Маслонаполненные кабели имеют следующие сечения токопроводящих жил: 120, 150. 185, 240 (270), 300 (350), 400 (425), 500 (550), G25, 800, 1000, 1250 и 1500 мм2. Кабели с жилами сечением, указанным в скобках, изготовляются в технически обоснованных случаях по согласованию между потребителем и изготовителем.
Кабели в свинцовой оболочке, изготовляемые по ГОСТ 16441-78 с жилами сечением 150—625 мм2, в основном прокладываются через водоемы, в грунтах при наличии грунтовых вод, в агрессивных грунтах, а также на участках, где возможно воздействие растягивающих усилий.
Таблица 2
1 Для кабелей сечением свыше 300 мм* броня накладывается из проволок 6 мм, для остальных—4 мм.
В табл. 2 даны характеристики кабеля марки МНС К, на рис. 2— конструкция такого кабеля.
Кабели в гладкой алюминиевой оболочке имеют жилы сечением 150, 185 и 270 мм2. Кабели в гофрированных алюминиевых оболочках марки МНАГШВ.У (рис. 3) имеют жилы сечением 1X625 мм2. Кабели в алюминиевой оболочке применяются при прокладке в туннелях и земле (траншее) при отсутствии грунтовых вод, растягивающих усилий и при дополнительной механической защите их от повреждении в процессе эксплуатации.
Кабели с токопроводящей жилой сечением 1000 мм2 и выше могут серийно изготовляться только после установки на одном из кабельных заводов машины для скрутки жил из изолированных секторов. Изготовлена
опытная партия кабеля с жилой сечением 1Х1500 мм2 в свинцовой оболочке (рис. 4).
При сооружении кабельных линий иногда могут одновременно применяться кабели в свинцовой и алюминиевой оболочке. Соединение кабелей в этом случае производится в соединительно-переходных или стопорно-переходных муфтах.
Рис. 2. Кабель низкого давления 110 кВ марки МНСК 1X625 мм2.
1 — маслопроводящий канал; 2 — жила из повивов Z-образных и сегментные проволок; 3 — экраны по жиле и изоляции; 4 — изоляция; 5 — свинцовая оболочка; 6 — поливинилхлоридные ленты; 7 —медные твердокатаные ленты упрочняющего покрова; 8 —слои битумного компаунда; 9 —лента битуминизированной крепированной бумаги; 10 — пропитанная кабельная пряжа; II — броня из круглых стальных и медных проволок.
Кабель высокого давления показан на рис. 5.
Токопроводящая жила кабеля сечением до 800 мм2 состоит из одного или нескольких повивов фасонных проволок. Внутренний повив жилы скручивается из Z-образных проволок, образующих центральный маслопроводящий канал диаметром не менее 12,0 мм для жил сечением до 625 мм2 и 14,0 мм — для жил больших сечений. На боковой внутренней поверхности проволок имеются канавки, которые облегчают прохождение масла из канала в изоляцию и обратно при изменении температуры кабеля.
Рис. 3. Кабель низкого давления 110 кВ марки МНА-Ш„.у 1Х625 мм2. 1 — токопроводящая жила из повива Z-образных и двух повивов сегментных проволок; 2 — экран по жиле; 3 — изоляция из бумаги; 4 — экран по изоляции: 5 — алюминиевая гофрированная оболочка; 6 — подслой из битумного компаунда, поливинилхлоридных лент и лент крепированной кабельной бумаги, прорезиненной тканевой ленты; 7 — шланг из поливинилхлоридного пластиката.
Рис. 4. Кабель низкого давления 110 кВ марки МНСК 1X1500 ммг.
1 — токопроводящая жила из повива Z-образных проволок и шести уплотненных изолированных секторов; 2 — экран по жиле; 3 —изоляция из бумаги; 4 — экран по изоляции; 5 — свинцовая оболочка; 5 —медные ленты упрочняющего покрова; 7—подушка под бропепроволоки; 8 — броня из круглых стальных и медных проволок; 9 — наружные защитные покровы.
Жилы сечением 150 и 185 мм2 изготовляются одноповивными, сечением 240, 270, 300 и 400 мм2— двухповивными, 500 и 625 мм2—трехповивными. В этом случае первый повив выполняется из 12 Z-образных проволок, остальные — из сегментных. В жиле сечением 10
800 мм2 предусмотрено три повива из сегментных проволок, однако кабели с такими жилами до настоящего времени в нашей стране серийно не изготовляются. Применение сегментных проволок в повивах необходимо для создания гладкой наружной поверхности жилы.
