Изоляция соединений силовых кабелей

Способы и материалы для изоляции мест соединения или разрушения защитного покрытия проводов

С проблемой формирования изоляционного покрытия токопроводящих жил можно столкнуться как на предприятиях, так и в быту. Рассмотрим, как правильно и эффективно выполняется изоляция проводов своими руками.

Ситуации, требующие задействования дополнительной изоляции

Изоляция проводов, как правило, необходима после выполнения соединения между отдельными линиями, чтобы обеспечить безопасность от поражения электрическим током. При этом случаются и следующие ситуации, когда понадобится изоляционный материал:

1. При повреждении отдельного участка защитного слоя кабельной линии. Это позволит не производить замену всего проводника, а только заизолировать нарушенный слой защиты.
2. При расположении в непосредственной близости от корпуса электрооборудования не защищенных токопроводящих жил.
3. Для маркировки проводов одного цвета.
4. Для жгутования отдельно лежащих тонких проводов.

Изоляция мест соединения электрических проводов

Разновидности изоляционных материалов и сфера их применения

В зависимости от планируемых условий эксплуатации и типа соединения проводников могут использоваться различные виды изоляции. Рассмотрим наиболее популярные варианты.

Изоляционная лента

Изолента является самым доступным и популярным способом защиты токопроводящих жил. Сфера ее применения напрямую зависит от материала изготовления.

Поливинилхлорид

Лента выпускается с шириной от 10 до 20 мм. Адгезия с защищаемой поверхностью обеспечивается специальным клеящим составом, который нанесен на внутреннюю поверхность ленты. Производители выпускают изделия в различных цветовых гаммах. К положительным основным свойствам ПВХ изоленты относятся:

• прочность;
• адгезия со многими типами поверхностей;
• способность выдерживания значительных температур — до 120 градусов Цельсия;
• выдерживание повышенного значения напряжения;
• эластичность;
• высокий уровень пожарной безопасности;
• противодействие внешним факторам: влага, щелочь, кислота.

Изоляция провода ПВХ лентой

Из недостатков выделяется потеря полезных свойств при использовании в отрицательных температурах.

Изоляционная лента ПВХ получила широкое применение в электротехнической отрасли, а также в быту. Изолента для проводки с уровнем напряжения до 1000 Вольт может прослужить длительный период времени.

Обратите внимание! При необходимости допускается выполнять изоляцию высоковольтных кабелей. Согласно рекомендуемым эксплуатационным показателям, один слой способен обеспечить безопасность на уровень напряжения 660 В.

Помимо указанных случаев, материал активно используется для ремонта трубопроводов, бытовой техники и упаковки товаров.

Виды изоляционной ленты из поливинилхлорида

Хлопчатобумажная

Основу изделия составляет хлопчатобумажный материал с добавлением резины, на внутреннюю часть которого также наносится клеящий раствор. Некоторые производители в качестве базового материала применяют стекловолокно. Выпуск лент осуществляется с шириной от 15 до 50 мм. Из положительных характеристик выделяются:

• высокая прочность;
• повышенная износостойкость;
• термическая устойчивость;
• низкая стоимость.

К отрицательным моментам хлопчатобумажного изоляционного материала относят:

• вероятность воспламенения из-за перегрева;
• впитывание жидкости.

Тканевая изолента TESA

Основной сферой применения ХБ изоленты является защита электропроводки с уровнем напряжения до 1000 Вольт. Ее рекомендуется использовать исключительно в закрытых и сухих помещениях. В электроустановках большего напряжения ее применяют в качестве дополнительного средства для повышения показателя морозостойкости в месте соединения проводников.

Термические усадочные трубки

Термоусадка является современным и более надежным способом изоляции проводников. Термоусадочные трубки выпускаются различного диаметра и длины (до одного метра). Они не разборные и не универсальные, поэтому должны подбираться под конкретный диаметр проводника. В процессе монтажа происходит сужение исходного сечения практически в два раза. Это обеспечивает надежную фиксацию с защищаемой поверхностью.

