7 Вопрос

Кабельные изделия . Силовые кабели

Силовые кабели — одножильные или многожильные изо­лированные провода, обладающие гибкостью и снабженные защитными оболочками, предохраняющими проводящие жилы и изо­ляцию от действия влаги, механиче­ских повреждений и т. п. Они служат для передачи электрической энергии подземными и подводными линиями. Наиболее часто применяют силовые кабели с бумажной изоляцией, пропи­танной маслоканифольным компаун­дом. Устройство такого кабеля • (мы имеем в виду наиболее распространен­ный трехжильный кабель) заключает­ся в следующем.

Проводящие жилы кабеля (рис. 79 и 80) выполняются (за исклю­чением кабелей самых малых сечений) из нескольких скрученных вместе мед­ных проволок, чтобы обеспечить доста­точную гибкость кабеля, что необходимо для возможности намотки кабеля на барабан для его транспортировки и для изгибания кабеля при его мон­таже. Скрученные жилы в одножиль­ных кабелях имеют общую круглую форму (рис. 81), а в трехжильных ка­белях, как это видно из рис. 79 и 80,— секторную форму, что способ­ствует большой компактности кабеля. Каждая токопроводящая жила кабеля обматывается лентами из кабельной бумаги — это так называемая фаз­ная изоляция 2, образующая изо­ляцию между отдельными фазами кабеля. Все три фазы (т. е. жилы с их фазной изоляцией) скручиваются вместе; в промежутки между фазами для получения общей круглой формы кабеля помещается так называемое междуфазное заполнение 3 из скрученного бумажного жгута; затем поверх скрученных фаз наматывается общая бумажная изоляция 4, так называемая поясная изо­ляция. Затем кабель подвергается вакуумной сушке и про­питке горячим маслоканифольным составом, чтобы улуч­шить свойства, бумажной изоляции—как фазной, так и поясной.

Пропитанный кабель покрывается свинцовой оболочкой 5; она наносится на специальном свинцовом прессе в нагретом состоянии, когда свинец достаточно мягок и пластичен. Свинцовая оболочка вполне непроницае­ма для жидкостей и газов, поэтому она надежно защищает изоляцию от увлажнения и окисления воздухом. Однако свинцовая оболочка не имеет большой механической проч­ности и не может защитить кабель от механических повреж­дений там, где это возможно по условиям эксплуатации ка­беля. Для защиты кабеля от механических повреждений ка­бель бронируется, т. е. покрывается достаточно прочными стальными лентами или, если требуется особо повышенная прочность, круглыми стальными проволоками (на рис. 79 и 80 показана ленточная броня, состоящая из двух стальных лент, которые намотаны в одном направлении, так что верхняя лента закрывает промежутки, образуемые ниж­ней лентой; проволочная броня имеется в конструк­ции кабеля, показанного на рис. 81). На свинцовую оболоч­ку сначала наносится «нижняя подушка» 6 из грубой кабельной пряжи (конопляная пенька, кенаф или джут), которая создает мягкую прокладку между свинцом и броней, чтобы броня не могла врезаться в свинец. Поверх нижней подушки наносится броня 7. Так как сталь подвер­жена коррозии (ржавлению, химическому разъеданию), то броня должна быть защищена от проникновения к ней воды и химически активных веществ. Для этой цели поверх брони наносится второй слой кабельной пряжи, который пропи­тывается битуминозным составом, образуя так называемую верхнюю подушку.

Описанная конструкция является одной из основных кон­струкций силовых кабелей для подземной прокладки. Со­гласно стандарту на силовые кабели этот тип кабеля получает сокращенное обозначение СБ (освин­цованный и бронированный ленточной броней). Важнейшие из других марок кабелей с различными типами защитных оболочек:

СК — освинцованный и бронированный круглыми сталь­ными оцинкованными проволоками (рис. 81). Применяется в тех случаях, когда возможно воздействие на кабель боль­ших механических усилий, например при прокладке по дну рек, каналов и т. п., когда якоря судов могут задевать за кабели.

