Visokonapetostni napajalni kabli s papirnato izolacijo s svinčenim plaščem in kabelskimi uvodnicami

Napajalni kabli so namenjeni za prenos in distribucijo električne energije v prostoru ter za njeno napajanje s tokovnimi odjemniki.

Čeprav so kabli dražji za namestitev kot nadzemni vodi, se vse pogosteje uporabljajo kot prednostna rešitev. Danes se visokonapetostni kabli večinoma uporabljajo na napetostnih nivojih 380 kV, 110 kV, 35 kV, 20 kV, 10 kV in 400 V.

Medtem ko se danes proizvajajo skoraj samo kabli s plastično izolacijo in XLPE plašč, je klasičen visokonapetostni kabel ti papirni kabel.

XLPE kabli so se začeli široko polagati pred osemdesetimi leti, čeprav se je v nekaterih državah ta proces začel pozneje. Ena posebej opazna značilnost te napetostne ravni je velika raznolikost alternativnih vrst polimernih kablov.

Napajalni kabli s papirnato izolacijo (levo) v primerjavi s kablom iz XLPE

Napajalni kabli z impregnirano papirno izolacijo

Vodilni kabli s papirnato izolacijo imajo skoraj enako osnovno strukturo za napetostne nivoje od 400 V do 35 kV.Uporabljajo se za prenos električne energije od uvedbe prvih elektroenergetskih sistemov v poznem 19. stoletju.

Oklepni napajalni kabel iz 20. stoletja s svinčenim plaščem

Za obratovalne napetosti do vključno 35 kV so takšni kabli glede na pogoje polaganja izdelani z izolacijo iz kabelskega papirja, prepojenega z oljno kolofonijo, v svinčenem plašču in oklopu.

Kabli in žice, položeni na ladjah, ki se uporabljajo v rudarski in predelovalni industriji ter v kmetijstvu, so večinoma izdelani z gumijasto ali plastično izolacijo v gibljivi cevi iz gume ali PVC.

Napajalne kable ločimo po številu žil: eno-, dvo-, tri- in štirižilne. Prevodniki so lahko enojni ali večžilni, po obliki pa so okrogli, sektorski, segmentirani in ovalni.

Kot je navedeno zgoraj, se je trižilni kabel z napetostjo do 6 kV pojavil konec XIX. Sprva je šlo za kabel z okroglimi bakrenimi žicami, debelo plastjo s papirjem impregnirane izolacije na žicah in enako debelo s skupno (pasovno) plastjo izolacije na izoliranih žicah, zvitih skupaj, to je pod svincem. plašč.

Primer svinčenega kabla v oglasu Kabelwerke Brugg iz leta 1927.

Polaganje kabla 30 kV v Nemčiji leta 1928.

Razvoj napajalnega kabla poteka v smeri povečanja delovne napetosti kabla in zanesljivosti njegovega delovanja, vendar ne z nadaljnjim povečevanjem debeline izolacijske plasti, temveč z izboljšanjem kakovosti in izboljšanjem uporabe izolacijskega kabla. materiala v kablu.

Izboljšanje ekonomskih kazalcev kabla, t.j.znižanje njegove cene določa predvsem prihranek osnovnih materialov zaradi njihove boljše uporabe in izboljšanje tehnološkega procesa (zmanjšanje proizvodnega cikla, zmanjšanje odpadkov in izločkov v proizvodnji).

V dvajsetih letih 20. stoletja so okrogle vodnike v večžilnih napajalnih kablih zamenjali segmentni in sektorski vodniki, saj se je raven proizvodnje kablov v tem času tako povečala, da je bilo mogoče izdelati zanesljive električne kable z neokroglimi vodniki do vključno 10 kV. .

Glavna vrsta napajalnega kabla iz impregniranega papirja je sektorski kabel.

Ta kabel ima izolacijsko plast na vsakem jedru (fazna izolacija) in skupno izolacijsko plast nad tremi skupaj zvitimi izoliranimi žilami (pasovna izolacija). Takšen kabel se imenuje kabel z izolacijo pasu ali, glede na vrsto električnega polja v to je kabel z neradialnim poljem in po vrsti impregnacije - kabel z viskozno impregnacijo.

Za označevanje kabla te vrste se uporabljajo simboli (blagovne znamke), odvisno od vrste oklopa in zunanjega pokrova, na primer:

• SG - kabel brez oklepa in pokrovčkov nad vodilom,
• CA — na svinčeni plašč se nanese plast asfalta,
• SB - nad svincem je oklep iz dveh jeklenih trakov in prevleke iz kabelske preje (juta), impregnirane z bitumnom,
• SBG — enako kot prejšnji dizajn, vendar brez prevleke iz jute na odbijaču,
• OP in SK - kabel z oklepom ravnih ali okroglih žic.

Prva črka znamke označuje prisotnost lupine, zadnja pa vrsto zaščitnih pokrovov.

Da bi prihranili svinec z zmanjšanjem premera v večžilnih napajalnih kablih (dvo-, tri- in štirižilni), vodniki kabla niso okrogli, temveč v obliki sektorja ali segmenta.

Trižilni kabel s sektorskimi vodniki ima približno 15 % manjši premer kot kabel z okroglimi vodniki enakega preseka. Prihranek svinca zaradi uvedbe sektorskih vodnikov v trižilne kable lahko ocenimo na povprečno 20 %.

Vodniki trifaznega kabla so lahko v obliki ovala, ki se približuje elipsi. Prednost te oblike žile je, da ovalna žila nima tako ostrih vogalov kot sektorska žila.

