Кабели высокого напряжения реферат

Силовые кабели

Классификация силовых кабелей. Значение номинального напряжения. Система маркировки силовых кабелей. Передача электроэнергии переменным током при различных напряжениях. Маслонаполненные и газонаполненные кабели. Силовые кабели с поясной изоляцией.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	16.12.2011
Размер файла	218,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Силовые кабели предназначены для передачи по ним на расстояние электроэнергии, используемой для питания электрических установок. Они имеют одну или несколько изолированных жил, заключенных в металлическую или неметаллическую оболочку, поверх которой в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может иметься соответствующий защитный покров и в необходимых случаях броня.

Силовые кабели состоят из следующих основных элементов: токопроводящих жил, изоляции, оболочек и защитных покровов. Помимо основных элементов в конструкцию силовых кабелей могут входить экраны, нулевые жилы, жилы защитного заземления и заполнители. (Рис. 1)

Рис. 1 — Сечения силовых кабелей.

а) — двужильные силовые кабели с круглыми и сегментными жилами;

б) — трехжильные силовые кабели с поясной изоляцией и с отдельными оболочками;

в) — четырехжильные силовые кабели с нулевой жилой секторной, круглой и треугольной формы

1 — токопроводящая жила

2 — нулевая жила

3 — изоляция жилы

4 — экран на токопроводящей жиле

5 — поясная изоляция

7 — экран на изоляции жилы

10 — наружный защитный покров.

Основу классификации силовых кабелей составляет значение номинального напряжения, при котором кабель может работать длительное время. В соответствии с данной классификацией группу кабелей низкого напряжения составляют кабели, предназначенные для работы в электрических сетях с изолированной и заземленной нейтралью переменного напряжения 1, 3, 6, 10, 20 и 35 кВ, частотой 50 Гц, а также в сетях постоянного напряжения (одно- и двухжильные кабели).

Силовые кабели низкого напряжения выпускаются с бумажной пропитанной, резиновой и пластмассовой изоляцией в одно- двух- , трех- и четырехжильном исполнении . Одно- и трехжильные кабели предназначены для работы в сетях с напряжением 1-35 кВ, а двух- и четырехжильные — с напряжением до 1 кВ. Четвертая жила в кабеле является заземляющей или зануляющей, и поэтому ее сечение, как правило, меньше сечения основных жил. Жилы кабелей низкого напряжения изготовляются из меди и алюминия однопроволочные либо многопроволочные уплотненного типа.

Применение скрученных из отдельных проволок жил силовых кабелей позволяет сохранить их гибкость при больших сечениях.

Система маркировки силовых кабелей отличается достаточной простотой и однозначностью. Согласно этой системе, медные токопроводящие жилы в маркировке кабелей не обозначаются специальной буквой. Наличие алюминиевой жилы обозначается буквой А, которая ставится в начале марки кабеля. Следующая за ней буква указывает на материал изоляции кабеля: П — полиэтилен, В — поливинилхлоридный пластикат, Р — резина, Пс — самозатухающий полиэтилен, Пв — вулканизированный полиэтилен.

Бумажная пропитанная изоляция не имеет буквенного обозначения. Третья буква марки кабеля обозначает тип защитной оболочки: А — алюминиевая, С — свинцовая, П — полиэтиленовая, В — поливинилхлоридная, Р — резиновая, НР — оболочка из резины, не поддерживающей горения. Последние буквы обозначают тип защитного покрытия: Б — броня из двух стальных оцинкованных лет с антикоррозионным защитным покровом, Бн — то же, но не с горючим защитным покровом, Г — отсутствие защитных покровов поверх брони или оболочки, К — броня из круглых стальных оцинкованных проволок с защитным покровом, П — броня из плоских стальных оцинкованных проволок с защитным покровом, Бб — броня из профилированной стальной ленты, Шв (Шп) — защитный покров из выпрессованного шланга из поливинилхлоридного пластиката (полиэтилена).