СГ — освинцованный голый. Не имеет никаких дополни­тельных защитных оболочек поверх свинцовой оболочки (такое выполнение не следует смешивать с голыми прово­дами, не имеющими никакой изоляции и защитных оболо­чек). Кабели СГ прокладывают внутри помещений, в тунне­лях и пр., где исключена возможность механических повреж­дений свинцовой оболочки и отсутствуют химически актив­ные вещества, могущие вызвать разъедание свинца, а кроме того, отсутствует опасность в отношении взрыва.

СА — освинцованный и асфальтированный. Отличается от кабеля СГ наличием сверх свинцовой оболочки пропитанного битумом слоя, защищающего свинец от разъедания химически активными веществами.

Перечисленные конструкции кабелей (т. е. кабели с поясной изоляцией, если иметь в виду только многожильные выполнения), а также некоторые дру­гие конструкции применяют на рабочие напряжения 1; 3; б и 10 кв. Для более высоких напряжений кабели с поясной изоляцией не применяют. Для напряжений 20 и 35 кв стан­дартом предусмотрена конструк­ция кабеля с отдельно освинцованными фа­зами: здесь каждая фаза поверх фазной изоляции после пропитки покрывается свинцовой оболочкой, после чего три освинцованные фазы скручиваются вместе, и затем на ка­бель налагается общая броня. Свинцовые оболочки трех фаз электрически соединены друг с другом и заземлены. Таким образом, в кабеле с отдельно освинцованными фазами имеет­ся только фазная изоляция, но нет общей поясной изоляции. Электрическое поле в изоляции между цилиндрическими поверхностями жил и свинцовых оболочек получается более равномерным по сравнению с весьма неправильной картиной электрического поля между жилами и общей свинцовой обо­лочкой в трехжильном кабеле с поясной изоляцией; поэтому изоляция в кабеле с отдельно освинцованными фазами луч­ше приспособлена для работы при более высоких напряже­ниях, чем изоляции в кабеле с общей свинцовой оболочкой по рис. 79 и 80. На рис. 82 представлена конструкция трех жильного кабеля с отдельно освинцованными жилами и лен­точной броней — сокращенное обозначение ОСБ. Такие же кабели, но с броней из стальных проволок (аналогично бро­не кабеля СК) получают обозначение ОСК.

Для того чтобы точно указать тип кабеля, необходимо дать: сокращенное обозначение кон­струкции кабеля, число жил и после знака умножения сече­ние одной токопроводящеи жилы в квадратных миллиме­трах и, наконец, рабочее напряжение, для которого предна­значен кабель. Например, трехжильный освинцованный и бронированный ленточной броней кабель согласно рис. 79 и 80 на рабочее напряжение 6 кв, сечение каждой медной токопроводящеи жилы которого равно 120 мм², получает следующее обозначение: СБ 3X120 мм², 6 кв. Обозначение

ОСК 3X95 мм², 35 кв соответствует трехжильному кабелю с отдельно освинцованными жилами и броней из круглых проволок при сечении каждой жилы 95 мм² предназначен­ному для рабочего напряжения 35 кв.

Кабели на более высокое рабочее напряжение, чем 35 кв, стандартом не предусмотрены. Для таких напряжений даже конструкция кабелей с отдельно освинцованными жилами оказывается уже непригодной. Дело в том, что во всяком кабеле с бумажной изоляцией, пропитанной вязким маслоканифольным компаундом, в результате чередующихся на­гревов и охлаждений кабеля, вследствие неодинаковости коэффициентов теплового расширения различных составных частей кабеля — металлов, бумаги и пропиточной массы — и вследствие малой упругости свинца, образуются неплот­ности в изоляции—пустоты, которые заполняются воздухом.