Для изготовления термотрубки используются специальные полимеры: полиэтилен, силикон и так далее. Для повышения показателей сцепки с токопроводящими жилами дополнительно используется термоклей во внутренней полости трубки. При этом они могут легко эксплуатироваться в различных климатических условиях, выдерживая воздействие агрессивных сред.

Термоусадочные трубки для изоляции проводов

Рабочий диапазон температур стандартных термоусадок находится в пределах от — 50 до + 125⁰С, но выпускаются изделия способные выдерживать до 260⁰С. Благодаря использованию специальных полимеров, производители выпускают следующие виды термоусадок:

• термостойкая;
• с повышенной прочностью;
• полупроводниковые;
• гофрированные;
• флуоресцентные.

Сфера применения термотрубок очень обширна. С их помощью может быть восстановлена изоляция кабеля с величиной напряжения до 110 кВ.

Жидкое изоляционное покрытие

Жидкая изоляция для проводов используется для восстановления защитного слоя токопроводящих жил, которые эксплуатируются в условиях повышенной влажности или в непосредственном соприкосновении с водой. В качестве изоляционного материала применяется полиуретановый компаунд. Он заливается в заранее подготовленную муфту через специальный бандаж. При этом по концам муфты устанавливаются резиновые уплотнители.

Жидкая электроизоляция для проводов

Клеммы для изолирования мест соединения проводки

Изделия представляют собой контактную часть, которая помещена в диэлектрический корпус. Выпускаются в виде колодок и колпачков. Фиксация токопроводящих жил может выполняться винтами или зажимами. Данный вариант отлично подойдет для формирования контактных соединений в распределительной коробке своими руками.

Обжимная клемма с изоляцией

К недостаткам клеммного соединения относят:

• увеличение объемов проводки в месте контакта;
• незащищенность от воздействия влаги.

Предварительный этап работ

Прежде чем начать самостоятельно изолировать провода, рекомендуется тщательно ознакомиться с техникой безопасности и правилами выполнения работ. Указанную процедуру можно проводить исключительно при обесточенной электросети. При этом отключенный автомат не является гарантией безопасности. Непосредственно перед началом работ следует проверить отсутствие напряжения специальным указателем. В дальнейшем понадобится очистить обрабатываемую поверхность от грязи, пыли и так далее.

Подготовка обрабатываемой поверхности

От качества проведения подготовительных мероприятий в месте будущего нанесения изоляционного слоя на проводник зависит не только срок службы, но и безопасность эксплуатации. Для удаления поврежденной изоляции лучше использовать специализированный инструмент. Это позволит не повредить защитный лак и непосредственно поверхность токопроводящей жилы, но его стоимость достаточно высока. Для осуществления разовых работ приобретать такой инструмент нецелесообразно.

Далее представлены наиболее доступные способы зачистки изоляции в домашних условиях:

1. Для очистки защитного покрытия старой проводки рекомендуется воспользоваться паяльником. После прогрева инструмента осуществляется нагрев требуемой поверхности до оплавления изоляционной оболочки. В дальнейшем она снимается с использованием перчаток.
2. Удаление изоляции с помощью ножа с острым лезвием (рекомендуется канцелярский). Нож необходимо вести параллельно токопроводящим жилам, не допуская поднятия в вертикальное положение. После проделывания продольного отверстия изоляция аккуратно отводится и срезается.

Зачистка проводов от изоляции

Процесс использования изоленты для формирования защитного покрытия

Порядок нанесения защитного слоя изоленты зависит от типа обрабатываемой поверхности. Если планируется заизолировать место соединения двух токопроводящих жил, то рекомендуется придерживаться следующей последовательности:

1. Выполнить скрутку и спаять.
2. Изолента наносится под углом с захватыванием небольшой части основной изоляции по направлению к концу скрутки.
3. На следующем этапе понадобится аккуратно загнуть скрутку, чтобы она расположилась параллельно основному защитному покрытию.
4. Наносится еще один слой изоленты, но уже по направлению к заводской изоляции.
5. Усилием руки прижимается нанесенная изолента, и срезаются излишки материала.

Для восстановления защитного покрытия на цельном проводнике рекомендуется выполнить следующие действия:

1. Производится укладка ленты под углом с захватом части основной изоляции по направлению к другому неповрежденному участку.
2. Далее изолирующий материал наносится в обратном направлении.
3. Изолента тщательно прижимается руками с последующим удалением лишнего материала.

