Кабели
Конструкция силового кабеля определяется в основном номинальным напряжением, а также системой рабочего заземления сети (незаземленные, заземленные через настроенную индуктивность, эффективно-заземленные). В СССР сети 6-35 кВ не были заземлены или были заземлены через настроенные индуктивные сопротивления.
При нормальной работе напряжение между жилами и оболочкой (землей) в √3 раз меньше напряжения между жилами. Однако при замыкании одной жилы на землю напряжение между неповрежденными жилами и оболочкой увеличивается до линейного. Хотя продолжительность таких анормальных режимов относительно невелика, их приходится учитывать при выборе толщины изоляции.
Рис.1. Поперечное сечение трехжильного кабеля 6-10 кВ с поясной изоляцией:
1 - токоведущая жила;
2 - изоляция жилы;
3 - поясная изоляция;
4 - металлическая оболочка;
5 - защитный покров
Трехжильные кабели 6-10 кВ изготовляют с поясной изоляцией, в общей свинцовой или алюминиевой оболочке (рис.1). Они имеют алюминиевые многопроволочные секторные жилы и изоляцию из кабельной бумаги, пропитанной вязким маслоканифольным составом. Электрическое поле кабелей с поясной изоляцией имеет сложный характер. Силовые линии направлены не перпендикулярно слоям изоляции, а под некоторым углом к ним.
Тангенциальная составляющая напряженности электрического поля направлена вдоль слоев бумаги, что способствует развитию скользящих разрядов. Поэтому электрическая прочность вдоль слоев значительно меньше, чем в поперечном направлении. На основании долголетнего опыта эксплуатации кабелей установлена толщина изоляции между жилами и оболочкой; она составляет 0,73-0,74 толщины изоляции между жилами. Такая конструкция кабелей 6-10 кВ соответствует условиям их работы.
Свинцовая или алюминиевая оболочка кабеля защищает бумажную изоляцию от проникновения влаги. Поверх металлической оболочки накладывают подушку - защитный слой из волокнистых материалов, пропитанных битумом, и броню из стальных лент или проволоки. Поверх брони предусматривают наружный покров - слой из пропитанных волокнистых материалов и битума - для защиты оболочки и брони от коррозии и механических повреждений.
Кабели с алюминиевой оболочкой нуждаются в особо надежной защите от почвенной коррозии. Для этих кабелей целесообразно применение сплошного защитного покрова из поливинилхлоридного пластика; это создает возможность прокладки кабеля без брони в земле и в помещениях, где требуются негорючесть и химическая стойкость к различным химическим агентам. Стоимость кабеля при этом снижается.
Трехжильные кабели 6 и 10 кВ изготовляют с максимальным сечением алюминиевых жил 3x240 мм2. Такие кабели при прокладке в земле рассчитаны на рабочий ток соответственно 390 и 355 А. Если рабочий ток линии превышает эти значения, применяют пучки из нескольких кабелей, включенных параллельно. Широкое применение в сетях городов и промышленных предприятий получили линии из двух параллельно включенных кабелей.
Рис.2. Поперечное сечение трехжильного кабеля 35 кВ
с отдельно освинцованными жилами:
1 - токоведущая жила;
2 - изоляция жилы;
3 - свинцовая оболочка жилы;
4 - защитный покров
Трехжильные кабели 20-35 кВ с вязкой пропиткой изготовляли в СССР с круглыми отдельно освинцованными жилами (рис.2). В отличие от описанных выше кабелей с секторными жилами и поясной изоляцией электрическое поле в таких кабелях радиально, что улучшает условия работы изоляции. На круглые алюминиевые жилы накладывают последовательно экран из полупроводящей бумаги, изоляцию, опять экран из полупроводящей бумаги и оболочку из свинца.
Изготовленные таким образом освинцованные жилы скручивают, а промежутки между ними заполняют пропитанной кабельной пряжей; затем кабель обматывают тканевой лентой или кабельной пряжей и бронируют. Поверх брони накладывают наружный защитный покров.
На станциях для соединения повышающих трансформаторов с РУ высшего напряжения применяют кабели 110-500 кВ, если по местным условиям эти соединения не могут быть выполнены шинами или многопроволочными проводами.
Рис.3. Кабельная линия 110 кВ из трех одножильных кабелей,
заключенных в стальную трубу с маслом:
1 - токоведущая жила;
2 - изоляция;
3 - стальная труба;
4 - масло
Конструкции кабелей высокого напряжения весьма разнообразны. Наибольшее применение в СССР получили кабельные линии из трех одножильных кабелей, заключенных в стальную трубу с маслом под давлением около 1,5 МПа (рис.3).
Бумажная изоляция в масле под давлением обладает значительно большей электрической прочностью, большей стабильностью и надежностью в эксплуатации, чем бумажная изоляция с вязкой пропиткой. В последней при изменении температуры образуются воздушные включения, которые снижают электрическую прочность изоляции; в кабелях с бумажной изоляцией в масле воздушные включения отсутствуют.
Токопроводящие жилы кабелей круглой формы скручивают из медных луженых проволок. На каждую жилу накладывают экран из лент полупроводящей бумаги и изоляцию из специальной кабельной бумаги. Поверх изоляции накладывают экран из полупроводящей и металлизированной бумаги и медные ленты, а также две спирали из мягких полукруглых проволок, чтобы облегчить затягивание кабеля в трубу. Затем накладывают временную свинцовую оболочку, предохраняющую изоляцию кабеля во время транспортирования и хранения. Три изолированные жилы с экраном из медных лент и спиралью из проволоки (свинцовую оболочку снимают в процессе монтажа) затягивают в предварительно проложенную стальную трубу, которую заполняют маслом под избыточным давлением. Стальные трубы кабельных линий 110-500 кВ имеют диаметр 150-300 мм и толщину стенки 10-12 мм. Предусматривают наружный антикоррозийный покров. Подпитку маслом и поддержание давления в трубе осуществляют от автоматизированной насосной установки, располагаемой на одном или обоих концах линии в зависимости от ее длины.