В этих пустотах под действием высокого электрического напряжения начинают развиваться местные электрические разряды, которые постепенно приводят к полному пробою всей изоляции кабеля. Поэтому, чтобы получить надежную кабельную изоляцию, длительно работающую при весь­ма высоких напряжениях, необходимо искусственно под­вергать ее внешнему давлению, которое «сжимало» бы образующиеся пустоты и не давало им образовываться. По такому пути идут при создании изоляции маслонаполненного кабеля. Внутри такого кабеля проходит медная спираль, на которую наматываются проволоки, образующие токопроводящую жилу, так что вдоль всего кабеля внутри спирали (рис. 83 и 84) получается непрерывный канал. Поверх про­волоки токопроводящей жилы наматывается толстая бумаж­ная изоляция, а поверх нее накладывается свинцовая защит­ная оболочка; сверх последней, если это требуется, нано­сится броня. В отличие от кабеля с вязкой пропиткой изоляция маслонаполненного кабеля не пропитывается маслоканифольным составом, но зато после тщательной просушки пропитывается жидким (менее вязким, чем трансформатор­ное) минеральным маслом; это масло заполняет каналы, идущие вдоль кабеля, причем в эксплуатации кабеля каналы соединены с особыми масляными баками, расположенными несколько выше самой высшей точки прокладки данного участка кабеля. Таким образом, масло в каналах кабеля всегда находится под некоторым внешним давлением и, про­ходя из канала под действием этого давления в бумажную изоляцию кабеля, обеспечивает всегда равномерную и пол­ную ее пропитку. Если кабель охлаждается, и объем масла в его изоляции уменьшается, то из бака через канал в изо­ляцию поступает некоторое добавочное количество масла, и те пустоты, которые могли бы образоваться при охлажде­нии кабеля, оказываются заполненными маслом под давле­нием. Если, наоборот, кабель нагревается, то излишек расширяющегося в нем масла, которое, если не было бы сооб­щения с баком, могло бы растянуть свинцовую оболочку, выдавливается в бак. Маслонаполненные кабели с успехом работают при напряжении 70, 110 и 220 кв.

Изготовление кабелей по типу маслонаполненных и не­которых других конструкций (например, газонаполненных), в которых изоляция находится под постоянным воздействием внешнего давления, чрезвычайно важно. Такие кабели, мо­гущие работать при весьма высоких напряжениях, приме­няемых в технике передачи электрической энергии, могут заменять собой воздушные линии электропередачи. В горо­дах и других местах, густо заселенных и застроенных, соору­жение громоздких воздушных линий электропередачи часто является нежелательным.

Воздушные линии электропередачи подвержены вредному действию атмосферных грозовых перенапряжений, ме­теорологических воздействий (дождь, снег, гололед, ветер), загрязнению изоляторов копотью и пылью, вредному дей­ствию химически активных примесей в воздухе (в инду­стриальных районах и на берегах морей) и т. п. Поэтому в ряде случаев кабельные линии обеспечивают большую бесперебойность подачи электроэнергии, чем воздушные ли­нии электропередачи.

Кабели с пропитанной бумажной изоляцией с успехом могут работать при весьма высоких напряжениях постоян­ного тока. Так, кабели, рассчитанные на рабочее напряже­ние 110 кв переменного тока, могут быть использованы для передачи напряжения постоянного тока до 400 кв. Поэтому для линий электропередачи сверхвысоких постоянных напря­жений использование кабелей взамен воздушных линий мо­жет оказаться особенно выгодным.

В последнее время для экономии меди и свинца внедряются в производство кабели с алюминиевыми жи­лами и с оболочками из особо чистого, а потому сравнительно мягкого и пластичного при умеренном нагреве алюминия; в ряде случаев применяются кабели с полихлорвиниловыми оболочками. Кабели с алю­миниевыми оболочками применяются на напряжения от 1 до 6 кв их маркировка: АГ, АБ (без дополнительных оболо­чек, аналогично СГ, и с ленточной броней, аналогично СБ) и др., а те же кабели с алюминиевыми жилами: ААГ, ААБ и т. п. Кабели с полихлорвиниловыми оболочками пока при­меняются лишь на номинальное напряжение до 1 кв.