Vysokonapäťové silové káble s olovenou papierovou izoláciou a káblovými priechodkami

Silové káble sú určené na prenos a rozvod elektriny v areáli a na jeho napájanie zberačmi prúdu.

Aj keď je inštalácia káblov drahšia ako nadzemné vedenie, čoraz častejšie sa používajú ako preferované riešenie. Dnes sa vysokonapäťové káble prevádzkujú najmä na napäťových úrovniach 380 kV, 110 kV, 35 kV, 20 kV, 10 kV a 400 V.

Kým dnes sa vyrábajú takmer len káble s plastovou izoláciou a XLPE puzdro, klasický vysokonapäťový kábel je takzvaný papierový kábel.

XLPE káble sa začali vo veľkom ukladať pred 80-tymi rokmi, hoci v niektorých krajinách sa tento proces začal neskôr. Jedna obzvlášť pozoruhodná vlastnosť tejto úrovne napätia je obrovská rozmanitosť alternatívnych typov polymérnych káblov.

Papierovo izolované napájacie káble (vľavo) vs. XLPE kábel

Silové káble s impregnovanou papierovou izoláciou

Papierovo izolované olovené káble majú takmer rovnakú základnú štruktúru pre napäťové úrovne od 400 V do 35 kV.Používali sa na prenos energie od predstavenia prvých energetických systémov koncom 19. storočia.

Olovený opláštený napájací kábel z 20. storočia

Pre prevádzkové napätie do 35 kV vrátane sa takéto káble vyrábajú s izoláciou z káblového papiera impregnovaného olejovou živicou v olovenom plášti a pancierovaní v závislosti od podmienok kladenia.

Káble a drôty položené na lodiach používaných v ťažobnom a výrobnom priemysle a v poľnohospodárstve sa vyrábajú najmä s gumovou alebo plastovou izoláciou v ohybnej hadici vyrobenej z gumy alebo PVC.

Napájacie káble sa vyznačujú počtom žíl: jedno-, dvoj-, troj- a štvoržilové. Vodiče môžu byť jedno alebo viacvodičové a môžu mať tvar — okrúhly, sektorový, segmentový a oválny.

Ako bolo uvedené vyššie, na konci XIX storočia sa objavil trojvodičový kábel s napätím do 6 kV. Najprv to bol kábel s okrúhlymi medenými drôtmi, hrubou vrstvou papierom impregnovanej izolácie na drôtoch a rovnakou hrúbkou so spoločnou (pásovou) vrstvou izolácie na izolovaných drôtoch stočených k sebe, teda pod olovom. puzdro.

Príklad oloveného kábla v reklame Kabelwerke Brugg z roku 1927.

Položenie 30 kV kábla v Nemecku v roku 1928.

Vývoj napájacieho kábla ide v duchu zvyšovania pracovného napätia kábla a spoľahlivosti jeho prevádzky, ale nie ďalším zvyšovaním hrúbky izolačnej vrstvy, ale zlepšovaním kvality a zlepšovaním používania izolačného kábla. materiál v kábli.

Zlepšenie ekonomických ukazovateľov kábla, t.j.predovšetkým zníženie jeho ceny je podmienené úsporou základných materiálov z dôvodu ich lepšieho využitia a zlepšenia technologického procesu (zníženie výrobného cyklu, znižovanie odpadu a nepodarkov vo výrobe).

V 20. rokoch 20. storočia boli kruhové vodiče vo viacžilových silových kábloch nahradené segmentovými a sektorovými vodičmi, pretože úroveň výroby káblov sa do tej doby natoľko zvýšila, že bolo možné vyrábať spoľahlivé silové káble s nekruhovými vodičmi do 10 kV vrátane. .

Hlavným typom napájacieho kábla z impregnovaného papiera je sektorový kábel.