Порядок формирования изоляционного покрытия посредством термоусадки

Процесс монтажа термотрубки начинается с надевания ее на один из концов соединяемых проводов. Только после этого осуществляется их скрутка. Рекомендуется подобрать размер термоусадки таким образом, чтобы была охвачена часть основной изоляции приблизительно на один сантиметр.

В дальнейшем изоляционная трубка натягивается на соединенный участок и нагревается. Для этого можно воспользоваться строительным феном или зажигалкой. Нагрев рекомендуется вести от краев к центру.

Обратите внимание! Нельзя допускать излишнего перегрева термоусадки, в противном случае она потеряет свои изоляционные свойства.

Общее представление о сопротивлении изоляции

Определяющим показателем, влияющим на образование токов утечки и формирования однофазных или междуфазных коротких замыканий проводников, является сопротивление изоляции. Оно показывает, насколько токопроводящая жила изолирована от земли и соседних проводников.

В зависимости от используемой марки кабеля предусмотрены нормативные значения по сопротивлению. Они могут варьироваться, исходя из конкретных климатических условий. Для фиксации показаний используется мегомметр. С целью выявления слабых мест периодически осуществляется контроль указанного значения. Сроки проверки устанавливаются в соответствии с ПУЭ. Внеочередные испытания изоляции осуществляются в следующих случаях:

• при вводе в эксплуатацию;
• после проведения ремонтных работ;
• в случае попадания на защитный слой воды или при его перегреве.

Измерение сопротивления изоляции

Для качественного формирования защитного покрытия токопроводящих жил рекомендуется использовать соответствующие виды изоляционного материала. При этом обязательно соблюдать правила техники безопасности. Для кратковременной изоляции проводников можно воспользоваться скотчем.

Источник

Изоляция силовых кабелей

Электрическим кабелем (от голландского kabel – канат, трос) называют систему гибких изолированных проводников, имеющих кроме собственной изоляции общую изоляцию и защитную оболочку, предохраняющую изоляцию от внешних механических и других воздействий. Впервые электрические провода с гуттаперчевой изоляцией для взрыва морских мин предложил в 1812 году русский ученый и изобретатель П.Л. Шиллинг. В 1841 году в России выдающийся физик и электротехник Б.С. Якоби впервые в мире построил подземную линию электрического телеграфа, для которой он разработал конструкцию кабелей и наладил их производство. Современный электрический кабель это сложное техническое изделие, в котором используются многие достижения науки и техники. Сейчас потребление кабельных материалов в мире составляет 15 млн.т. в год, из них в США-22%, в Китае 12%, в Японии 8%, в остальной Азии 20%, в бывшем СССР 5%, в остальных странах 33%. Рассмотрим устройство кабелей с различными видами изоляции.

На рис.1.10 показан разрез трехжильного силового кабеля с секторными жилами и бумажной изоляцией с вязкой пропиткой [33]. Секторная форма жил позволяет уменьшить наружный диаметр кабеля. Жилы кабеля выполняются из меди или алюминия. Изоляция состоит из двух частей – фазной и поясной. Между жилами кабеля находится двойная фазная изоляция, рассчитанная на линейное напряжение, а между каждой жилой и оболочкой — фазная и поясная. Зазоры между отдельными изолированными жилами заполняется низкокачественной изоляцией (бумажными жгутами). Наибольшее действующее значение рабочей напряженности в кабелях до 10 кВ не превышает значения 2кВ/мм.

Чтобы кабель был гибким, жилы его выполняются из большого числа скрученных тонких проводов. Изоляция кабеля должна быть достаточно гибкой, механически прочной и и иметь высокую электрическую прочность. Последнее особенно важно, так как при уменьшении толщины изоляции повышается гибкость кабеля, уменьшается его вес и стоимость, улучшается теплоотвод и повышается рабочий ток кабеля. Кроме того, высокое значение электрической прочности повышает надежность работы кабеля, а, следовательно, снижает его эксплуатационные расходы, так как на поиск места повреждения кабеля и его устранение затрачивается много времени и средств. В настоящее время срок эксплуатации кабеля должен составлять не менее 25-40 лет. Следует отметить, что фактически кабели служат более длительное время. Например, в Санкт-Петербурге некоторые кабели с бумажно-масляной изоляцией на напряжение 10кВ эксплуатируются более 75 лет.