Центральный маслопроводящий канал кабеля может быть образован также с помощью спирали, а жила при этом скручивается из круглой проволоки. Применение:
Рис. 5. Поперечный разрез кабеля 110 кВ с сечением жил 3X400 мм2 в стальной трубе с маслом под давлением.
1 — токопроводящая жила; 2 — экраны по жиле и изоляции; 3 — изоляция из бумаги различной плотности и толщины; 4 — полукруглые проволоки скольжения; 5 — стальная труба; 6 — антикоррозийный защитный покров.
круглых проволок нецелесообразно, так как жила и кабель в целом получаются большого диаметра, чем при применении сегментных проволок.
Жилы сечением 1000 мм2 и выше скручиваются из четырех или шести изолированных слоями бумаги сегментов, а маслопроводящий канал образуется с помощью Z-образных проволок. Применение изолированных сегментов уменьшает сопротивление жилы переменному току за счет снижения влияния поверхностного эффекта и эффекта близости. Поверхностный эффект — неравномерное распределение переменного тока по сечению проводника, при этом плотность тока уменьшается в направлении от поверхности проводника к его центру. Это приводит к увеличению сопротивления проводника переменному току по сравнению с сопротивлением постоянному току.
При наличии эффекта близости под действием магнитного поля соседних фаз кабеля наибольшая плотность тока наблюдается в слоях жилы, обращенных к соседним кабелям, или в противоположно расположенных слоях (в зависимости от направлений тока в соседних кабелях).
Как показывает опыт, старение маловязких минеральных масел марок МН-3 и МН-4, применяемых для пропитки изоляции, в присутствии меди резко возрастает. Поэтому жилы изготовляются из луженых проволок, так как луженая поверхность медной проволоки является слабым стимулятором старения масла.
Экран, накладываемый на токопроводящую жилу, сглаживает неровности на ее поверхности, способствуя образованию радиального электрического поля в толще изоляции.
Экран по изоляции сглаживает неровности на внутренней поверхности медных лент или оболочки, исключает возможность образования масляных полостей между ними и поверхностью изоляции.
Кабель низкого давления подпитывается маслом из центрального маслопроводящего канала. При изменениях температуры кабеля происходит движение масла сквозь слои изоляции, прилегающие к жиле и оболочке, и обратно. Экраны из полупроводящих бумаг, обладающих абсорбционными свойствами, способствует стабилизации электрических свойств масла и изоляции.
При применении экранов только из полупроводящей бумаги сажа из последней, растворяясь в масле, проникает в изоляцию кабеля, вследствие чего увеличивается тангенс угла диэлектрических потерь основной изоляции. Во избежание этого для экранов высоковольтных кабелей применяется специальная двухслойная изоляционная бумага с полупроводящим слоем с одной стороны. Бумага накладывается полупроводящим слоем к жиле или оболочке кабеля, и изоляционный слой препятствует миграции сажи в основную изоляцию.
Экран по жиле маслонаполненного кабеля имеет следующую конструкцию: три ленты бумаги марки КП-080 толщиной 0,08 мм или две КП-120 толщиной 0.12 мм, одна лента бумаги марки КПДУ-080 толщиной 0,08 мм (с изоляционным подслоем из бумаги марки КВУ), накладываемая полупроводящим слоем к жиле. Общая толщина экрана 0,35 мм.
Экран по изоляции имеет следующую конструкцию: лента бумаги марки КПД-120 толщиной 0,12 мм, накладываемая изоляционным слоем к изоляции, лента бумаги КП-120, медная лента толщиной 0,1 мм, накладываемая с зазором 3—5 мм, прослоенная полупроводящей бумажной лентой марки КП-120. Общая толщина экрана 0,45 мм. Вместо медной ленты, прослоенной лентой КП-120, может быть одна лента перфорированной металлизированной бумаги марки МПП-140 толщиной 0,14 мм, накладываемая металлом к оболочке кабеля.
Полупроводящие ленты экранов накладываются с зазором 0,5—2,0 мм, а двухслойные — с перекрытием 2— 3 мм.