Uporaba ovalnega prevodnika v visokonapetostnih kablih 35 kV lahko zagotovi določeno kompenzacijo toplotnih sprememb impregnacijske sestave v izolacijski plasti kabla in tako izboljša kakovost kabla.

Glavna izolacijska materiala, iz katerih je izdelana izolacijska plast napajalnega kabla v tovarni kablov, sta kabelski papir in bralna masa.

Impregnacija papirne plasti kabla se izvaja z namenom nadomestitve zraka v papirju in med plastmi papirnih trakov z mineralnim oljem ali kakšno drugo impregnacijsko maso, ki je močnejša v električni povezavi.

Vloga papirja ni samo zadrževanje impregnacijske mase. Prisotnost papirja v izolacijskem sloju kabla omogoča pridobitev izolacijskega sloja, katerega pretržna trdnost je približno 3-krat večja od pretržne trdnosti impregnacijske mešanice.

Kabelski papir, ki se uporablja za izdelavo izolacijskega sloja napajalnih kablov, mora imeti določene mehanske lastnosti, ki zagotavljajo tesno prekrivanje papirnih trakov na jedru kabla, fizikalne lastnosti, potrebne za pravilno izvedbo postopka impregnacije, in ne sme vsebovati nečistoč, ki zmanjšajo električne lastnosti papirja po impregnaciji.

Konstrukcija kabla 20 in 35 kV s pasovno izolacijo ne more zagotoviti zadostne zanesljivosti pri obratovanju, predvsem zaradi prisotnosti tangencialnih gradientnih komponent v izolaciji kabla, ki jih povzroča neradialnost električnega polja.

Za to napetost je uporabljena struktura s tremi svinčenimi žilami, zvitimi v skupni tračni oklep, ki je običajno označen z znamko OSB. To zasnovo sta leta 1923 prvič predlagala A. Yakovlev in S. M. Bragin.

Visokonapetostni kabli za napetosti nad 20 kV so bili vedno izdelani kot enožilni kabli, t.j. z radialnim električnim poljem, saj je v tem primeru zanesljivost kabla pri visoki napetosti še posebej pomembna.

Za 110 in 220 kV se uporabljajo predvsem z oljem napolnjeni kabli katerega glavna značilnost je, da je papirna izolacija tega kabla impregnirana z mineralnim oljem z nizko viskoznostjo, ki se lahko zlahka premika po kablu vzdolž osrednjega votlega jedra pod vplivom nadtlaka, ustvarjenega v kablu.

Ko se temperatura kabla spremeni, prosto gibljivo olje omogoča kompenzacijo temperaturnih sprememb volumna v izolacijski plasti s pomočjo električne opreme, ki v kablu z viskozno impregnacijo povzroči nastanek praznin in uničenje.

Prisotnost votlega jedra omogoča sušenje in dovajanje kabla v proizvodnji, tako da v njem praktično ne ostanejo mehurčki in plinski vključki.

V proizvodnji je kabel navit na boben in povezan s posebnim rezervoarjem za olje pod določenim nadtlakom. Zahvaljujoč tej napravi se plinski vključki ne tvorijo v kablu, tudi pri znatnih temperaturnih spremembah.

Sodoben kabel OSB-35 3×120 za napetost 35 kV

Kabelska tesnila

Na voljo so kabelski čevlji in konektorji, ki omogočajo povezavo kablov z drugo opremo ali med seboj.

Ker so kabli narejeni na omejeno dolžino, so potrebni priključni elementi - tako imenovane kabelske uvodnice. Naloga kabelske omarice je povezati oba konca kabla drug z drugim.

Predstavitev 30 kV kabelske povezave iz Leipziškega muzeja, ki ob odprtju prikazuje, kako takšna kabelska povezava deluje:

Direktna povezava aluminijaste žice je varjena in obdelana z aluminijasto pilo. Pri bakrenih žicah se namestijo tako imenovane spajkalne tulke, žile kabla in spajkajo.

Goli kovinski vodniki so ročno oviti z oljnim papirjem širine 10 do 30 mm, dokler debelina izolacije ni 2,5-kratna debelina izolacije kabla.

Pred navijanjem morata biti mešanica kabla in papirja segreta na 130 stopinj, da lahko vlaga izvre. Za to so bile uporabljene odprte peči na premog. Seveda je bilo to možno le na prostem.

Da bi preprečili vdor vlage v puše, se uporablja tovarniško izdelana notranja puša iz svinca ali pocinkanega jekla, s katero se spojijo in tesno spajkajo svinčeni plašči.

Tik pred koncem postopka spajkanja se v luknjo vlije kabelska masa, da se preprečijo zračni žepi.

Pri izvajanju postopka impregnacije električnega kabla je treba sprejeti vse ukrepe za izhlapevanje vlage, ki ostane v izolacijskem sloju pred impregnacijo. in čim bolj popolno impregnirajte celotno izolacijsko plast kabla, tako da zmanjšate vključke zraka, ki se lahko tvorijo v izolacijski plasti med NS šepetanjem.

Impregnacijsko zmes je treba občasno očistiti mehanskih nečistoč, vakuumsko obdelati, da odstranimo vlago, nabrano med impregnacijo kabla, in razpliniti, da odstranimo plin (zrak), ki je v njem raztopljen.

Preden se tako imenovani "svinčeni notranji tulec" zapre v ohišje iz litega jekla in napolni z izolacijo iz smole, je treba narediti kovinske povezave med ojačitvijo jeklenega traku in svinčenim plaščem.

Po vsaj 3-urnem ohlajanju lahko nameščeno vtičnico uporabljate zelo dolgo (30 let ali več).

Za več informacij o napravi in ​​tehnologiji vgradnje kabelskih tesnil za električne kable glejte tukaj:Priključki za napajalni kabel