Силовые кабели с поясной изоляцией выпускаются трехжильного типа с секторными жилами из меди или алюминия в диапазоне сечений 6-240 мм2. В качестве изоляции в них используется кабельная бумага.

На напряжения 20 и 35 кВ изготовляются кабели либо в одножильном исполнении в свинцовой и алюминиевой оболочке с сечением жил 120-300 мм2, либо в трехжильном исполнении, при котором кабель скручивается из трех круглых изолированных бумажной пропитанной изоляцией жил, каждая из которых имеет свинцовую оболочку.

Для передачи электроэнергии переменным током при напряжениях выше 35 до 500 кВ и выше применяют маслонаполненные и газонаполненные кабели. В маслонаполненных кабелях, пропитанных жидким минеральным маслом, предусмотрены каналы для выхода масла при нагревании в специально закрытые резервуары, при остывании масло из этих резервуаров вновь поступает в кабель. Газонаполненные кабели имеют изоляцию из бумаги и заполнены нейтральным газом (азотом и др.) под давлением 0,1—0,3 МПа и более, не оказывающим вредного действия на изоляцию. Свинцовая оболочка кабеля укреплена снаружи стальными или латунными лентами.

силовой кабель ток напряжение

Рис.2. Маслонаполненный кабель высокого давления в стальном трубопроводе.

В маслонаполненных кабелях отечественного производства масло, пропитывающее изоляцию жил кабеля, находится под избыточным давлением (0,3—1,6МПа). Применение кабелей высокого давления наиболее целесообразно при напряжении 220—500 кВ на прямых трассах.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Сравнительные характеристики силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена и кабелей с бумажно-пропитанной и ПВХ изоляцией. Силовые кабели с медными или алюминиевыми жилами, с изоляцией из силанольносшитого полиэтилена, с оболочкой из полиэтилена.

презентация [1,5 M], добавлен 12.02.2016

Использовании для силовых кабелей изоляции из современных полиолефиновых материалов, подвергаемых вулканизации. Обработка полиэтилена на молекулярном уровне. Способы сшивания термопластичных материалов. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена.

презентация [1,2 M], добавлен 20.07.2015

Силовые кабели и провода — обмоточные, установочные, монтажные: технические требования, назначение, маркировка и применение. Изолирующие материалы, применяемые для монтажных проводов. Маркировка проводов по ГОСТу. Контрольный и специальные кабели.

реферат [60,6 K], добавлен 06.05.2008

Устройство подземного электроснабжения шахты. Магнитные пускатели. Выбор пускателей и уставок их защиты от токов короткого замыкания. Виды шахтных силовых кабелей, их назначение, монтаж, демонтаж и ремонт. Распределительные высоковольтные устройства.

дипломная работа [3,1 M], добавлен 24.05.2012

Общая характеристика кабелей, проводов и шин, виды электропроводок и технология их монтажа. Классификация кабелей и кабельных сетей по конструктивным признакам, способы прокладки. Условия, определяющие выбор кабелей, выполнение сетей шинопроводами.

реферат [5,0 M], добавлен 20.10.2009

Использование для силовых кабелей изоляции из современных полиолефиновых материалов, подвергаемых вулканизации. Ухудшение механических свойств при температурах, близких к температуре плавления. Основные способы сшивания термопластичных материалов.

презентация [1,2 M], добавлен 07.11.2013

Классификация силовых кабелей. Конструкция жил силовых кабелей. Маркировка силовых кабелей. Прокладка кабельных линий на эстакадах. Рекомендуемые способы применения маслонаполненных кабелей. Электрический расчет маслонаполненного кабеля низкого давления.

курсовая работа [1,8 M], добавлен 13.06.2012

Источник

Кабеля и провода для электроэнергетических систем

Самонесущие изолированные провода и волоконно-оптические кабели, которые начинают применяться в электроэнергетике. Прокладка в кабельных сооружениях (каналах, туннелях, эстакадах), производственных помещениях и на ТЭЦ. Производство силовых кабелей.

