Устройство и монтаж кабельных линий

     
УСТРОЙСТВО И МОНТАЖ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ

Устройство силовых кабелей

Для передачи и распределения электроэнергии наряду с воздушными линиями электропередачи применяют кабельные. Их используют главным образом для передачи электроэнергии на сравнительно небольшие расстояния и в тех случаях, когда сооружение ВЛ нежелательно или недопустимо (например, на застроенных территориях промышленных предприятий, в городских условиях). Передача электроэнергии по кабельным линиям получила широкое распространение, несмотря на их более высокую стоимость по сравнению с ВЛ, так как кабельные линии обладают рядом преимуществ. Кабельные линии, проложенные в земле, не подвергаются таким внешним воздействиям, как гололед, ветер, пыль, влага, грозовые разряды, повреждения в них не так опасны для населения, как обрыв проводов воздушных линий. Кроме того, подвод электроэнергии непосредственно к потребителям (электрическим машинам и аппаратам) практически возможен только по кабелям. На ВЛ до 35 кВ устраивают кабельные вставки, когда сооружение воздушной линии технически или экономически нецелесообразно. Обычно такие вставки сооружают на переходах через линии связи, автомобильные или железные дороги, воздушные линии электропередачи, на подходах к трансформаторным подстанциям, на территориях населенных пунктов.

         
Рис.1. Силовой кабель:

1 - токопроводящие жилы, 2, 3 - фазная и поясная изоляция, 4 - оболочка, 5 - подушка, 6 - броня, 7 - наружный защитный слой

Основные элементы кабеля. Силовым кабелем (рис.1) называют одну или несколько изолированных токопроводящих жил, заключенных в герметичную оболочку, поверх которой наложены защитные покровы.

Основными конструктивными элементами кабелей являются: токопроводящие жилы 1, изоляция 2 и 3, герметичная защитная оболочка 4, предохраняющая изоляцию от попадания влаги и воздуха, наружный защитный покров, состоящий из подушки 5, брони 6 и наружного защитного слоя 7, усиливающий оболочку кабелей и предохраняющий ее от коррозии и механических повреждений. Кроме того, в конструкцию кабеля могут входить экраны, заполнители и нулевые жилы.

Токопроводящие жилы состоят из одной или нескольких скрученных проколок, покрытых изолирующей оболочкой. В зависимости от числа токопроводящих жил силовые кабели изготовляют одно-, двух-, трех- и четырехжильными. Наибольшее применение получили трех- и четырехжильные кабели, так как основная доля промышленных потребителей использует трехфазный переменный ток. Трехжильные силовые кабели изготовляются на рабочее напряжение 1-35 кВ, четырехжильные - до 1 кВ. Четвертая жила таких кабелей используется в качестве нулевого провода и имеет, как правило, сечение вдвое меньшее, чем остальные.

Для напряжения 110 и 220 кВ выпускаются одножильные маслонаполненные кабели низкого давления в гофрированной оболочке и высокого давления в стальных трубах.

Токопроводящие одно- и многопроволочные жилы изготовляют в основном из алюминия, реже - из меди. Многопроволочные жилы выполняют из нескольких проволок одного диаметра или в виде сердечника, обвитого несколькими рядами проволок. Сечение жил может быть круглым (рис.2, а, б), секторным (рис.2, в, г) и сегментным (рис.2. д). Для плотного прилегания проволок в многопроволочной жиле, а также обеспечения достаточной гибкости кабеля проволоки внутри жилы скручивают и уплотняют (рис.2, б, г, д). Это значительно снижает количество воздушных включений, а также уменьшает перетекание пропиточного состава, что особенно важно при вертикальной и наклонной прокладке кабелей.

Изоляция обеспечивает электрическую прочность токопроводящих жил и кабеля в целом. Для изолирования жил между собой поверх каждой из них накладывают так называемую фазную изоляцию. Затем жилы скручивают и накладывают еще один слой изоляции - поясную, которая изолирует их от оболочки кабеля.     

