МУЛП_140400_62_Изоляция элктроустановок

Маслонаполненные кабели выпускаются на высокие и сверхвысокие напряжения. В настоящее время европейскими производителями разработаны, испытаны и созданы маслонаполненные кабели напряжением до 1000 кВ с площадью сечения кабеля до 2500 мм2, имеющие пропускную способность до 3 млн. кВт. Маслонаполненные кабели достаточно широко применяются в Рос-

сии и за рубежом на территории крупнейших городов.

Рис. 5.4 Маслонаполненный кабель высокого давления в стальном трубопроводе (марка МВДТ).

1 — одножильный кабель; 2 — масло; 3 — стальной трубопровод; 4 — антикоррозионный покров.

Вмаслонаполненных кабелях применяется бумажная масляная изоляция под давлением. Такая изоляция обладает значительно большей электрической прочностью и надежностью, чем бумажная изоляция с вязкой пропиткой. Маслонаполненные однофазные кабели представляют собой медную жилу площадью сечения 150 мм2и выше, внутри которой находится масло под давлением: низким — до 10 кПа, средним — до 30 кПа, высоким — свыше 30 кПа.

Вкабелях низкого и среднего давления жила покрывается бумажной изоляци-

ей, свинцовой или алюминиевой оболочкой, поверх оболочки выполняется асфальтированное покрытие для подземной прокладки. На каждую жилу в кабелях высокого давления накладывается экран из полупроводящей бумаги, бу-

81

мажная изоляция, экран из полупроводящей и металлизированной бумаги, а также спирали из мягких полукруглых проволок. Жилы затягивают в стальную трубу, которую заполняют маслом под избыточным давлением. Стальные тр у- бы прокладывают в земле или в тоннелях.

Особенностью маслонаполненных кабелей является необходимость эксплуата-

ции маслосистем, а в отдельных случаях и систем охлаждения. Кроме того, необходима установка специальных баков питания и давления по концам и по трассе кабеля для поддержания давления в масле. [40] В маслонаполненных кабелях возможность образования газовых включений

при изготовлении и при эксплуатации исключается тем, что для пропитки их изоляции применяется маловязкое дегазированное масло, а сама технология пропитки исключает появление пустот в изоляции.

Давление масла в кабеле для обеспечения надежности его работы должно по д- держиваться в определенных пределах. Для этого в конструкции кабеля предусматриваются маслопроводящие каналы, а вдоль кабельной линии устанавли-

ваются специальные компенсаторы (баки питания и давления), которые принимают избыток масла при нагревании кабеля и отдают – при его охлаждении. Токопроводящая жила маслонаполненного кабеля обычно имеет в центре канал, по которому происходит перемещение масла при изменении температуры кабеля, рис. 5.4.

82

Рис. 5.4. Одножильный маслонаполненный кабель: 1 – опорная металлическая спираль;2 – токоведущая жила; 3 – экран из полупроводящей бумаги; 4 - пропитанная бумажная изоляция; 5 – экран из металлизированной бумаги; 6 - свинцовая оболочка; 7 – вторая свинцовая оболочка; 8 – усиливающие ленты Диаметр канала для кабелей на напряжения 110-220 кВ равен 12-14 мм; для кабелей на напряжение свыше 220 кВ – 18-20 мм. Канал внутри жилы образуется с помощью поддерживающей металлической плоской спирали 1, поверх которой накладываются повивы круглых проволок.

Токопроводящая жила 2, а также изоляция кабелей 4 экранируются полупро-

водящей бумагой. Для экранирования можно использовать металлизированную бумагу, медную или алюминиевую фольгу.

Изоляция маслонаполненных кабелей состоит из лент кабельной бумаги, пропитанных дегазированным минеральным или синтетическим маслом. Такая изоляция обладает целым рядом ценных свойств: высокая электрическая про ч-

ность, малые диэлектрические потери, высокие механические параметры. Наличие у жилы и оболочки 6 кабеля экранов из полупроводящих бумаг, обладающих адсорбционными свойствами, способствует стабилизации электрических свойств изоляции.

83

Практика эксплуатации показала, что наиболее экономичными являются кабели с давлением масла, находящимся в пределах 0,024-0,29 МПа для кабелей в свинцовой оболочке и 0,024-0,5 МПа для кабелей в алюминиевой оболочке.

[41]

Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена

Самым распространенным и широко используемым в кабельной продукции полиолефином, является полиэтилен (ПЭ).

