Силовые высоковольтные кабели с бумажной изоляцией в свинцовой оболочке и кабельные муфты
Силовые кабели предназначаются для передачи и распределения электроэнергии по району и для подводки ее к токоприемникам.
Хотя кабельные более дорогие в процессе прокладки, чем воздушные линии, они все чаще используются в качестве приоритетного решения. Сегодня высоковольтные кабели в основном эксплуатируются на уровнях напряжения 380 кВ, 110 кВ, 35кВ, 20 кВ, 10 кВ и 400 В.
В то время как сегодня производятся почти только кабели с пластиковой изоляцией и оболочкой из сшитого полиэтилена, классический высоковольтный кабель представляет собой так называемый бумажный свинцовый кабель.
Кабели из сшитого полиэтилена начали широко прокладывать еще до 1980-х годов, хотя в некоторых странах этот процесс начался позже. Одна особенно примечательная особенность этого уровня напряжения — огромное разнообразие альтернативных типов полимерных кабелей.
Силовые кабели с бумажной изоляцией (слева) по сравнению с кабелем из сшитого полиэтилена
Кабели силовые с пропитанной бумажной изоляцией
Свинцовые кабели с бумажной изоляцией имеют практически одинаковую базовую структуру для уровней напряжения от 400 В до 35 кВ. Они использовались для передачи энергии с момента появления систем первого электроснабжения в конце XIX века.
Бронированный силовой кабель в свинцовой оболочке начала XX века
Для рабочего напряжения до 35 кВ включительно такие кабели изготавливались с изоляцией из пропитанной масло-канифольным составом кабельной бумаги в свинцовой оболочке и броне в зависимости от условий прокладки.
Кабели и провода, прокладываемые на кораблях, применяемые в добывающей и обрабатывающей промышленности и в сельском хозяйстве, делались преимущественно с резиновой или пластмассовой изоляцией в гибком шланге из резины или полихлорвинила.
По числу жил различают силовые кабели: одно-, двух-, трех- и четырехжильные. Токопроводящие жилы могут быть одно и многопроволочные, а по форме — круглые, секторные, сегментные и овальные.
Как уже было сказано выше, трехжильный освинцованный кабель на напряжение до 6 кВ появился в конце XIX века. Сначала это был кабель с круглыми медными жилами, толстым слоем бумажно-пропитанной изоляции на жилах и такой же толщины общим (поясным) слоем изоляции поверх скрученных вместе изолированных жил, т. е. под свинцовой оболочкой.
Пример свинцового кабеля на рекламе Kabelwerke Brugg с 1927 года
Прокладка кабеля напряжением 30 кВ в Германии в 1928 году
Развитие силового кабеля шло по линии повышения рабочего напряжения кабеля и надежности его работы, однако, не за счет дальнейшего увеличения толщины изолирующего слоя, а за счет повышения качества и улучшения использования изолирующего материала в кабеле.
Улучшение экономических показателей кабеля, т. е. в первую очередь снижение его стоимости, определялось экономией основных материалов за счет лучшего их использования и улучшения технологического процесса (сокращение производственного цикла, снижение отходов и брака в производстве).
В двадцатых годах XX века круглые жилы в многожильных силовых кабелях были заменены жилами сегментной и секторной формы, так как уровень кабельного производства настолько повысился к этому времени, что появилась возможность изготовлять надежные в эксплуатации силовые кабели с жилами некруглой формы до 10 кВ включительно.
Основным типом силового кабеля с бумажной пропитанной изоляцией является кабель с секторными жилами.
Этот кабель имеет слой изоляции на каждой жиле (фазовая изоляция) и общий слой изоляции поверх трех скрученных вместе изолированных жил (поясная изоляция). Такой кабель называется кабелем с поясной изоляцией или по виду электрического поля в нем — кабелем с нерадиальным полем, а по типу пропитки — кабелем с вязкой пропиткой.
Для обозначения кабеля этого типа употребляются условные обозначения (марки) в зависимости от рода брони и наружного покрова, например:
- СГ— кабель без брони и каких-либо покровов поверх свинца,
- СА — поверх свинцовой оболочки наложен слой асфальта,
- СБ — поверх свинца наложена броня из двух стальных лент и покров из пропитанной битумом кабельной пряжи (джута),
- СБГ — то же, что и в предыдущей конструкции, но без джутового покрова поверх брони,
- ОП и СK — кабель с броней из плоских или круглых проволок.
Первая буква марки указывает на наличие оболочки, а последняя — на род защитных покровов.
С целью экономии свинца за счет уменьшения диаметра в многожильных силовых кабелях (двух-, трех- и четырехжильных) токопроводящие жилы кабеля делают не круглой, а секторной или сегментной формы.
Трехжильный кабель с секторными жилами имеет примерно на 15% меньший диаметр, чем кабель с круглыми жилами такого же сечения. Экономия на свинце, полученная в результате введения секторных жил, в трехжильных кабелях в среднем может быть оценена в 20%.
Жилы трехфазного кабеля могут иметь форму овала, приближающегося к эллипсу. Преимущество такой формы жилы состоит в том, что овальная жила не имеет таких острых углов, как секторная жила.
Применение жилы овальной формы в кабелях высокого напряжения 35 кВ может обеспечить до некоторой степени компенсацию тепловых изменений пропитывающего состава в изолирующем слое кабеля и тем самым повысить качество кабеля.
Основными изолирующими материалами, из которых на кабельном заводе изготовляется изолирующий слой силового кабеля, являются кабельная бумага и прочитывающий состав.
Пропитка бумажного слоя кабеля производится с целью замены воздуха в бумаге и между слоями бумажных лент более прочным в электрическом отношение минеральным маслом или каким-либо другим пропитывающим составом.
Роль бумаги состоит не только в том, что она удерживает пропитывающий состав. Наличие бумаги в изолирующем слое кабеля дает возможность получить изолирующий слой, пробивная прочность которого примерно в 3 раза превышает пробивную прочность пропитывающего состава.
Кабельная бумага, применяемая для изготовления изолирующего слоя силовых кабелей, должна обладать определенными механическими свойствами, обеспечивающими плотное наложение бумажных лент на жилу кабеля, физическими свойствами, необходимыми для правильного проведения процесса пропитки, и не должна содержать примесей, понижающих электрические свойства бумаги после пропитки.
Конструкция кабеля 20 и 35 кВ с поясной изоляцией не может обеспечить достаточной надежности в эксплуатации главным образом из-за наличия тангенциальных составляющих градиента в изоляции кабеля, вызванных нерадиальностью электрического поля.
На это напряжение применяется конструкция с тремя скрученными вместе освинцованными жилами в общей ленточной броне, условно обозначаемая маркой ОСБ. Эта конструкция впервые была предложена в 1923 г. С А. Яковлевым и С М. Брагиным.
Высоковольтный кабель на напряжение выше 20 кВ всегда изготовливался по типу одножильного кабеля, т. е. с радиальным электрическим полем, так как в этом случае надежность работы кабеля при высоком, напряжении имеет особо важное значение.
Для 110 и 220 кВ преимущественно применялись кабели маслонаполненного типа главной особенностью которых является то, что бумажная изоляция этого кабеля пропитывается маловязким минеральным маслом, которое может легко перемещаться вдоль кабеля по центральной полой жиле под влиянием создаваемого в кабеле избыточного давления.
При изменении температуры кабеля легкоподвижное масло позволяет компенсировать с помощью подпитывающей аппаратуры температурные изменения объема в изолирующем слое, которые в кабеле с вязкой пропиткой приводят к образованию пустот и пробою.
Наличие полой жилы дает возможность высушить и про питать кабель в производстве так, что в нем практически не остается никаких пузырьков и включений газа.
По изготовлении кабель наматывается на барабан и присоединяется к специальному бачку с маслом, находящемуся под некоторым положительным давлением. Благодаря такому устройству в кабеле не образуются газовые включения даже при значительных изменениях температуры.
Современный кабель ОСБ-35 3х120 на напряжение 35 кВ
Чтобы кабели можно было соединить с другим оборудованием или друг с другом, предусмотрены кабельные наконечники и соединительные муфты.
Поскольку кабели изготавливаются ограниченной длины, необходима соединительная арматура — так называемые кабельные муфты. Задача кабельной муфты — соединить два конца кабеля друг с другом.
Демонстрационный образец кабельной муфты на 30 кВ из музея в Лейпциге, который в открытом состоянии показывает, как устроено такое кабельное соединение:
Прямое соединение алюминиевого проводника сваривается и обрабатывается алюминиевым напильником. В случае медных проводников так называемые паяльные втулки помещаются на жилы кабеля и припаиваются.
Оголенные металлические жилы вручную оборачивают масляной бумагой шириной от 10 до 30 мм до тех пор, пока толщина изоляции не будет в 2,5 раза больше толщины изоляции кабеля.
Перед намоткой кабельный компаунд и бумагу необходимо нагреть до 130 градусов для того что бы выкипела влага. Для этого использовались открытые печи на древесном угле. Конечно, это было возможно только на открытом воздухе.
Чтобы влага не проникала в гильзы, используется заводская внутренняя гильза из свинца или оцинкованной стали для соединения свинцовых оболочек и их плотной пайки.
Незадолго до окончания процесса пайки в отверстие заливается кабельный компаунд, чтобы избежать образования воздушных карманов.
При проведении процесса пропитки силового кабеля должны быть приняты все меры к тому, чтобы испарить до пропитки оставшуюся в изолирующем слое влагу и наиболее полно пропитать весь изолирующий слой кабеля, сведя до минимума воздушные включения, которые могут образоваться в изолирующем слое во время п ропитки.
Пропитывающий состав должен подвергаться периодической очистке от механических примесей, вакуумной обработке для удаления влаги, приобретенной в процессе пропитки кабеля, и дегазации для удаления растворенного в нем газа (воздуха).
Прежде чем так называемая «свинцовая внутренняя втулка» будет заключена в литой стальной корпус и заполнена изоляцией из смолы, необходимо выполнить металлические соединения между арматурой из стальной полосы и свинцовой оболочкой.
После охлаждения не менее 3 часов установленная розетка может использоваться в течение очень долгого времени (30 лет и более).
Подробнее про устройтсво и технологию монтажа кабельных муфт для силовых кабелей смотрите здесь: Соединительные муфты для силовых кабелей
Источник
Тип кабелей силовых бумажный
Для грамотного выбора термоусаживаемых муфт надо знать тип кабеля, на которые эти термоусаживаемые муфты планируется монтировать. Название кабеля — аббревиатура, каждая буква и цифра которой говорит о характеристиках изделия. В статье расшифровываются буквы и цифры в маркировке кабеля.
Кабели с бумажной пропитанной изоляцией бывают одно-, трех- и четырехжильными. Здесь стоит отметить, что одножильные и четырехжильные кабели изготавливают только на напряжение 1 кВ, а трехжильные используются на напряжение 1; 3; 6 и 10 кВ. В кабелях на напряжения 1–10 кВ применяются секторные токопроводящие жилы и нет экранов на изоляции. Это уменьшает наружный диаметр на 15–25% и снижает стоимость.
Что касается напряжений 20 и 35 кВ, для них используются конструкции кабелей с отдельно экранированными жилами и радиальным электрическим полем. В российской кабельной промышленности используют кабели с отдельно освинцованными жилами.
Как уже писалось выше, чтобы понять, к какому типу относится тот или иной кабель, надо знать, что означают буквы и цифры в маркировке. Буквы в названии кабеля указывают на конструктивные особенности или, реже, назначение. Цифры означают количество и площадь сечения фаз кабеля, а также класс напряжения, для которого этот кабель предназначается.
У силовых кабелей с бумажной пропитанной изоляцией на напряжения 1; 3; 6; 10; 20 и 35 кВ буква «А» в начале маркировки означает, что жила из алюминия, отсутствие буквы «А» указывает на медные жилы.
Буква «С» в обозначении кабеля указывает на наличие свинцовой оболочки. Материал для таких оболочек — либо чистый свинец, либо свинцово-сурьмянистые сплавы, которые имеют повышенные механическую прочность и вибростойкость по сравнению с чистым свинцом.
Рядом с буквой «С» можно часто встретить букву «Б», которая в названии кабеля обозначает наличие брони. Таким образом, «СБ» в названии кабеля расшифровывается как «свинцовая броня». Бывает еще броня из алюминия («АБ»).
Маленькая буква «л» в маркировке обозначает наличие у кабеля лавсановой ленты, «2л» — двойной лавсановой ленты.
Буква «Г» указывает на отсутствие в кабеле дополнительных слоев защиты («голый»).
Аббревиатурой «нг-LS» обозначают кабели, не поддерживающее горение, с низким дымо- и газовыделением.
«Шв» в названии кабеля указывает на покров шлангового типа из ПВХ-пластиката.
Ниже приводится таблица с расшифровкой популярных типов кабелей с бумажной пропитанной изоляцией.
Источник
Кабели силовые с пропитанной бумажной изоляцией
Чтобы разобраться с понятием «кабели силовые с пропитанной бумажной изоляцией», нужно понять для 
начала, что такое силовой кабель. В общем смысле это кабель, состоящий их одной или нескольких жил, предназначенный для обеспечения питания электроэнергией передвижного оборудования, а также стационарных потребителей. Этот кабель передает ток промышленных частот от источника тока к частным потребителям.
Конструкция
Эти изделия имеют разные конструкции в зависимости от сферы применения и условий окружающей среды. Существуют простые варианты, состоящие только из жилы, изоляции и оболочки и усовершенствованные модели, имеющие броню, подушку, заполнитель и другие дополнительные элементы конструкции.
В любом случае, все изделия состоят из следующих элементов
Токопроводящие жилы обычно производят из металла – алюминия или меди. Они могут состоять из одной или нескольких проволок. Бывают основными и вспомогательными. Основные – это те, которые непосредственно передают электрический ток. Это фазные и нулевые жилы. Вспомогательными называют жилы заземления, которые служат для обеспечения защитного заземления в случае, если это необходимо. Вспомогательные жилы позволяют сделать конструкцию кабеля более безопасной. Обычно нулевые и 
заземляющие изделия имеют меньшую площадь сечения, нежели фазные.
Оболочка
Оболочка кабеля обеспечивает токопроводящим его частям защиту от механических повреждений и агрессивной внешней среды (прямых солнечных лучей, соли, кислоты и тд.). Оболочка может быть из разного материала: поливинилхлорида, алюминия, меди, стали или резины.
Изоляция
Эта конструктивная часть кабеля предназначена для обеспечения электропрочности изделия. Она изолирует токопроводящие жилы друг от друга и от оболочки. Изоляция обязательно присутствует вокруг каждой жила, в некоторых конструкциях есть еще одна дополнительная изоляция. Такую дополнительную защиту токопроводников называют опоясывающей.
Поскольку нас интересует силовой кабель с бумажной изоляцией, рассмотрим, какие еще виды существует и что характеризует именно эту модель.
Основное преимущество этого материала – это гибкость. Кабель становится удобным в монтаже на любых поверхностях. Резина используется как природного происхождения, так и синтетическая. Минус ее в том, что со временем и под воздействием факторов окружающей среды материал теряет свои изоляционные свойства и перестает в должной мере выполнять свои функции.
Изготавливается из полиэтиленов различной плотности в зависимости от области применения. Преимущество материала в устойчивости к химическим воздействиям. Обычные полиэтилены не рекомендуется использовать в условиях повышенных температур, поскольку структура материала меняется при высокой температуре среды.
Это самый недорогой материал, выгодный для производителей. Среди преимуществ материала еще высокая пластичность. Недостаток же материала в недостаточной стойкости к механическим, химическим и термическим воздействиям.
Это очень надежное покрытие. Оно износостойкое, ударопрочное и водостойкое. Это более сложное в производстве покрытие. Сначала фторопластовые ленты наматывают на токопроводящие жилы, затем нагревают до необходимой температуры для отвердевания материала. Сложность исполнения такой изоляции делает ее производство дороже аналогов.
Простую бумажную изоляцию в настоящее время используют редко. На смену ей пришел вариант с бумагой, обработанной специальным составом, вследствие чего материал приобретает необходимые свойства. Недостаток такого вида изоляции кроется в свойствах самой бумаги, ведь это не самый надежный и стойкий материал.
Кабели силовые с пропитанной бумажной изоляцией. Особенности
Силовой кабель с бумажной изоляцией – это трех- или четырехжильный кабель с токопроводниками из меди или алюминия, имеющий поясную изоляцию и рассчитанный на напряжение до 10 КВ.
Широкая популярность этого вида изоляции обусловлена простотой ее изготовления, доступностью материала, и как следствие, невысокой ценой для потребителя.
Изготавливают ее в несколько этапов. Сначала обматывают токопроводники (каждый в отдельности) лентами из специальной многослойной бумагой из сульфатной целлюлозы. Важно, чтобы намотка была ровной, без заломов и морщин, чтобы не попадал воздух. Между мотками делают небольшие зазоры, для того чтобы кабель можно было поворачивать, не повредив изоляцию. Далее уже намотанную на жилы бумагу пропитывают специальным составом — маслоканифольной смесью. После пропитки изоляция из бумаги в разы улучшает свои харктеристики. Пропитанная изоляция обладает большей электрической прочностью, нежели простая бумажная.
Этот тип изоляции применяется достаточно часто, поскольку изделия с ним служат долго и стоят недорого. Еще одним плюсом является широкий диапазон температур использования изделий. Справедливости ради нужно сказать, что недостатки у этой изоляции тоже есть. Например, кабели с такой изоляцией обязательно должны иметь оболочку из металла, которая бы препятствовала попаданию воды. Еще один минус в том, что если кабель проклыдавается на наклонных поверхностях, то пропитка изоляции может со временем стекать в одну сторону. В этом случае другая сторона обедняется и перестает выполнять свои функции.
Источник
