Кабели с пропитанной бумажной изоляцией

Кабельные линии низкого и среднего напряжений

Кабели с бумажной изоляцией, имеющей вязкую пропитку, выпуска­ются в нашей стране на напряжения 1, 3, 6, 10, 20 и 35 кВ. Токопроводящие жилы таких кабелей изолируются кабельной бумагой марок К-080, К-120 и К-170 (с толщиной 0,08; 0,12 и 0,17 мм соответственно), которая пропитывается обычно маслоканифольным составом. Пропитка повышает электрическую прочность изоляции с 3—5 до 40—80 МВ/м. От пропиточ­ного состава требуются высокая вязкость при температурах эксплуатации 50—80 °С и малый коэффициент температурного расширения. Этим тре­бованиям удовлетворяют маслоканифольные составы. Обычно применяе­мый состав МП-3 содержит 5—10 % канифоли, 1—5 % полиэтиленового воска и нефтяное пропиточное масло марки КМ-25 [10.19].

Несмотря на достаточно высокую вязкость такого пропиточного состава, при прокладке кабеля по трассе с разностью уровней более 15—20 м существует опасность перемещения пропиточного состава в направлении нижней точки трассы, что влечет за собой частичное осушение (а следо­вательно, и снижение электрической прочности) изоляции в верхней части, а также увеличение гидростатического давления в нижней части трассы, нежелательного по условиям ограниченной механической прочности обо­лочки. При большей разности уровней по трассе выходом является сек­ционирование линии на отдельные участки стопорными муфтами, уста­навливаемыми в точках с допустимой разностью уровней.

Другим выходом из положения является частичное удаление излишков пропиточного состава посредством операции «обеднения» изоляции. Кабели 1 и 3 кВ с обедненной пропитанной изоляцией могут проклады­ваться на трассах с разностью уровней до 100 м при наличии свинцовой оболочки и без ограничений разности уровней при наличии алюминиевой оболочки. Кабели 6 кВ при любой оболочке имеют допустимую разность уровней 100 м. Естественно, что при обеднении изоляции ее электриче­ская прочность оказывается ниже по сравнению с нормально пропитан­ной изоляцией и, следовательно, приходится компенсировать это сниже­ние посредством увеличения толщины слоя бумажных лент. Так, например, толщина изоляции кабеля 6 кВ с обедненной пропиткой такая же, как и у кабеля 10 кВ с нормальной пропиткой. В связи с этим кабели с обедненной пропитанной изоляцией изготовляют на напряжения не выше 6 кВ.

Наконец, еще одна возможность состоит в пропитке бумажной изоля­ции нестекающим составом, т.е. составом такой вязкости, при которой исключается его перемещение даже на вертикальных участках трассы. Основным компонентом такого состава является церезин (монокристал­лический воск). Кабели с бумажной изоляцией, пропитанной нестекаю­щим составом, выпускаются на напряжения 6, 10 и 35 кВ, причем тол­щина слоя их изоляции несколько больше, чем при нормальной пропитке.

Кабели с пропитанной бумажной изоляцией изготовляются с медными или алюминиевыми жилами в свинцовой или алюминиевой оболочке с различными защитными покровами в зависимости от назначения и усло­вий эксплуатации.

Одножильные кабели площадью сечения более 16 мм² имеют круглую многопроволочную жилу. Основной конструкцией трехжильных кабелей на напряжение до 10 кВ являются кабели с поясной (общей) изоляцией в общей свинцовой или алюминиевой оболочке. Поперечное сечение кабеля такого типа показано на рис. 10.16.

Три изолированные бумажными лен­тами токопроводящие жилы скручены между собой и с заполнителями из корделя (бумажного жгута) для придания кабелю цилиндрической формы. Поверх них наматываются бумажные ленты, образующие поясную изоляцию. Следую­щий концентрический слой представляет собой металлическую бесшовную оболочку, герметизирующую внутрен­нее пространство с целью защиты от проникновения в изоляцию воздуха и влаги. Оболочка защищается от механи­ческих повреждений так называемой броней (из стальных лент, круглых или плоских проволок). Между броней и оболочкой имеется промежуточная про-

слойка (подушка), представляющая собой защитный покров оболочки из одного-двух слоев изолирующей ленты и пропитанной битумным соста­вом бумажной пряжи. Она служит защитой оболочки от химических воз­действий и повреждений броней, а также изоляцией по отношению к блуждающим токам. Наружный защитный покров нормально выполня­ется из хлопчатобумажных жгутов, пропитанных асфальтобитумным составом. Его функцией является защита стальной брони от химических воздействий и блуждающих токов.