Рис.2. Сечение токопроводящих жил кабеля:

а, б - круглых скрученных многопроволочных неуплотненной и уплотненной, в, г - секторный однопроволочной и многопроволочной уплотненной, д - сегментной скрученной многопроволочный уплотненной

Наибольшее распространение получили кабели с изоляцией из кабельной бумаги, реже - с резиновой изоляцией. Развитие химической промышленности и массовое производство электроизоляционных пластмасс позволили разработать и внедрить кабели с пластмассовыми изоляцией и оболочками (в основном на 1-6 кВ).

Бумажная изоляция обладает хорошими изоляционными свойствами, достаточной теплостойкостью (до 80°С), высокой степенью однородности, сравнительно низкой стоимостью. Недостатком ее является гигроскопичность, что вынуждает тщательно защищать кабель водонепроницаемыми оболочками и герметизировать концевые устройства кабельной линии (заделками и муфтами).

Бумажную изоляцию изготовляют из специальной кабельной бумаги, пропитанной изоляционным составом, в который обычно входят минеральные масла и канифоль, а для кабелей с так называемыми нестекающими составами - церезин, вязкое минеральное масло, канифоль.

Изолируют токопроводящие жилы спирально намотанными лентами из кабельной бумаги шириной 5-30 мм. Толщина слоя зависит от номинального напряжения кабеля. Верхние ленты изоляции жил, как правило, выполняются различной расцветки: на одной жиле- из обычной кабельной бумаги, на другой - из бумаги красного цвета или из кабельной бумаги с красной полоской, на третьей- из бумаги любого цвета (или с полоской). В четырехжильных кабелях верхнюю ленту изоляции нулевой жилы выполняют из обычной кабельной бумаги.

Поясную бумажную изоляцию накладывают поверх изолированных и скрученных жил. При этом в промежутки между жилами укладывают заполнители из бумажных жгутов.

Резиновая изоляция состоит из каучука в смеси с рядом компонентов (наполнителей). Преимуществами ее являются гибкость и практически полная негигроскопичность, а недостатками - высокая стоимость, сравнительно низкая рабочая температура жил (до 65°С), быстрое старение под влиянием солнечного света и др. Для определения фаз изоляцию жил выполняют из разноцветной резины или прорезиненных тканей.

Пластмассовая изоляция выполняется из поливинилхлорида или полиэтилена. Кабели с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката изготовляют главным образом на рабочее напряжение до 1 кВ. Недостатком этой изоляции является ее термопластичность, так как нагрев кабеля вызывает размягчение изоляции, смещение жил и уменьшение со временем электрической прочности.

Более перспективно применение изоляции из полиэтилена, обладающего хорошими механическими и электроизоляционными свойствами в широком интервале температур, стойкостью к действию кислот, щелочей и влаги.

Для улучшения электрических характеристик изоляции кабели некоторых типов снабжают экранами, которые выравнивают и снижают напряженность электрического поля в изоляции. Экраны изготовляют из металлизированной бумаги, полупроводящего полиэтилена и др. В кабелях 6 кВ с пластмассовой изоляцией экраны накладывают поверх изоляции жил, а в кабелях 10 кВ и выше как поверх фазной изоляции, так и на каждую жилу.

Электрическое поле внутри кабеля выравнивают также с помощью заполнителей - жгутов из бумажных лент или кабельной пряжи, нитей из полиэтилена, поливинилхлорида или резины, которыми заполняют промежутки между изолированными жилами.

Герметические защитные оболочки служат для защиты изоляции кабеля от влияния окружающей среды, в основном от проникновения влаги, и изготовляются из свинца, алюминия, пластмасс и резины.

Наружные защитные покровы состоят из трех основных элементов: подушки 5, брони 6 и наружного защитного слоя 7 (см. рис.1) и накладываются на оболочку кабеля для защиты ее от механических повреждений.