Рис.1.10. Трехжильный кабель с секторными жилами: 1 – жила; 2 – фазная изоляция; 3 – поясная изоляция; — 4 – наполнитель; 5 – оболочка; 6 – подушка под броней из пряжи; пропитанной битумом; 7 – броня из стальных лент; 8 – наружный защитный покров.

В настоящее время в силовых кабелях высокого напряжения используется бумажно-масляная изоляция. Кабельная бумага отличается от конденсаторной бумаги большей толщиной (80-170мкм) и повышенными механическими характеристиками для большей плотности изоляции при ее намотке. Тангенс угла диэлектрических потерь для непропитанной кабельной бумаги примерно такой же как для непропитанной конденсаторной бумаги и составляет примерно =0,002.

В качестве вязкой пропитки ленточной бумажной изоляции применяются масляно-канифольные или синтетические нестекающие составы повышенной вязкости. Добавление канифоли в нефтяные масла приводит к существенному увеличению вязкости пропитывающего состава. Недостатком таких кабелей является то, что при работе с циклической нагрузкой, вызывающей нагревание и остывание кабеля, в изоляции образуются пустоты, которые снижают электрическую прочность изоляции.

Металлическая оболочка выполняется обычно из свинца или алюминия. Поверх оболочки накладываются защитные покровы, включающее броню из стальных проволок или лент и слои кабельной пряжи из джутового волокна, пропитанного битумными составами с антисептиками.

Описанные кабели применяются до напряжения 35кВ включительно при промышленной частоте и до напряжения 220кВ при постоянном напряжении.

Для напряжений 110-220кВ и даже до напряжений 500кВ промышленной частоты используются маслонаполненные кабели, которые, как правило, выполняются одножильными. В таких кабелях ленточная бумажная изоляция пропитывается маловязким маслом, которое может перемещаться внутри жилы кабеля и находиться под избыточным давлением. Вследствие этого исключается появление в изоляции газовых включений при изменениях температуры, и за счет этого длительная электрическая прочность повышается более чем в 3 раза по сравнению с прочностью изоляции, пропитанной вязкими составами [7,8].

Для поддержания неизменного давления масла в кабеле на кабельной трассе через каждые 1-2,5км устанавливают баки давления, которые присоединяются к кабелю через специальные муфты. Чем больше давление масла, тем выше электрическая прочность кабеля, однако при этом усложняется и упрочняющий покров кабеля. Поэтому маслонаполненные кабели высокого давления (около 1,5 МПа) выполняются в стальных трубах. Такие кабели выпускаются на напряжение до 500кВ. Устройство маслонаполненного кабеля высокого давления показано на рис.8.11. В стальном трубопроводе, заполненном маловязким маслом под давлением 1,5МПа помещаются три круглые жилы с изоляцией, которая пропитана вязким составом. Изоляция покрывается эластичным, герметически плотным слоем, который предотвращает контакт изоляции с маслом в трубе, а также увлажнение изоляции при транспортировке и монтаже. Эластичное покрытие свободно передает изоляции давление масла, заполняющего стальную трубу.

Рис.1.11. Маслонаполненный кабель высокого давления в стальной трубе. 1-жила; 2 – изоляция; 3 – герметизирующие покровы; 4 – полукруглая проволока; 5 – стальная труба; 6- масло; 7 – антикоррозийное покрытие.

Преимущество кабелей в трубе состоит в том, что упрощается конструкция оболочки, воспринимающей давление масла. Однако увеличивается объем работ при прокладке кабельной линии за счет сварки стальных труб и наложения антикоррозийных покрытий. Кроме того, значительно возрастает объем масла, что усложняет систему поддержания избыточного давления. При эксплуатации маслонаполненных кабелей возникают проблемы контроля за состоянием изоляционного масла и защиты кабельной линии от коррозии. Разгерметизация маслонаполненных кабелей высокого давления сопровождается большими объемами вытекаемого кабельного масла, увлажнением изоляции кабеля и, как следствие, значительным объемом восстановительных работ. Поэтому при напряжениях до 220кВ применяют газонаполненные кабели, в которых вместо масла используют сухой очищенный азот при повышенном давлении.