Изоляция жил кабелей выполняется из бумаги различной толщины и плотности (градирование изоляции), для чего применяются ленты из кабельной бумаги толщиной 0,08 и 0,12 мм, которые накладываются на жилу методом обмотки и пропитываются маловязким минеральным маслом марки МН-3 или МН-4.
Непосредственно у жилы слой изоляции выполняется из тонкой уплотненной бумаги, имеющей более высокую электрическую прочность. Кроме того, применение тонкой бумаги дает возможность получать наименьшие толщины масляных прослоек, что способствует увеличению их электрической прочности.
Это повышает электрическую прочность изоляции в целом.
Ленты изоляции накладываются с зазором 0,5— 2,0 мм, который необходим для того, чтобы при изгибании кабеля они могли несколько смещаться без разрывов и без смятия краев соседних лент. Каждая последующая лента перекрывает на 1/3 своей ширины зазор предыдущей.
Ниже даны значения пробивной электрической прочности бумаг, применяемых для наложения изоляции:
Расчет толщины изоляции производится по напряжению переменного тока частотой 50 Гц и импульсному напряжению. Принимается наибольшее полученное значение толщины изоляции. Толщина изоляции для кабелей различных сечений равна 11,0—9,6 мм при максимальной напряженности электрического поля не более 80 кВ/см в процессе эксплуатации. При этом толщина слоя из уплотненной бумаги составляет 3,5—2,5 мм, а из неуплотненной— 6,1—8,5 мм.
Оболочки кабелей. Для защиты изоляции от воздействия влаги, различных химических веществ, а также для предохранения ее от механических повреждений и обеспечения работы под избыточным давлением на кабели накладываются оболочки. Маслонаполненные кабели низкого давления изготовляются в свинцовой или алюминиевой (гладкой или гофрированной) оболочке.
Свинцовые оболочки кабелей изготовляются из сплавов свинца. Для оболочек кабелей, транспортируемых на расстояние свыше 3000 км, и кабелей, предназначенных для работы в условиях вибрации, применяется свинец, содержащий присадку меди в количестве 0,03—0,05% и сурьмы 0,5—0,65% или присадку меди до 0,05%, сурьмы 0,15—0,3%,, олова 0,35—0,5% и теллура до 0,005%.
Поверхность свинцовой оболочки должна быть глад- коп и ровной, без плен и наплывов, а ее толщина в зависимости от сечения кабеля составлять 3.0—3,6 мм. Свинцовая оболочка по всей длине должна быть герметичной и после наложения на кабель выдержать изнутри в течение 2 ч давление 5 кгс/см2 углекислого газа (азота) или масла (после пропитки изоляции).
Для кабелей низкого давления весьма перспективна оболочка из алюминия (менее дефицитного, чем свинец), которая позволяет обойтись без упрочняющего покрова, так как алюминий не текуч и его механическая прочность в 2—2,5 раза больше по сравнению со свинцом. Длительно допустимое давление в кабелях с алюминиевой оболочкой 5,0, а при переходных процессах 10,0 кгс/см2.
Толщина алюминиевой оболочки для кабелей различных сечений принята 1,9—2,2 мм. Имея повышенную механическую прочность, алюминиевые оболочки обладают меньшей стойкостью против изгибов по сравнению со свинцовыми.
Для повышения гибкости алюминиевых оболочек их гофрируют методом накатки после наложения оболочки И на алюминиевом прессе. Три диска, смешенных относительно друг друга на 120°, вращаясь вокруг кабеля, обжимают оболочку и образуют гофры. После пропитки изоляции алюминиевая оболочка испытывается на герметичность при давлении масла 6 кгс/см2 в течение 3 ч.
На образцах кабеля свинцовая оболочка с упрочняющим покровом выдерживает без разрыва испытание давлением 15 кгс/см2, а алюминиевая — 20 кгс/см2 в течение 2 ч.
Упрочняющий покров накладывается поверх свинцовой оболочки и состоит из двух медных твердокатаных лент размером 28X0,2 мм, накладываемых с зазором 2—5 мм между витками, необходимым для того, чтобы при изгибах кабеля ленты не сминались и не повреждали оболочки. Ленты накладываются так, чтобы вторая лента своей серединой перекрывала зазоры первой.