В начальной стадии обработки термопластичный полиэтилен имеет серьезные недостатки, основным их которых это ухудшение механических свойств, при нагреве до температуры плавления материала.

Чтобы решить данную задачу производители применяют сшитый полиэтилен, причем «сшивка» происходит на молекулярном уровне. При этом в процессе сшивки, образуются поперечные связи между макромолекулами полиэтилена, которые создают трехмерную структуру материала. За счет такого строения, полиэтилен имеет высокие показатели электрических и механических характ е-

ристик, большой диапазон использования рабочих температур, меньшую гигроскопичность. Есть несколько технологий сшивания термопластичных материалов. Для кабелей до 1 кВ используется самый распространенный способ - сшивание через привитые органофункциональные группы, в качестве таких групп используют силаны. Этот способ еще называют силанольная сшивка. Сшивание полиэтилена происходит с использованием пара или воды, температура которых достигает 80-90 °С. Под воздействием влаги, тепла и применением катализатора, совершается гидролиз силанольных групп и, как следствие, сшивка материала.

Этот способ сшивания полиэтилена невозможно применить для кабелей с из о-

ляцией рассчитанной на напряжение 10 – 35 кВ, потому в процессе обработки достаточно сложно добиться равномерности физико-механических свойств в радиальном направлении изоляции, а также по причине того, что изоляция ка-

84

белей высокого напряжения имеет значительно большую толщину, по сравнению с изоляцией кабелей низкого напряжения.

Для того чтобы сшить изоляцию кабелей на напряжение 10 – 35 кВ применяется другой способ – сшивание с использованием пероксидов. Этот процесс, в отличие от силанольной сшивки, происходит в сухой среде, а именно в среде инертного газа (азота), при воздействии высоких температур от 300 до 400 °С и давления в 8 – 12 атм., при этом сохраняются электрические характеристики высоковольтных кабелей.

Применение вышеописанных способов сшивки кабелей подтверждается и мировыми производителями, которые наладили технологию производства и прак-

тически полностью перешли на использование силовых кабелей на среднее и высокое напряжение с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ). Это можно объяснить тем, что кабели с бумажно-пропитанной изоляцией расцениваются и считаются как морально устаревшие. Как показывает практика, применяя кабели с изоляцией из СПЭ на напряжение 6-10 кВ можно решить задачи по улуч-

шению надежности электроснабжения потребителей путем оптимизации и реконструкции схем электрических сетей.

Преимущества СПЭ-кабелей:

1. за счет увеличения допустимой температуры жилы достигнута большая пропускная способность кабеля (в зависимости от условий прокладки, допус-

тимые нагрузочные токи на 1/6 – 1/3 выше, чем у кабелей с бумажной изоляцией);

2.высокая устойчивость к влаге, при этом отпадет необходимость в металлической оболочке;

3.при коротком замыкании обеспечивается больший ток термической ус-

тойчивости;

4.изоляционные электрические характеристики выше, а диэлектрические потери ниже;

5.меньше допустимый радиус изгиба кабеля;

85

6.поскольку для изоляции и оболочки применяются полимерные материалы, то для прокладки кабелей при температурах –20°С их предварительный подогрев не требуется;

7.неограниченные возможности по прокладке кабелей на трассах с любой разностью уровней;

8.СПЭ-кабель имеет меньшие габариты и массу, как следствие прокладка кабеля, как в кабельных сооружениях, так и в грунте на сложных трассах становится легче.

Рис.5.5 Типовая конструкция высоковольтного кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена

1.Многопроволочная, круглая, уплотненная токопроводящая жила, алюминиевая или медная , класс гибкости жилы 2. Жилы сечением 1000 мм кв. и 1200 мм кв. – сегментированные, скрученные по системе «Миликен».

2.Внутренний экструдированный электропроводящий слой.

3.Изоляция из пероксидносшитого полиэтилена.

4.Внешний экструдированный электропроводящий слой.

86

5.Слой обмотки электропроводящей полимерной лентой или электропроводящей бумагой, или электропроводящей водоблокирующей лентой (кабели с индексом «г» или «2г»)

6.Экран из медных проволок. Возможно введение в экран распределенного о п- тического датчика температуры

7.Медная лента

8.Алюмополимерная лента для кабелей с индексом «2г»

9.Наружная оболочка из полиэтилена, ПВХ пластиката или пластиката пониженной горючести (кабели с индексом «нг»)

Соединение и присоединение силовых кабелей

Соединение и присоединение силовых кабелей выполняют с помощью кабельной арматуры, муфт и концевых заделок.