Tento kábel má izolačnú vrstvu na každom jadre (fázová izolácia) a spoločnú izolačnú vrstvu nad tromi izolovanými žilami stočenými dohromady (pásová izolácia). Takýto kábel sa nazýva kábel s pásovou izoláciou alebo podľa typu elektrického poľa v to je kábel s neradiálnym poľom a podľa typu impregnácie - kábel s viskóznou impregnáciou.

Na označenie kábla tohto typu sa používajú symboly (značky) v závislosti od typu tienenia a vonkajšieho krytu, napríklad:

• SG — kábel bez panciera a krytiek cez olovo,
• CA — na olovený plášť sa nanesie vrstva asfaltu,
• SB — nad olovom je pancier z dvoch oceľových pásov a kryt z bitúmenom impregnovanej káblovej priadze (juta),
• SBG — rovnaký ako predchádzajúci dizajn, ale bez jutového poťahu cez nárazník,
• OP a SK — kábel s pancierom z plochých alebo okrúhlych drôtov.

Prvé písmeno značky označuje prítomnosť škrupiny a posledné označuje typ ochranných krytov.

Aby sa ušetrilo olovo zmenšením priemeru vo viacžilových silových kábloch (dvoj-, troj- a štvoržilových), vodiče kábla nie sú okrúhle, ale v tvare sektora alebo segmentu.

Trojžilový kábel so sektorovými vodičmi má približne o 15 % menší priemer ako kábel s kruhovými vodičmi rovnakého prierezu. Úspora olova vyplývajúca zo zavedenia sektorových vodičov v trojvodičových kábloch sa dá odhadnúť v priemere na 20 %.

Vodiče trojfázového kábla môžu byť vo forme oválu približujúceho sa k elipse. Výhodou tohto tvaru žily je, že oválna žila nemá také ostré rohy ako sektorová žila.

Použitie oválneho vodiča vo vysokonapäťových kábloch 35 kV môže poskytnúť určitú kompenzáciu tepelných zmien v impregnačnej kompozícii v izolačnej vrstve kábla a tým zlepšiť kvalitu kábla.

Hlavnými izolačnými materiálmi, z ktorých je v káblovom závode vyrobená izolačná vrstva napájacieho kábla, sú káblový papier a čítacia hmota.

Impregnácia papierovej vrstvy kábla sa vykonáva s cieľom nahradiť vzduch v papieri a medzi vrstvami papierových pások minerálnym olejom alebo inou impregnačnou zmesou, ktorá je pevnejšia v elektrickom spojení.

Úlohou papiera nie je len držať impregnačnú zmes. Prítomnosť papiera v izolačnej vrstve kábla umožňuje získať izolačnú vrstvu, ktorej medza pevnosti je približne 3-krát vyššia ako medza lomu impregnačnej zmesi.

Káblový papier používaný na výrobu izolačnej vrstvy silových káblov musí mať určité mechanické vlastnosti, ktoré zabezpečia tesné prekrytie papierových pásikov na jadre kábla, fyzikálne vlastnosti potrebné pre správnu realizáciu procesu impregnácie a nesmie obsahovať nečistoty. ktoré znižujú elektrické vlastnosti papiera po impregnácii.

Konštrukcia kábla 20 a 35 kV s pásovou izoláciou nemôže poskytnúť dostatočnú prevádzkovú spoľahlivosť, najmä z dôvodu prítomnosti tangenciálnych spádových zložiek v izolácii kábla spôsobených neradiálnosťou elektrického poľa.

Na toto napätie sa aplikuje štruktúra s tromi olovenými žilami stočenými do spoločného pásového panciera, bežne označovaného značkou OSB. Prvýkrát tento dizajn navrhli v roku 1923 A. Jakovlev a S. M. Bragin.

Vysokonapäťové káble pre napätie nad 20 kV sa vždy vyrábali ako jednožilové, t.j. s radiálnym elektrickým poľom, pretože v tomto prípade je spoľahlivosť kábla pri vysokom napätí obzvlášť dôležitá.

Používajú sa hlavne pre 110 a 220 kV olejom naplnené káble ktorého hlavnou črtou je, že papierová izolácia tohto kábla je impregnovaná minerálnym olejom s nízkou viskozitou, ktorý sa môže ľahko pohybovať pozdĺž kábla pozdĺž centrálneho dutého jadra pod vplyvom nadmerného tlaku vytvoreného v kábli.

Pri zmene teploty kábla umožňuje voľne sa pohybujúci olej pomocou výkonového zariadenia kompenzovať teplotné zmeny objemu v izolačnej vrstve, ktoré v kábli s viskóznou impregnáciou vedú k tvorbe dutín a deštrukcii.

Prítomnosť dutého jadra umožňuje vysušiť a napájať kábel vo výrobe, takže v ňom nezostávajú prakticky žiadne bubliny a plynové inklúzie.

Pri výrobe je kábel navinutý na bubon a pod určitým pretlakom spojený so špeciálnou olejovou nádržou. Vďaka tomuto zariadeniu sa v kábli nevytvárajú plynové inklúzie ani pri výrazných zmenách teploty.

Moderný kábel OSB-35 3×120 pre napätie 35 kV

Káblové tesnenia

Káblové oká a konektory umožňujú pripojenie káblov k inému zariadeniu alebo k sebe navzájom.

Keďže káble majú obmedzenú dĺžku, sú potrebné spojovacie armatúry – takzvané káblové priechodky. Úlohou káblovej skrinky je spojiť dva konce kábla navzájom.

Ukážka 30 kV káblového spojenia z Lipského múzea, ktorá po otvorení ukazuje, ako takéto káblové spojenie funguje:

Priame spojenie hliníkového drôtu je zvárané a opracované hliníkovým pilníkom. Pri medených drôtoch sa umiestňujú takzvané spájkovacie objímky, jadrá káblov a spájkujú sa.

Holé kovové vodiče sú ručne obalené 10 až 30 mm širokým olejovým papierom, kým hrúbka izolácie nebude 2,5-násobok hrúbky izolácie kábla.

Pred navíjaním je potrebné zmes káblov a papier zahriať na 130 stupňov, aby sa vlhkosť mohla vyvariť. Používali sa na to otvorené kachle na uhlie. To bolo samozrejme možné len vonku.

Aby sa zabránilo vniknutiu vlhkosti do puzdier, používa sa na spojenie olovených plášťov a ich tesné spájkovanie továrensky vyrobené vnútorné puzdro z olova alebo pozinkovanej ocele.

Krátko pred koncom procesu spájkovania sa do otvoru naleje káblová zmes, aby sa zabránilo vzniku vzduchových vreciek.

Pri vykonávaní procesu impregnácie napájacieho kábla je potrebné vykonať všetky opatrenia na odparenie vlhkosti zostávajúcej v izolačnej vrstve pred impregnáciou. a impregnujte celú izolačnú vrstvu kábla čo najdokonalejšie, čím sa minimalizujú vzduchové inklúzie, ktoré sa môžu vytvárať v izolačnej vrstve počas NS šepotu.

Impregnačná hmota sa musí pravidelne čistiť od mechanických nečistôt, vákuovo odstraňovať vlhkosť nahromadenú počas impregnácie kábla a odplyňovať, aby sa odstránil plyn (vzduch), ktorý je v nej rozpustený.

Pred uzavretím takzvaného „oloveného vnútorného puzdra“ do oceľového liateho puzdra a naplnením živicovou izoláciou sa musia vytvoriť kovové spojenia medzi oceľovou pásovou výstužou a oloveným plášťom.

Po ochladení po dobu minimálne 3 hodín môže byť inštalovaná zásuvka používaná veľmi dlho (30 a viac rokov).

Viac informácií o zariadení a technológii inštalácie káblových tesnení pre napájacie káble nájdete tu:Konektory napájacieho kábla