В связи с чем в рассмотренной конструкции помимо фазной изоляции дополнительно используется и поясная? Так как электрические сети с номинальным напряжением 6—10 кВ в нашей стране обычно работают с изолированной нейтралью, то при замыкании на землю одной из фаз, как известно, напряжение относительно земли (оболочки) на двух других фазах возрастает до междуфазного (линейного) напряжения. При отсут­ствии дополнительной поясной изоляции средняя напряженность электри­ческого поля в изоляции этих фаз в таком режиме оказалась бы в раз больше расчетной напряженности поля для нормального режима. В свою очередь, это обстоятельство вызывает интенсивное развитие ионизацион­ных процессов в изоляции, распространение ветвистых разрядов, что в итоге может привести к пробою изоляции кабеля. Для предотвращения этого и необходимо усиление изоляции между жилой и оболочкой до такой степени, чтобы электрическая прочность изоляции между жилами и между каждой жилой и оболочкой в любых режимах была примерно одинаковой. Этому условию отвечают стандартизованные у нас значения толщин фазной и поясной нормально пропитанной изоляции. Так, например, для кабелей с = 10 кВ = 2,75 мм, а = 1,25 мм.

Электрическое поле кабеля 6-—10 кВ с общей металлической оболоч­кой не является однородным. Силовые линии имеют различные углы наклона по отношению к слоям бумажной изоляции, что обусловливает наличие в ней как нормальных, так и тангенциальных составляющих. Однако слоистая бумажная изоляция имеет электрическую прочность в продольном направлении в 8—10 раз меньшую, чем в поперечном. Если при = 6—10 кВ еще можно выполнить экономически целесообраз­ную конструкцию кабеля с электрическим полем такой конфигурации, то при больших номинальных напряжениях необходимо значительно увеличивать толщину изоляции, что экономически не оправдано. Более целесообразна конструкция кабеля с бумажной изоляцией, в которой электрическое поле имеет радиально направленные силовые линии. Это достигается размещением жилы каждой фазы в отдельной оболочке или экране, представляющих собой эквипотенциальные поверхности. В пер­вом случае поверх бумажной изоляции фазы накладывается бесшовная свинцовая оболочка, во втором случае — слой тонкой перфорированной медной ленты или металлизированной бумаги, а затем общая для трех фаз свинцовая герметичная оболочка. Покрытие каждой фазы свинцовой оболочкой или экраном применяется при напряжениях 20 и 35 кВ. Кабели с жилами в отдельных свинцовых оболочках, изготовляемые в нашей стране, требуют меньше пропиточного состава и обладают лучшей гибко­стью по сравнению с кабелями с пофазно экранированными жилами, хотя последние дешевле. Общий вид такого кабеля показан на рис. 10.17 (см. цветную вклейку).

При маркировке кабелей 6—35 кВ с бумажной пропитанной изоля­цией используется последовательность русских букв, каждая из которых характеризует ту или иную конструктивную особенность или материал элементов соответствующего кабеля.

Так, буква Ц в начале марки обозначает кабель с пропиткой изоляции нестекающим составом, содержащим церезин. Нормальная пропитка не маркируется специально, а кабели с обедненной пропиткой изоляции в конце обозначения (через дефис) имеют букву В, что значит «предна­значенный для вертикальной прокладки».

Буква А на втором (после Ц) месте обозначает алюминиевую жилу, медные жилы специально не маркируются. Буква О присутствует в обо­значении кабелей 20—35 кВ с отдельно свинцовыми оболочками поверх каждой фазы. Далее следует обозначение свинцовой (С) или алюминие­вой (А) оболочки.

Следующие три буквы характеризуют тип брони: из двух стальных лент (Б), круглых (К) или плоских (П) оцинкованных стальных проволок. Кабели с броней из двух стальных лент применяются при отсутствии зна­чительных растягивающих усилий при прокладке в земле и в воздушной среде, а при наличии таковых используются кабели с броней из плоских проволок толщиной 1,5—1,7 мм. При прокладке в воде применяются кабели с броней из круглых проволок диаметром 4—6 мм. Далее, за обо­значением типа брони могут идти буквы, которые отражают способ уси­ления подушки под броней: л (2 л) — в подушке имеется слой (два слоя) из пластмассовых лент, в (п) — в подушке имеется выпрессованный шланг из поливинилхлорида (полиэтилена).

В конце марки содержатся буквы, отражающие наличие и тип наруж­ного защитного покрова: Г — отсутствие покрова поверх брони или обо­лочки («голый»), Шв (Шп) — покров из поливинилхлоридного (полиэти­ленового) выпрессованного шланга; н — негорючий покров. Последний состоит из поливинилхлоридной оболочки или стеклянной пряжи, пропи­танных негорючим составом. При высокой коррозионной активности грунта применяются кабели с покровами типа Шв или Шп.

В марках кабелей, выпущенных после 1.04.1985 г., на последнем месте имеется буква У, что означает «усовершенствованный», т.е. с изоляцией, допускающей эксплуатацию кабеля при повышенных температурах нагрева (65—80 °С).