Между упрочняющим покровом и свинцовой оболочкой кабеля накладываются две поливинилхлоридные ленты, предназначенные для защиты оболочки от повреждения медными лентами при их наложении, а также при изгибах кабеля в процессе изготовления и монтажа.
В кабелях с упрочняющим покровом оболочка, расширяясь, постепенно доходит до стабильного состояния и с течением времени все большую часть давления передает медным упрочняющим лентам.
Защитные покровы накладываются поверх свинцовой или алюминиевой оболочки кабеля и защищают их от воздействия влаги, кислот, щелочей, а также блуждающих токов, вызывающих коррозию свинца или алюминия, и от механических воздействий. Конструкция защитного покрова зависит от материала оболочки кабеля, условий его монтажа и эксплуатации.
Кабели в свинцовой оболочке марки МНС поверх упрочняющего покрова имеют защитный наружный покров из поливинилхлоридных лент общей толщиной не менее 2,2 мм, а марки МНСШЕ — из слоя битумного состава, из поливинилхлоридных ленты и шланга, номинальная толщина которого 3,0 мм.
Защитные покровы кабелей МНСК состоят из внутреннего покрова (подушки), брони из стальных проволок и наружного покрова. Подушка предохраняет оболочку кабеля и упрочняющий покров от повреждения бронепроволоками при изготовлении кабеля и монтаже, а также защищает их от химической и электрохимической коррозии. Подушка состоит из следующих слоев: битумный состав, две поливинилхлоридные ленты, лента крепированной битумированной бумаги, битумный состав, пропитанная кабельная пряжа толщиной 2,0 мм. Общая толщина подушки должна быть не менее 3,0 мм.
Наружный защитный покров накладывается поверх брони и предназначен для защиты ее от коррозии и механических повреждений. Покров состоит из следующих слоев: битумный состав, две поливинилхлоридные ленты, лента крепированной битумированной бумаги, битумный состав, пропитанная кабельная пряжа толщиной 2,0 мм, меловое покрытие, предохраняющее витки кабеля от слипания на барабане. Общая толщина наружного защитного покрова должна быть не менее 3,0 мм.
Защитные покровы кабеля марки МНСА состоят из слоев: битумный состав, две поливинилхлоридные ленты, лента крепированной битумированной бумаги, битумный состав, пропитанная кабельная пряжа и меловое покрытие.
В кабелях марок МНАШВ.У и МНАГШВ.У с алюминиевой оболочкой, предназначенных для прокладки в земле, поверх оболочки, учитывая недостаточную коррозионную стойкость алюминия, накладывается усиленный защитный покров, состоящий из слоев: битумный состав, лента из крепированной битумированной бумаги, две поливинилхлоридные ленты, лента из крепированной битумированной бумаги, битумный состав, лента из крепированной битумированной бумаги, поливинилхлоридная лента, лента из прорезиненной невулканизированной ткани и поливинилхлоридный шланг толщиной 3,0 мм. Общая толщина защитного покрова не менее 6,5 мм.
В кабелях марки МНАШВ, предназначенных для прокладки на воздухе, поверх алюминиевой оболочки накладывается покров, состоящий из слоев: битумный состав, лента из полиэтилентерефталатной пленки или поливинилхлоридного пластиката и шланг из поливинилхлоридного пластиката.
При проведении контрольных (сдаточных) испытаний кабеля шланг из поливинилхлоридного пластиката кабелей всех марок должен выдержать испытание напряжением 12,5 кВ постоянного тока в течение 1 мин; для проведения испытаний поверх оболочки при изготовлении кабеля накладывается слой графита.
Броня кабелей, выполняемая из стальных оцинкованных проволок, предохраняет оболочку от механических повреждений и принимает на себя действующие на 16
кабель растягивающие усилия. При прокладке кабелей в земле диаметр бронепроволок должен быть не менее 4,0 мм, в воде — не менее 6,0 мм. Для снижения магнитных потерь и нагрева кабеля броня из стальных проволок разделяется на четыре-шесть участков медными проволоками того же диаметра.
Кабели в алюминиевой оболочке и поливинилхлоридном шланге с броней из круглых проволок не изготовляются, так как эти кабели трудоемки в изготовлении ц имеют недостаточную гибкость.
Характеристики кабелей 110 кВ в алюминиевой оболочке приведены в табл. 3.
Таблица 3
