18 | 01 | 2018
Каталог
Вашему вниманию

Конструкция силовых кабелей

Конструкция силовых кабелей

Кабель представляет собой одну или несколько изо­лированных и скрученных между собой жил, заклю­ченных в герметичную оболочку, поверх которой могут быть наложены защитные покровы для различных усло­вий прокладки.
По назначению кабели подразделяют на силовые и контрольные.
 
 
 Конструкция трехжильных электрических кабелей
 
а — с поясной изоляцией, б — с отдельно освинцованными жилами; 1 — жила, 2 — изоляция жилы, 3 — поясная изоляция, 4 — межфазные заполнения, 5 — свин­цовая или алюминиевая оболочка, 6 — подушка под броней, 7— броня, 8 — наруж­ный защитный покров, 9, 11 — экраны из полупроводящей бумаги, 10 — бумаж­ная изоляция, 12 — свинцовая оболочка, 13 — джутовое заполнение
 
Силовые кабели предназначены для передачи и распределения электрической энергии к раз­личным токоприемникам и РУ, контрольные — для при­соединения к электрическим приборам, аппаратам и сборкам зажимов (в сетях управления, сигнализации и автоматизации).
По виду изоляции и оболочки кабели подразделяют на следующие группы: с пропитанной бумажной изоля­цией в металлической оболочке; с бумажной изоляцией, пропитанной нестекающим составом, в металлической оболочке; с пластмассовой изоляцией в пластмассовой или металлической оболочке; с резиновой изоляцией в пластмассовой, резиновой или металлической оболочке.
Кроме того, в каждой группе кабели подразделяют по номинальному напряжению, сечению, числу и мате­риалу жил и типу защитного покрова.
 
Кабели изготовляют на номинальное напряжение 0,66; 1; 3; 6; 10; 20 и 35 кВ (кабели напряжением выше 35 кВ не рассматриваются) и сечениями токопроводящих жил 1; 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500; 625; 800 и 1000 мм2. Кабели и их конструктивные элементы изготовляют в соответствии с действующими государственными стандартами (ГОСТ) и технически­ми условиями (ТУ).
Токопроводящие жилы изготовляют из мед­ной проволоки марок ММ (мягкая) и МТ (твердая) и алюминиевой марок AM (мягкая), АПТ (полутвердая), AT (твердая) и АТП (повышенной твердости).
 
Проволоку скручивают в стренгу (часть гибкой многопроволочной жилы, скрученная из нескольких про­волок) или в жилу. При правильной скрутке проволока в жиле, в стренге, а также стренги в жиле должны приле­гать друг к другу, при этом не должно быть перекрещи­ваний проволок или стренг, расположенных в одном повиве.
 
В зависимости от условий прокладки алюминиевые и медные жилы изготовляют различной гибкости и делят на шесть классов. В связи с этим жилы могут быть однопроволочными или многопроволочными. Для неподвиж­ной прокладки применяют жилы I, II и III классов, для подвижной — более гибкие жилы IV, V и VI клас­сов.
 
 
 Круглая токопроводящая жила
а — неуплотненная, б — уплот­ненная
 
 
 
 
 Уплотненная токопроводящая жила
а — сегментная для двухжильного кабеля, б — секторная для трехжильного кабеля, в — секторная (рабочая) для четырехжильного кабеля, г — секторная (нулевая) для четырехжильного кабеля
 
 
Для силовых кабелей стационарной прокладки изго­товляют жилы круглой  или фасонной (сек­торной или сегментной) формы.
 
Применение секторных и сегментных жил вместо круглых приводит к уменьшению диаметра кабеля на 20 — 25 % и соответственно к сокращению расхода мате­риалов на изоляцию, оболочку и защитные покровы. Экономия материалов также достигается уплотнением жил, которое выполняется на специальных вальцах. Жилы одножильных кабелей всех сечений и много­жильных кабелей до 16 мм2 изготовляют круглой формы, а жилы кабелей с поясной изоляцией сечением 25 мм2 и более — секторной или сегментной формы.
 
Применение однопроволочных алюминиевых жил се­чением до 240 мм2 уменьшает стоимость кабелей (исклю­чается скручивание отдельных проволок), но одновремен­но увеличивает общую жесткость кабелей, что создает определенные трудности при их прокладке, особенно в зимнее время. В обозначение кабелей с однопроволочными жилами после цифры, указывающей сечение, добавляют буквы ож (в скобках).
 
В связи с дефицитом меди применение кабелей с медными жилами значительно ограничено и в каждом конкретном случае требует обоснования. Для изготовле­ния токопроводящих жил кабеля в основном применяют алюминий. Сопротивление алюминиевого провода при одинаковом сечении в 1,65 раза больше медного, поэто­му для передачи по кабелю одинаковой мощности при одном и том же напряжении сечение токопроводящей жилы следует брать больше медной. Кроме того, у алю­миниевых токопроводящих жил более низкий предел те­кучести и большая теплоемкость по сравнению с мед­ными.
Надежная работа кабеля в значительной мере зависит от качества изоляции.
Изоляция должна иметь такую электрическую прочность, чтобы возможность электрического пробоя ее при напряжении, на которое рассчитан кабель, была исключена.
Для изолирования жил кабелей между собой и от на­ружных металлических оболочек применяют бумажную, пластмассовую и резиновую изоляцию.
Бумажная пропитанная изоляция жил ка­белей имеет высокие электрические характеристики, про­должительный срок службы, сравнительно высокую до­пустимую температуру и невысокую стоимость; благо­даря этому она находит наибольшее применение. К не­достаткам бумажной изоляции следует отнести ее гигро­скопичность, которая обусловливает необходимость тща­тельного изготовления и полной герметичности оболо­чек и муфт кабелей.
Для силовых кабелей напряжением до 35 кВ изгото­вляют изоляцию марок К-080, К-120 и К-170 из одно­слойной кабельной бумаги на основе сульфитной целлю­лозы толщиной 80, 120 и 170 мкм и четырехслойной — марок КМ-120 и КМ-170.
Жилы обматывают бумажными непропитанными лен­тами. Наиболее распространенным способом наложения лент является обмотка с зазором (рис. 37). Наличие зазо­ра между лентами позволяет в некоторых пределах изги­бать кабель без опасности повреждения бумажной изоля­ции. Во избежание ухудшения электрических характери­стик изоляции зазоры между витками соседних лент, расположенных сверху (по вертикали), не должны совпа­дать. Однако при наложении большого количества лент не удается избежать совпаде­ний зазоров, поэтому число совпадений нормируется. Допускается не более трех совпадений лент бумаги в изоляции жила — жила
 
Наложение бумажной изоляции должно быть плотным, без складок и морщин, так как их наличие при­водит к образованию пустот, воздушных включений, снижающих надежность кабелей. Толщина изоляционно­го слоя нормируется ГОСТами на силовые кабели; она зависит от номинального напряжения и сечения жил ка­беля. Для увеличения электрической прочности на пояс­ную изоляцию кабелей напряжением 6 и 10 кВ, на жилы и поверх изоляции кабелей напряжением 20 и 35 кВ на­кладывают экран из электропроводящей бумаги.
 
В многожильных кабелях верхние ленты изоляции жил имеют цифровое обозначение или отличительную расцветку.
При цифровом обозначении на верхнюю ленту первой жилы наносят цифру 1, второй — 2, третьей — 3, четвер­той — 4.
При отличительной расцветке номеру 1 соответствует белый или желтый, номеру 2 — синий или зеленый, номе­ру 3 — красный или малиновый, номеру 4 — коричневый или черный цвет.
Изолированные жилы многожильных кабелей скручи­вают, заполняя промежутки между ними до получения круглой формы. На скрученные изолированные жилы на­кладывают поясную изоляцию бумажными лентами определенной толщины.
Бумажную изоляцию кабелей вначале сушат, а затем пропитывают маслоканифольными составами: МП-1 для кабелей напряжением 1 — 10 кВ и МП-2 — напряжением 20 — 35 кВ. Пропиткой достигают увеличения электриче­ской прочности бумажной изоляции.
Пластмассовую изоляцию для силовых кабе­лей изготовляют из полиэтилена или поливинилхлорида (ПВХ).
Полиэтилен обладает хорошими механическими свой­ствами в широком интервале температур, стойкостью к действию кислот, щелочей, влаги и высокими электро­изоляционными характеристиками. В зависимости от спо­соба получения и применяемых добавок различают по­лиэтилен низкой и высокой плотности. Полиэтилен высокой плотности имеет большие по сравнению с по­лиэтиленом низкой плотности температуру плавления и механическую прочность. Введение в полиэтилен орга­нических перекисей и последующая вулканизация значи­тельно повышают его температуру плавления и стой­кость к растрескиванию. Вулканизированный полиэтилен незначительно деформируется при 150°С. Для получения самозатухающего полиэтилена в него вводят спе­циальные добавки. Для электропроводящих экранов ка­белей с полиэтиленовой изоляцией в полиэтилен доба­вляют полиизобутилен, ацетиленовую сажу и стеарино­вую кислоту.
Поливинилхлорид представляет собой твердый про­дукт полимеризации, не распространяет горения. Для по­вышения эластичности и морозостойкости ПВХ в него добавляют пластификаторы для улучшения электроизо­ляционных характеристик — каолин, тальк, карбонат кальция, для получения цветного ПВХ — вводят окраши­вающие добавки.
Под воздействием температуры, солнечной радиации, различных сред ПВХ стареет за счет улетучивания пла­стификатора, т. е. происходит снижение эластичности и хладостойкости.
Резиновая изоляция состоит из смеси каучука (натурального или синтетического), наполнителя, смягчителя, ускорителя вулканизации, противостарителя, краси­теля и др. Для изоляции кабелей применяют резину РТИ-1 (35 % каучука). К преимуществам резиновой изоля­ции относятся ее гибкость и практически полная негигро­скопичность. К недостаткам резиновой изоляции отно­сится ее более высокая стоимость, более низкая рабочая температура жилы (65 °С) по сравнению с другими вида­ми изоляции, что снижает допустимую нагрузку на ка­бель. Кроме того, у изоляционных резин наблюдается с течением времени значительное снижение эластичности и других физико-механических свойств. Старение резино­вой изоляции происходит под воздействием различных факторов (повышенная температура, наличие озона, свет и т. п.) и является в основном следствием окислительной деструкции (разрушения) содержащегося в резине кау­чука.
 
Для защиты изоляции жил от воздействия света, вла­ги, различных химических веществ, а также для предо­хранения ее от механических повреждений кабели снаб­жают оболочками.
Лучшими материалами для оболочек кабелей в отно­шении герметичности и влагонепроницаемости, гибкости и теплостойкости являются металлы (свинец, алюминий). Кабели с невлагоемкой (пластмассовой или резиновой) изоляцией не нуждаются в металлической оболочке, по­этому их обычно изготовляют в пластмассовой или рези­новой оболочке. Толщина оболочки нормируется и за­висит от материала, из которого она изготовлена, диаметра кабеля и условий эксплуатации.
Свинцовые оболочки изготовляют из свинца марки С-3 (содержание чистого свинца не менее 99,95 %). Свинец принадлежит к числу весьма тяжелых металлов (плотность 11340 кг/м3). Температура плавления свинца 327,4 °С. Свинец обладает малой механической про­чностью и значительной текучестью, что приходится учитывать при вертикальных прокладках кабелей в голой свинцовой оболочке. С повышением температуры теку­честь свинца увеличивается.
Нормальный электрохимический потенциал свинца равен — 0,13 В. Вследствие этого свинец обладает малой химической активностью и высокой коррозионной стой­костью. Значительным недостатком свинцовых оболочек является их малая стойкость против вибрационных на­грузок, особенно при повышенной температуре. Повыше­ния вибростойкости и механической прочности оболочек достигают введением в свинец присадки из сурьмы. Свинцовые оболочки не должны иметь рисок, царапин и вмятин, выводящих их за пределы минимальных допу­сков по толщине.
Алюминиевые оболочки изготовляют мето­дом их выпрессовывания из алюминия А-5 чистотой не ниже 99,97 %. Плотность алюминия составляет 2700 кг/м3, а предел прочности 39,3 — 49,1 МПа. Алюминиевые обо­лочки в 2 — 2,5 раза прочнее и в 4 раза легче, чем свин­цовые, имеют повышенную стойкость к вибрационным нагрузкам и обладают высокими экранирующими свой­ствами.
К числу основных недостатков алюминиевых оболо­чек следует отнести большие технологические труднос­ти наложения их на кабель и малую устойчивость против электрохимической коррозии, что объясняется высоким нормальным отрицательным потенциалом алю­миния (-1,67 В).
Коррозия сводится к вытеснению из среды, с которой соприкасается алюминий, ионов водорода и переходу самого алюминия в виде ионов в раствор. Поэтому кабе­ли с алюминиевыми оболочками защищают особо стой­кими против гниения покровами, не пропускающими к оболочке влагу.
Пластмассовые оболочки изготовляют из шлангового ПВХ пластиката или полиэтилена. Шлан­говый пластикат отличается от изоляционного соответ­ствующим подбором пластификаторов и стабилизато­ров, обеспечивающих большую стойкость против свето­вого старения. Для оболочек кабелей применяют ПВХ пластикат марки О-40. Оболочки кабелей из ПВХ пла­стиката при температуре ниже допустимой становятся жесткими и при ударе могут разрушаться.
Достаточная механическая прочность ПВХ пластиката позволяет широко применять кабели в оболочке без за­щитных покровов (не распространяет горения, влаго - и маслостоек, стоек к электрической и химической корро­зии). Кабели в такой оболочке просты в производстве и удобны в монтаже.
Полиэтиленовые оболочки кабелей обла­дают высокими физико-химическими свойствами, малой влагопроницаемостью и стойкостью против электриче­ской и химической коррозии. Кроме того, пластмассовые оболочки сочетают легкость, гибкость и вибростойкость. Однако через пластмассу постепенно диффундируют во­дяные пары, что приводит к падению сопротивления изо­ляции кабелей. Поэтому их применяют в кабелях с негигроскопичной изоляцией из полиэтилена, ПВХ и др.
Резиновые оболочки изготовляют из маслостойкой резины РШН-2, не распространяющей горения. Резиновые оболочки обладают высокой стойкостью к растягивающим, ударным и крутящим нагрузкам. Ре­зина РШН-2 маслостойкая. В качестве наполнителей резин применяют технический углерод (сажу), который защи­щает ее от действия солнечной радиации.
Защитные покровы состоят из подушки, брони и наружного покрова и предназначены для защиты кабе­лей от механических повреждений и коррозии. В обозна­чение марки кабеля, не имеющего защитного покрова поверх оболочки, добавляется буква Г.

 

Подушка кабеля представляет собой концентриче­ские слои волокнистых материалов и битумного состава или битума поверх оболочки. Она предназначена для предохранения оболочек кабеля от повреждения лентами или проволоками брони и защиты ее от коррозии и не имеет обозначения. Усиленную подушку с дополнительной обмоткой двумя пластмассовыми лентами, обеспечи­вающую защиту от коррозии и блуждающих токов, мар­кируют буквой л. Для повышения стойкости против коррозии подушку изготовляют с двумя слоями пласт­массовых лент и маркируют цифрой и буквой — 2л.

Для повышения коррозионно - и влагостойкости по­душки поверх лент из ПВХ пластиката (или другого рав­ноценного материала) накладывают слой выпрессованно­го полиэтилена или ПВХ пластиката. В маркировке этот тип подушки обозначают буквами п. (полиэтилен) и в (ПВХ пластикат). Защитные покровы без подушки мар­кируют буквой б. Минимальная толщина подушки зави­сит от конструкции, диаметра кабеля и составляет 1,5 — 3,4 мм.
Броня служит для защиты кабелей от механических повреждений. Для кабелей, не подвергающихся в процес­се эксплуатации растягивающим усилиям, применяют ленточную броню. Она состоит из двух стальных лент толщиной от 0,3 до 0,8 мм (в зависимости от диаметра кабеля по оболочке) и накладывается так, чтобы верхняя лента перекрывала зазоры витками нижней ленты. Для кабелей, подвергающихся растягивающим усилиям, при­меняют броню из стальных оцинкованных плоских или круглых проволок. Толщина брони из стальных оцинко­ванных плоских проволок составляет 1,5—1,7 мм, а диа­метр круглых —4 —6 мм.
Наружный покров, состоящий из слоя битумно­го состава или битума, пропитанной пряжи и покрытия, предохраняющего витки кабеля от слипания, в маркиров­ке обозначения не имеют. Покров с негорючим элемен­том в маркировке кабеля имеет букву Н.
Покровы с выпрессованным полиэтиленовым за­щитным шлангом имеют обозначение Шп, а с ПВХ шлангом — Шв. Минимальная толщина наружного по­крова зависит в основном от диаметра кабеля и соста­вляет 1,9 — 3 мм.
scroll back to top
Полезное
Яндекс.Новости: Суспільство

.    www.promobud.ua