Рубрика	Физика и энергетика
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	07.03.2016
Размер файла	1,8 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Кабеля и провода для электроэнергетических систем

В электроэнергетических системах применяются почти все известные виды кабельной продукции, однако базовыми, которые и будут рассмотрены ниже, являются силовые кабели и частично провода для воздушных линий электропередачи (ЛЭП). Будут также рассмотрены самонесущие изолированные провода и волоконно-оптические кабели, которые начинают применяться в электроэнергетике.

Силовые кабели предназначаются для передачи и распределения электрической энергии и являются одним из важнейших видов кабельных изделий. Классификацию силовых кабелей принято проводить по значению напряжения электрических сетей, в которых они используются. Примеры конструкций силовых кабелей различного напряжения приведены на рис. 10.I.

Силовые кабели низкого напряжения (до 1 кВ)

Преимущественно эти кабели применяются в трехфазных системах с заземленной нейтралью при напряжении 220/380 В и изготовляются в основном в четырехжильном исполнении (три фазных проводника и один нулевой для соединения с заземленной нейтралью — рис. 10.1), хотя выпускаются и трехжильные кабели. В качестве электрической изоляции жил и защитных оболочек кабелей применяются пластмассы преимущественно на основе поливинилхлоридных (ПВХ) пластикатов. Форма токопроводящих жил чаще всего секторная, так как она позволяет получить компактную и соответственно экономичную конструкцию кабеля. Однако силовые кабели такого типа выпускаются и с круглыми жилами. Материал жил — медь.

По условиям эксплуатации кабели разделяются на две группы:

· а) для подземной прокладки;

· б) для прокладки в кабельных сооружениях (каналах, туннелях, эстакадах), производственных помещениях, в том числе на ТЭЦ, АЭС и других объектах (прокладка в воздухе).

Кабели для подземной прокладки в городских условиях применяются для подвода питания к жилым и производственным зданиям от квартальных подстанций 10/0,4 кВ, для уличного освещения. Из-за высокой насыщенности грунтов растворами хлоридов в ряде регионов России в последние годы ориентируются на применение кабелей с медными токопроводящими жилами, так как алюминиевые жилы кабелей (особенно для уличного освещения) разрушаются за счет диффузии хлоридов через ПВХ-оболочку и изоляцию, а для подвода питания к жилым домам преимущественно используются кабели с пропитанной бумажной изоляцией в свинцовой коррозионно-стойкой оболочке.

Перспективными являются конструкции кабелей низкого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена (ПЭ) с повышенной нагрузочной способностью по сравнению с ПВХ-изоляцией (примерно на 17 %), в том числе коррозионно защищенные кабели для подземной прокладки в агрессивных грунтах. Коррозионная защита кабелей обеспечивается применением полиэтиленовой изоляции и оболочки, имеющих пониженные коэффициенты диффузии водных растворов, в 8—10 раз меньшие по сравнению с ПВХ-изоляцией.

Условия эксплуатации кабелей, прокладываемых в кабельных сооружениях, накладывают требования по пожаробезопасности к конструкциям кабелей и применяемым материалам. По условиям пожаробезопасности кабели классифицируются по пяти группам в соответствии со схемой, показанной на рис. 10.2.

Силовые кабели среднего напряжения

Эти кабели применяются в распределительных сетях с изолированной нейтралью на напряжения 6, 10, 20 и 35 кВ. Основным напряжением распределительных сетей энергосистем России и стран СНГ является напряжение 10 кВ. В качестве электрической изоляции кабелей среднего напряжения применяется бумажная пропитанная и пластмассовая изоляция.

Силовые кабели с пропитанной бумажной изоляцией на напряжение 6 и 10 кВ изготовляются трехжильными. В качестве фазной и поясной изоляции применяется бумага, пропитанная маслоканифольным составом. Такие кабели выпускаются с медными и алюминиевыми жилами секторной формы. Для защиты гигроскопичной изоляции в конструкции кабеля предусмотрена металлическая оболочка из свинца или алюминия. Поверх металлических оболочек накладываются защитные покровы для механической и коррозионной защиты. Конструкция трехжильного кабеля с поясной изоляцией показана на рис. 10.3.