Эти кабели имеют устройство примерно такое же, как и маслонаполненные, но в них используется изоляция с обедненной пропиткой. Преимущество таких кабелей состоит в том, что получается более простая система обеспечения повышенных давлений за счет использования баллонов со сжатым газом. Газонаполненные кабели могут укладываться на трассах с большим уклоном. Но вместе с тем в таких кабелях условия охлаждения хуже, поэтому рабочие токи меньше [7,8]..

Применяются также кабели с элегазовой изоляцией под давлением. Они устроены следующим образом. В стальной трубе на распорках из твердого диэлектрика закреплена токоведущая жила (или три жилы). Линия собирается из таких труб и заполняется элегазом (шестифтористой серой FS₆ ) под давлением. Элегаз негорюч, обладает хорошей теплопроводностью и хорошей дугогасительной способностью. Особенно эффективны такие кабели при сверхвысоких напряжениях, где они могут оказаться экономически более выгодными, чем воздушные линии электропередачи[8]..

В последнее время кабели с бумажно-масляной изоляцией и маслонаполненные кабели заменяются на кабели с полиэтиленовой изоляцией. В конструкции таких кабелей вблизи центральной жилы в области максимальных напряженностей электрического поля предусмотрено расположение слоев с повышенными значениями электрической проводимости и диэлектрической проницаемости (рис.1.12). В этих слоях, соединенных последовательно с основной изоляцией уменьшаются величины напряженностей поля по сравнению с тем случаем, когда у жилы располагается полиэтилен, из которого изготовлена основная изоляция. При этом возрастает надежность всей конструкции, более равномерно нагружаются электрическим полем все участки изоляции. Для производства таких кабелей были созданы специальные машины-экструдеры, которые обеспечивают одновременное нанесение на центральную жилу всех трех слоев системы изоляции. При этом исключаются воздушные включения и примеси. Преимущество кабелей с полиэтиленовой изоляцией по сравнению с кабелями с вязкой пропиткой состоит в том, что они имеют меньшую массу.

Рис.1.12. Схема устройства силового коаксиального кабеля с полиэтиленовой изоляцией (а) и эквивалентная схема соединения элементов его изоляции (б): 1-центральная жила, 2-полупроводящий полиэтилен,3 – полиэтилен с добавкой TiO₂ с повышенной , и , 4 – изоляционный полиэтилен, 5 – наружный экран.

Динамика выпуска кабелей с бумажно-пропитанной изоляцией (БПИ) и полиэтиленовой изоляцией (ПИ) на предприятиях СНГ такова.

Кабели на напряжение 6/1кВ: 1997 г.с БПИ 25%, с ПИ 75%.,2002 г. с БПИ 0%, с ПИ 100%.

Кабели на напряжение 6-35кВ: 1997 г. с БПИ 99,7%, с ПИ 0,3%, планируется к 2005 г с БПИ 70%, с ПИ 30%;.

Перспективным направлением кабельной промышленности является производство кабелей с полиэтиленовой изоляцией на напряжение до 500кВ.

Уже указывалось, что потребление кабельных материалов в мире составляет 15 млн.т. в год. Отходы же кабелей (в том числе вышедших из строя) составляют 5 млн. т. в год. Поэтому остро стоит проблема охраны окружающей среды от этих отходов, их переработки и повторного использования. В Японии в 90-х годах, например, повторно использовали следующие материалы: медь и алюминий -100%, полихлорвинил – 31%, полиэтилен – 17%, сшитый полиэтилен – 50%. В мире разработаны способы переработки отходов пластмассы с помощью дробления и плавления с получением порошкообразного или нефтяного топлива. 1 кг отходов дает 0,6-0,7 кг топлива.

Дата добавления: 2015-04-01 ; просмотров: 2822 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник