SK — kabelis ar plakanu vai apaļu vadu bruņām.
Zīmola pirmais burts norāda uz apvalka klātbūtni, bet pēdējais norāda aizsargapvalku veidu.
Lai taupītu svinu, samazinot diametru daudzdzīslu (divu, trīs un četru dzīslu) spēka kabeļos, kabeļa vadītāji tiek veidoti nevis apaļi, bet sektora vai segmenta formā.
Trīsdzīslu kabelis ar sektoru vadītājiem ir aptuveni par 15% mazāks diametrā nekā kabelis ar tāda paša šķērsgriezuma apaļajiem vadītājiem. Svina ietaupījums, ko rada sektoru vadītāju ieviešana trīs vadu kabeļos, tiek lēsts vidēji 20 % apmērā.
Trīsfāzu kabeļa vadītāji var būt ovāla formā, kas tuvojas elipsei. Šīs vēnas formas priekšrocība ir tāda, ka ovālajai vēnai nav tik asu stūru kā sektorvēnai.
Ovāla vadītāja izmantošana 35 kV augstsprieguma kabeļos var nodrošināt zināmu kompensāciju par termiskām izmaiņām impregnēšanas sastāvā kabeļa izolācijas slānī un tādējādi uzlabot kabeļa kvalitāti.
Galvenie izolācijas materiāli, no kuriem kabeļu rūpnīcā tiek izgatavots strāvas kabeļa izolācijas slānis, ir kabeļu papīrs un lasāmais maisījums.
Kabeļa papīra slāņa impregnēšana tiek veikta, lai aizvietotu gaisu papīrā un starp papīra lentu slāņiem ar minerāleļļu vai kādu citu elektriskajā savienojumā stiprāku impregnēšanas savienojumu.
Papīra uzdevums ir ne tikai noturēt impregnēšanas savienojumu. Papīra klātbūtne kabeļa izolācijas slānī ļauj iegūt izolācijas slāni, kura plīšanas izturība ir aptuveni 3 reizes lielāka par impregnējošā maisījuma plīsuma izturību.
Strāvas kabeļu izolācijas slāņa ražošanai izmantotajam kabeļu papīram ir jābūt noteiktām mehāniskām īpašībām, kas nodrošina ciešu papīra sloksņu pārklāšanos uz kabeļa serdes, fizikālajām īpašībām, kas nepieciešamas pareizai impregnēšanas procesa īstenošanai, un tas nedrīkst saturēt piemaisījumus, kas samazina papīra elektriskās īpašības pēc impregnēšanas.
20 un 35 kV kabeļa konstrukcija ar siksnas izolāciju nevar nodrošināt pietiekamu ekspluatācijas uzticamību, galvenokārt tāpēc, ka kabeļa izolācijā ir tangenciāla gradienta komponenti, ko izraisa elektriskā lauka neradialitāte.
Šim spriegumam tiek pielietota konstrukcija ar trim svina vēnām, kas savītas kopējā sloksnes bruņās, ko parasti apzīmē ar zīmolu OSB. Pirmo reizi šo dizainu 1923. gadā ierosināja A. Jakovļevs un S. M. Bragins.
Augstsprieguma kabeļi spriegumam virs 20 kV vienmēr ir ražoti kā viendzīslas kabelis, t.i. ar radiālu elektrisko lauku, jo šajā gadījumā īpaša nozīme ir kabeļa uzticamībai pie augsta sprieguma.
Tos galvenokārt izmanto 110 un 220 kV ar eļļu pildīti kabeļi kuras galvenā iezīme ir tāda, ka šī kabeļa papīra izolācija ir piesūcināta ar zemas viskozitātes minerāleļļu, kas kabelī radītā pārspiediena ietekmē var viegli pārvietoties pa kabeli pa centrālo dobo serdi.
Mainoties kabeļa temperatūrai, brīvi kustīgā eļļa ļauj ar spēka iekārtu palīdzību kompensēt siltumizolācijas slāņa tilpuma temperatūras izmaiņas, kas kabelī ar viskozu impregnēšanu izraisa tukšumu veidošanos un iznīcināšanu.
Dobā serdeņa klātbūtne ļauj nožūt un barot kabeli ražošanā, lai tajā praktiski nepaliktu burbuļi un gāzes ieslēgumi.
Ražošanā kabelis tiek uztīts uz cilindra un savienots ar īpašu eļļas tvertni ar noteiktu pozitīvu spiedienu. Pateicoties šai ierīcei, kabelī neveidojas gāzes ieslēgumi pat ar ievērojamām temperatūras izmaiņām.
Mūsdienīgs kabelis OSB-35 3×120 spriegumam 35 kV
Kabeļu blīves
Kabeļu uzgaļi un savienotāji ir nodrošināti, lai kabeļus varētu savienot ar citu aprīkojumu vai vienu ar otru.
Tā kā kabeļi ir izgatavoti ierobežotā garumā, ir nepieciešami savienojošie piederumi — tā sauktie kabeļu blīvslēgi. Kabeļa kastes uzdevums ir savienot divus kabeļa galus viens ar otru.
30 kV kabeļa saites demonstrācija no Leipcigas muzeja, kas, atverot, parāda, kā darbojas šāds kabeļa savienojums:
Alumīnija stieples tiešais savienojums ir metināts un apstrādāts ar alumīnija vīli. Vara vadu gadījumā tiek uzliktas tā sauktās lodēšanas uzmavas, kabeļu serdeņi un pielodēti.
Kailās metāla vadus ar rokām aptin ar 10 līdz 30 mm platu eļļas papīru, līdz izolācijas biezums ir 2,5 reizes lielāks par kabeļa izolācijas biezumu.
Pirms uztīšanas kabeļu maisījums un papīrs jāuzsilda līdz 130 grādiem, lai mitrums varētu novārīties. Šim nolūkam tika izmantotas atklātas ogļu krāsnis. Protams, tas bija iespējams tikai ārpus telpām.
Lai mitrums neiekļūtu buksēs, svina apvalku savienošanai un cieši pielodēšanai izmanto rūpnīcā izgatavotu iekšējo buksi no svina vai cinkota tērauda.
Īsi pirms lodēšanas procesa beigām caurumā ielej kabeļu savienojumu, lai izvairītos no gaisa kabatām.
Veicot strāvas kabeļa impregnēšanas procesu, jāveic visi pasākumi, lai pirms impregnēšanas iztvaicētu izolācijas slānī palikušo mitrumu. un pēc iespējas pilnīgāk piesūcināt visu kabeļa izolācijas slāni, līdz minimumam samazinot gaisa ieslēgumus, kas var veidoties izolācijas slānī NS čukstu laikā.
Impregnēšanas maisījumam periodiski jāveic mehānisko piemaisījumu tīrīšana, vakuumapstrāde, lai noņemtu kabeļa impregnēšanas laikā uzkrāto mitrumu, un degazēšana, lai atdalītu tajā izšķīdušo gāzi (gaisu).
Pirms tā sauktās "svina iekšējās uzmavas" tiek ieliktas lietā tērauda apvalkā un piepildītas ar sveķu izolāciju, starp tērauda sloksnes stiegrojumu un svina apvalku ir jāizveido metāla savienojumi.
Pēc vismaz 3 stundu dzesēšanas uzstādīto kontaktligzdu var izmantot ļoti ilgu laiku (30 un vairāk gadus).
Papildinformāciju par ierīci un tehnoloģiju strāvas kabeļu kabeļu blīvējumu uzstādīšanai skatiet šeit:Strāvas kabeļa savienotāji