Производство силовых кабелей с пропитанной бумажной изоляцией в России было начато в начале XX в. Поэтому в крупных энергосистемах находится значительная доля кабелей подземной прокладки, практически выработавших ресурс. Соответственно, удельная повреждаемость таких кабелей (число отказов на 100 км в год) имеет повышенные значения. Наибольшие показатели по удельной повреждаемости приходятся на кабели в алюминиевых оболочках из-за их коррозионного разрушения (доля кабелей в алюминиевых оболочках составляет около 50 %). Показатель удельной повреждаемости имеет тенденцию к повышению с 1972 г. Он растет и в настоящее время. Это свидетельствует о деградации распределительной системы на напряжение 10 кВ. Поэтому в последние годы принято генеральное направление на применение для распределительных сетей среднего напряжения современных кабелей с изоляцией из сшитого ПЭ, допускающего повышенные температуры эксплуатации (табл. 10.1).

Таблица 10.1 Основные термические параметры силовых кабелей среднего напряжения с пропитанной бумажной изоляцией и изоляцией из сшитого ПЭ провод электроэнергетика оптический

Длительно допустимая рабочая температура, °С

Максимально допустимая температура при перегрузках, °С

Максимально допустимая температура при КЗ, °С

За счет повышения рабочих температур изоляции из сшитого ПЭ длительно допустимые токи нагрузки кабелей увеличиваются на 17 % при прокладке в земле и на 20 % при прокладке в воздухе по сравнению с кабелями с пропитанной бумажной изоляцией.

Повышение теплостойкости сшитого ПЭ достигается за счет поперечной сшивки линейных молекул ПЭ через атомы углерода или цепочки кремний—кислород.

Кабели среднего напряжения с изоляцией из сшитого ПЭ получили широкое распространение с 80-х годов XX в. в промышленно развитых странах (США, Япония, Франция, Германия и др.), где они полностью вытеснили кабели с пропитанной бумажной изоляцией в свинцовых оболочках.

Однако следует учитывать, что к технологии изготовления и конструкции таких кабелей предъявляются высокие требования. Это необходимо, чтобы исключить возникновение и развитие в полиэтиленовой изоляции так называемых «водных триингов» — древовидных образований или образований других форм, способных привести при эксплуатации к пробою кабеля.

Изоляция из сшитого ПЭ не должна содержать воздушных, газовых и других инородных включений (допускаются включения только на микронном уровне). Способ изготовления и конструкция кабеля должны обеспечивать отсутствие влаги в изоляции для предотвращения роста водных триингов. Макро- и микроструктура экструдированной ПЭ-изоляции не должна содержать слабых в электрическом отношении участков, в изоляции не должны возникать значительные механические напряжения. Уровень технологической культуры и контроль качества при изготовлении кабелей должны удовлетворять строгим нормам и обеспечиваться соответствующими техническими средствами: системой контроля и регулирования геометрии кабеля, системой контроля чистоты ПЭ и т.п.

На рис. 10.4 показана типовая конструкция одножильного кабеля с ПЭ-изоляцией на напряжение 10 кВ. Конструкция препятствует росту водных триингов в радиальном и осевом направлении при работе в увлажненных грунтах.

Силовые кабели высокого напряжения

К этому классу относятся кабели на напряжение 110, (150), 220, (380) и 500 кВ применительно к номинальным напряжениям систем электропередачи, принятых в России и странах СНГ. Напряжения 150 и 380 кВ используются в отдельных случаях.

Кабели предназначены для передачи крупных мощностей электроэнергии (60—620 MB · А) на указанных напряжениях. Области применения кабелей следующие:

· глубокие вводы к центрам потребления электроэнергии в условиях крупных городов (применяются кабели на напряжение 110—220 кВ для питания районных городских подстанций);

· выводы мощности с крупных гидро- и тепловых электростанции преимущественно при напряжениях 220 и 500 кВ;

· питание энергоемких производственных комплексов (автозаводы, металлургические и химические предприятия).