Соединительные муфты служат для герметизации участков соединения токопроводящих жил кабелей и защиты их от механических воздействий.

Соединительные переходные муфты служат для соединения кабелей с различными типами изоляции (например, кабеля с бумажной изоляцией с кабелем с пластмассовой изоляцией).

Концевые муфты (заделки) служат для предохранения изоляции кабеля от проникновения в нее влаги, содержащейся в окружающем воздухе и его присоединения к электрооборудованию или ЛЭП. Муфта, предназначенная для присоединения кабельной линии к воздушной, называется мачтовой муфтой (КМ), она устанавливается на опорах.

Стопорные муфты (тип Ст) служат для предотвращения стекания изоляционного состава, при недопустимой для данной марки кабеля разности между высшей и низшей точками расположения его концов.

Стопорные переходные муфты служат для соединения кабелей с различными типами пропитанной бумажной изоляции и для предотвращения сте-

87

кания изоляционного состава, при недопустимой для данной марки кабеля разности между высшей и низшей точками расположения его концов.

Ответвительные муфты служат для присоединения ответвительного кабеля к магистральной кабельной линии.

Для соединения кабелей напряжением 6000 В и выше ранее применя-

лись эпоксидные (СЭ) и свинцовые (СС) муфты, а для кабелей напряжением до 1000 В кроме названных ранее – также и чугунные (СЧ).

В настоящее время в качестве соединительных и концевых муфт применяются термоусаживаемые муфты. Основой их служат полимерные элементы, которые при нагревании (обычно с помощью газовой горелки) уменьшаются в размерах (усаживаются) и образуют плотный водонепроницаемый слой изоляции кабеля.

Отличительные особенности термоусаживаемых муфт по сравнению с ранее применявшимися:

более высокая стоимость;

в 2-2,5 раза меньшие затраты времени на монтаж;

в 3 раза больший срок службы.

В настоящее время, кроме термоусаживаемых муфт, так же выпускаются заливные муфты и муфты холодной усадки, но широкого распространения они не получили. Основное их отличие от термоусаживаемых муфт в том, что их монтаж проходит без применения огня (в конструкции данных муфт нет термоусаживаемых элементов).

Правильно смонтированная муфта должна обеспечивать надежный электрический контакт в местах соединения жил, изоляцию жил между собой и вдоль линии, а также защиту кабелей от вредного влияния окружающей среды

имеханических повреждений.

Косновным работам по монтажу муфт и концевых заделок относятся: разделка концов кабелей, соединение или оконцевание жил, восстановление изоляции в месте соединения жил (изолирование), сборка муфты, заземление

88

оболочки и брони кабеля, заливка эпоксидным компаундом или заливочной массой.

Число соединительных муфт на 1 км вновь строящихся кабельных линий не должно быть более 4 для трехжильных кабелей 1-10 кВ при сечениях кабелей до 95 мм2 и не более 5 при сечениях 120-240 мм2, а для трехфазных ка-

белей 20-35 кВ не более 6 соединительных муфт. Для одножильных кабелей число соединительных муфт на 1 км должно быть не более 2.

Ниже приведены рисунки поясняющие конструкцию термоусаживаемых соединительной и концевой муфт.

Рис.5.6 Термоусаживаемая соединительная муфта: 1. изолирующие перчатки; 2. внутренние изолирующие трубки; 3. внешние антитрекинговые изолирующие трубки; 4. электропроводящие трубки; 5. толстостенные изолирующие манжеты (на место соединения жил); 6. внутренний кожух; 7. внешний защи т- ный кожух; 8. герметик маслостойкий; 9. герметик-заполнитель; 10. мастика для заполнения межфазного пространства; 11. изолирующая распорка; 12. провод заземления; 13. припой; 14. экранирующая алюминиевая лента; 15. пружины постоянного давления; 16. бандажная медная проволока; 17. киперная лента.

[42]

89

Рис. 5.7 Термоусаживаемая концевая муфта наружней установки: 1. полупроводящая перчатка; 2. трубки для выравнивания напряженности электрического поля; 3. маслостойкие трубки; 4. антитрекинговые изолирующие труб-

ки; 5. манжеты антитрекинговые концевые; 6. маркировочные трубки; 7. поясная манжета; 8. герметик маслостойкий; 9. герметик-заполнитель; 10. провод заземления с наконечником; 11. припой; 12. изолятор основания; 13. пружина постоянного давления; 14. изоляторы жильные. [42]

90