К электрической изоляции кабелей высокого напряжения предъявляются высокие требования в части электрической прочности, высокой надежности в течение длительных сроков службы (35 и более лет). Напряженности электрического поля в изоляции таких кабелей составляют от 7 до 15 кВ/мм, т.е. являются наиболее высокими по сравнению с напряженностями поля в любых электротехнических аппаратах и устройствах. Напряженность электрического поля является одним из главных параметров, обеспечивающих приемлемые конструктивные размеры (диаметры) кабелей. Высокие рабочие напряженности электрического поля ставят серьезные научно-технические проблемы с точки зрения обеспечения высокого ресурса работы кабелей. Эти проблемы успешно решены для двух видов электрической изоляции кабелей: бумажно-пропитанной, работающей под избыточным давлением масла (маслонаполненные кабели — МНК) и из сшитого ПЭ с применением соответствующих технологий, обеспечивающих чистоту и требуемое качество изоляции.

В конструкциях и технологии изготовления МНК приняты меры для обеспечения надежной работы изоляции при высоких напряженностях электрического поля:

· изоляция кабеля в процессе эксплуатации находится под постоянным избыточным давлением изоляционного масла для предотвращения частичных разрядов в структуре изоляции;

· технология изготовления кабеля предусматривает тщательную термовакуумную обработку изоляции и масла для обеспечения минимальных диэлектрических потерь в изоляции, которые определяют высокий ресурс работы кабеля.

На рис. 10.5 приведена конструкция МНК низкого давления, а на рис. 10.6 — МНК высокого давления в стальной трубе.

Кабели высокого напряжения со сшитой ПЭ-изоляцией имеют ряд важных преимуществ в эксплуатации по сравнению с МНК:

· не требуют систем подпитки маслом и сигнализации давления, что снижает трудоемкость обслуживания и капитальные затраты на сооружение кабельных линий;

· позволяют осуществлять прокладку без ограничения разностей уровней на трассе;

· снижают трудоемкость монтажных работ при сооружении кабельных линий;

· экологически безопасны (отсутствует утечка масла в грунт, что наблюдается при эксплуатации МНК);

· имеют повышенную нагрузочную способность и стойкость к токам короткого замыкания за счет более высокой теплостойкости изоляции из сшитого ПЭ по сравнению с пропитанной бумагой.

Напряженность электрического поля в пластмассовой изоляции находится на уровне напряженности в бумажно-пропитанной изоляции и составляет от 6 до 15 кВ/мм в зависимости от номинального напряжения кабелей. Типовая конструкция кабеля высокого напряжения с изоляцией из сшитого ПЭ показана на рис. 10.7.

Силовые кабели на высокое постоянное напряжение

Несмотря на все достоинства кабелей переменного напряжения, имеется по крайней мере одна область, где их использование практически невозможно, а именно — передача электроэнергии на большие расстояния.

Зарядный ток Iз (ток утечки через изоляцию кабеля) уменьшает передаваемую мощность, причем значение Йз, а значит, и отбираемой мощности пропорционально длине ? кабельной линии:

где U — фазное напряжение;

щ — угловая частота;

C0 — электрическая емкость фазы кабеля на единицу длины.

По достижении некоторой, так называемой критической длины ?кр ток Iз окажется равным допустимому току нагрузки на кабель, что сделает передачу энергии невозможной. Значения ?кр ориентировочно составляют несколько десятков километров.

Для кабелей постоянного тока Iз = 0, что и делает их привлекательным и часто единственно возможным техническим решением для передачи энергии на большие расстояния, в первую очередь — при пересечении больших водных пространств.

На сегодняшний день единственной изоляцией, успешно применяемой для данных изделий, является традиционная, т.е. бумажная, пропитанная вязким составом или маслом под давлением. Попытки использовать для кабелей постоянного тока пластмассовую изоляцию до сих пор успешными не были. Причина заключается в том, что при действии постоянного напряжения на пластмассовую изоляцию в последней под действием объемных зарядов формируется крайне неблагоприятное распределение электрического поля. Напряженности оказываются настолько большими, что даже при умеренных значениях напряжений в изоляции быстро развивается электрический пробой, т.е. электрическая прочность пластмассовой изоляции при постоянном напряжении оказывается низкой.

Длительно допустимые рабочие напряженности электрического поля для кабелей постоянного тока значительно выше, чем для кабелей переменного тока, и составляют 30 кВ/мм для кабелей с вязкой пропиткой и 40 кВ/мм для МНК.

Помимо фактического отсутствия ограничений по длине передачи кабели постоянного тока имеют целый ряд преимуществ по сравнению с кабелями переменного тока. Это более высокая надежность, обусловленная отсутствием некоторых механизмов старения, присущих изоляции, работающей при переменном напряжении, возможность реверса потока мощности и передачи очень больших мощностей. Указанные преимущества весьма существенны для России, которая отличается большими пространствами, значительной неравномерностью размещения источников и потребителей электроэнергии, а также большим экспортом энергии.

Несмотря на все перечисленные преимущества, широкое применение передачи постоянного тока сдерживается тем фактором, что сейчас производство и применение электроэнергии основано на системах и оборудовании переменного напряжения. Это требует оснащения каждой ЛЭП постоянного тока преобразовательной и инверторной подстанциями, что резко удорожает передачу. Поэтому кабели постоянного тока используются практически лишь там, где без них нельзя обойтись, в первую очередь в тех случаях, когда ЛЭП должна пересекать большие водные пространства.

Провода для воздушных линий электропередачи

Для воздушных линий электропередачи на напряжение 35—1150 кВ применяются неизолированные алюминиевые и сталеалюминиевые провода. Основные конструкции этих проводов показаны на рис. 10.10. Алюминиевые и сталеалюминиевые провода являются многопроволочными, причем алюминиевые проволоки определяют электрические характеристики провода, а стальной сердечник обеспечивает механические характеристики. Многопроволочный сердечник состоит из стальных оцинкованных проволок и покрывается слоем нейтральной смазки.

Чем больше наружный диаметр провода, тем выше потери на коронный разряд. Поэтому для напряжений, превышающих 220 кВ, приходится выбирать провода большего сечения по сравнению с оптимальным, что несколько ухудшает экономические показатели ЛЭП. Для уменьшения потерь при передаче электроэнергии в ЛЭП обычно используется расщепление фаз, которое не связано с изменением конструкции проводов.

При воздействии агрессивной атмосферы или атмосферы с повышенной влажностью возможна интенсивная коррозия алюминиевых и сталеалюминиевых проводов, что приводит к выходу из строя ЛЭП за 4—8 лет. Поэтому для повышения срока службы проводов в таких условиях эксплуатации на поверхность стального сердечника и по повивам алюминиевой проволоки наносится специальная защитная смазка, обычно на основе углеродных материалов.

Кроме алюминиевых и сталеалюминиевых проводов в ЛЭП используются также провода из сплавов алюминия, которые при достаточно высокой электрической проводимости имеют высокие механические характеристики, позволяющие в ряде сплавов отказаться от применения стального сердечника и уменьшить массу проводов.

Алюминиевые сплавы на основе Al-Mg-Si достаточно широко применяются за рубежом для изготовления проводов для воздушных ЛЭП. Химический состав сплавов и их свойства в стандартах разных стран различаются незначительно. За базовые сплавы принимаются обычно сплавы по стандарту США, имеющие цифровое обозначение 6101 и 6201. В отечественной практике используются провода из упрочненного сплава сечением до 185 мм 2 двух модификаций: провода из нетермообработанного сплава с пониженным уровнем прочностных характеристик и провода из термообработанного сплава, разрывная прочность и электрическое сопротивление которых соответствуют требованиям стандарта Международной электротехнической комиссии. Однако применение их в отечественной практике ограничено. В то же время сравнение характеристик сталеалюминиевых проводов и проводов из алюминиевого сплава свидетельствует в пользу последних. Так, если сравнивать сталеалюминиевые провода с номинальным сечением по алюминию 525 мм 2 и заменяющего его аналога — провода из упрочненного алюминиевого сплава сечением 585 мм 2, то провод из сплава алюминия имеет массу на 20 % меньше, разрывное усиление на 18 % выше и электрическое сопротивление на 5 % ниже. При этом экономическая эффективность достигается за счет увеличения длины пролетов и уменьшения количества опор на ЛЭП.

Самонесущие изолированные провода (СИП) применяются для воздушных распределительных сетей низкого и среднего напряжения взамен неизолированных алюминиевых и сталеалюминиевых проводов. Базовая конструкция провода на низкое напряжение: пучок скрученных изолированных светостабилизированным сшитым ПЭ фазных проводников с несущим нулевым проводом и проводом меньшего сечения для уличного освещения (рис. 10.11). Несущий нулевой провод выполняется из алюминиевого сплава на базе Al-Mg-Si с разрывной прочностью на единицу сечения не менее 295 МПа (для сравнения — разрывная прочность алюминия около 165 МПа). Провод подвешивается на опорах ЛЭП. СИП на напряжения 10—20 кВ имеет токопроводящую жилу из алюминиевого сплава и изоляцию из светостабилизированного сшитого ПЭ.

Эксплуатационные преимущества изолированных самонесущих проводов по сравнению с неизолированными:

· повышенная надежность в эксплуатации за счет значительно меньшей вероятности короткого замыкания (проводники фаз изолированы);

· стойкость к атмосферным воздействиям (гололед, ветровые нагрузки);

· снижение индуктивного сопротивления в 3,5 раза, что позволяет сократить потери электроэнергии и увеличивает токи нагрузки;

· защита зеленых насаждений (не требуется вырубки деревьев и кустарников по трассе прокладки).

Волоконно—оптические кабели для подвески на воздушных ЛЭП

В последние 10—15 лет в мировой практике начали широко использоваться волоконно-оптические кабели связи, которые по сравнению с традиционными медными имеют ряд преимуществ:

· возможность передачи огромного потока информации;

· высокая защищенность от внешних электромагнитных помех;

· экономия меди и других материалов, так как один волоконно-оптический кабель заменяет несколько медных;

· малое ослабление передаваемого сигнала и независимость его от частоты в широком диапазоне частот.

Наиболее широко применяемое в кабелях одномодовое оптическое волокно (волокно, по которому может распространяться только один тип электромагнитной волны) имеет сердечник диаметром 6—10 мкм, по которому в виде луча и распространяется сигнал. Оболочка (наружный диаметр обычно 125 мкм) лишь создает лучшие условия отражения на границе сердечник—оболочка и защищает от излучения энергии (потерь) в окружающее пространство. Если при передаче информации по электрическим кабелям связи необходимо устанавливать усилители через несколько километров, то при передаче сигнала по волоконно-оптическим кабелям расстояние между усилителями составляет 120 км и более.

Идея использования подвесных волоконно-оптических кабелей в ЛЭП возникла в связи с тем, что ЛЭП уже существуют, их характеристики, и возможности хорошо изучены, они обладают высокой надежностью. Прокладка же отдельно волоконно-оптических кабелей обходится значительно дороже, в ряде случаев вообще невозможна, например, в горных районах или других труднодоступных местах.

Современные подвесные волоконно-оптические кабели в основном разделяются на следующие типы.

а) встроенные в грозозащитный трос (в России принята аббревиатура ОКГТ, за рубежом OPGW). Конструкции таких кабелей показаны на рис. 10.12. В мировой практике 80—90 % всех подвесных волоконно-оптических кабелей, совмещаемых с ЛЭП, встраиваются в грозозащитный трос. В центре троса располагается модуль, внутри которого и находятся оптические волокна. Как правило, модуль представляет собой пластмассовую или металлическую трубку. Центральный элемент может быть многомодульным, т.е. несколько модулей скручиваются вместе, образуя повив, обычно вокруг силового элемента. Во всех таких кабелях поверх трубки с оптическими волокнами расположены один или два повива металлических проволок, образующих трос. Проволоки могут быть стальные; стальные, плакированные алюминием; из алюминиевого сплава; алюминиевые. В двухповивном тросе внешний повив состоит из проволок повышенной электропроводности, а внутренний — из проволок с высокой механической прочностью. Проволоки внутреннего повива, обеспечивающие механическую прочность троса, защищены от воздействия при ударах молнии. Во внешнем повиве температура проволок в этом случае повышается, но внутренний повив не испытывает этих воздействий и как бы экранирует от нагрева оптические модули. В одноповивном тросе сочетаются оба типа проволок;

б) самонесущие с тросом или периферийным несущим элементом. Одна из конструкций таких самонесущих кабелей — это так называемый кабель восьмерочного типа, когда в поперечном сечении форма кабеля образует цифру «8», а сердечник кабеля и стальной несущий трос заключены в общую полиэтиленовую оболочку. Оптическая часть кабеля фактически удерживается за счет силового элемента, в качестве которого используются пруток из стеклопластика и высокопрочные нити из ароматического полиамида (типа кевлар). Эти кабели крепятся с помощью спиральных зажимов, которые представляют собой проволочные спирали, навиваемые на кабель;

в) навиваемые на фазный провод либо на грозозащитный трос (навивные). В качестве модификации таких кабелей можно рассматривать волоконно-оптические кабели, прикрепляемые к грозозащитному тросу путем обмотки лентой или посредством специальных бандажей. Это наименее распространенный волоконно-оптический кабель, хотя внешне наиболее простой. Основная проблема таких кабелей — взаимное влияние кабеля и троса (или провода), на который он навивается, при нагреве. Нагрев при коротких замыканиях может быть весьма значительным (200°С и более), и за счет разности коэффициентов температурного расширения натяжение кабеля будет ослабевать. Есть и некоторые другие проблемы (гололед, воздействие вибраций и т.п.).

В целом совершенно очевидно, что использование волоконно-оптических кабелей в энергосистемах будет расширяться, как это сделано и делается за рубежом.

Сверхпроводящие кабели для линий электропередачи — кабели будущего

Идея создания сверхпроводящих кабелей для передачи электроэнергии возникла вскоре после открытия явления сверхпроводимости в 1911 г. В упрощенном виде явление сверхпроводимости в металлах можно представить следующим образом. Между электронами как между одноименно заряженными частицами действуют кулоновские силы отталкивания. Однако при сверхнизких температурах для сверхпроводящих материалов (а это 27 чистых металлов и большое количество специальных сплавов и соединений) характер взаимодействия электронов между собой и с атомной решеткой существенно видоизменяется. В результате становится возможным притягивание электронов и образование так называемых электронных (куперовских) пар. Возникновение этих пар, их увеличение, образование «конденсата» электронных пар и объясняет появление сверхпроводимости. С повышением температуры часть электронов термически возбуждается и переходит в одиночное состояние. При некоторой так называемой критической температуре все электроны становятся нормальными и состояние сверхпроводимости исчезает. То же происходит и при повышении напряженности магнитного поля. Критические температуры сверхпроводящих сплавов и соединений, используемых в технике, составляют 10—18 К, т.е. от -263 до -255°С.

Первые проекты, экспериментальные модели и опытные образцы таких кабелей были реализованы лишь в 70—80-е годы XX в. К этому времени из всех возможных вариантов возобладала концепция полностью гибкого кабеля в гибких гофрированных криостатирующих оболочках. В качестве сверхпроводника использовались ленты на основе интерметаллического соединения ниобия с оловом, охлаждаемые жидким гелием.

В 1986 г. было открыто явление высокотемпературной сверхпроводимости, и уже в начале 1987 г. были получены проводники такого рода, представляющие собой керамические материалы, критическая температура которых была повышена до 90 К. Примерный состав первого высокотемпературного сверхпроводника YBa2Cu3O7-д (д

Источник