Для маслонаполненных кабелей высокого давления принят ряд сечений токопроводящих жил: 120, 150, 185, 240, 270, 300, 350, 400, 500, 550, 625, 700, 800, 1000, 1250 и 1500 мм2. Кабели высокого давления могут изготовляться с токопроводящими жилами сечением 120—700 мм2 —на напряжение 110 кВ; 300—700 мм2 —220 кВ; 400-700 мм2 —330, 380 кВ; 550—700 мм2 — 500 кВ.
Конструктивные параметры кабелей высокого давления указаны в табл. 3.1, а на рис. 3.2 приведен поперечный разрез фазы кабеля высокого давления во временной свинцовой оболочке, предназначенного для затягивания в трубопровод. Для сооружения кабельных линий 330, 380 кВ до настоящего времени применяются кабели сечением 550 мм2, 500 кВ — 625 мм2.
Таблица 3.1
Рис. 3.2. Поперечный разрез фазы кабеля высокого давления во временной свинцовой оболочке для прокладки в стальных трубах:
1 — токопроводящая жила; 2 — экран по жиле; 3 — изоляция из бумаг различной плотности и толщины; 4— экран по изоляции; 5 — проволока скольжения; 6 — изоляционное масло; 7—временная свинцовая оболочка
Токопроводящая жила кабеля высокого давления скручивается из круглых медных нелуженых проволок диаметром 2—3 мм.
Жилы сечением 120, 150, 185, 240 и 270 мм2 четырехповивные, 300, 350
и 400 — пятиновивные, 500, 550, 625 и 700 мм2 — шестиповивные (центральная проволока считается за повив). Жилы сечением 300 мм2 и выше могут изготовляться из трех уплотненных секторов, скрученных из круглых проволок, что позволяет уменьшить диаметр жилы на 0,5—0,6 мм. Жилы сечением 1000 мм2 и выше скручиваются из четырех или шести секторов, изолированных слоями электропроводящей бумаги, что позволяет уменьшить сопротивление жилы переменному току за счет снижения влияния поверхностного эффекта и эффекта близости.
Экран, накладываемый на токопроводящую жилу, экранирует неровности на ее поверхности, способствуя образованию радиального электрического поля в толще изоляции.
Экран, накладываемый на изоляцию, экранирует неровности на внутренней поверхности медных лент, исключает возможность образования масляных полостей между ними и поверхностью изоляции, обеспечивает радиальность электрического поля в изоляции. Изоляция кабеля высокого давления в кабельной линии подпитывается маслом из трубопровода. При изменениях температуры кабеля происходит движение масла сквозь слои изоляции и экранов, которое поступает в изоляцию из трубопровода или в трубопровод из изоляции. Экран из электропроводящих бумаг, обладающих абсорбционными свойствами, способствует стабилизации электрических свойств масла и изоляции. Экран по жиле имеет следующую конструкцию: три электропроводящих ленты толщиной по 0,08 или две толщиной по 0,12 мм; одна лента двухцветной бумаги толщиной 0,08 мм — для кабелей 110—220 кВ; пять электропроводящих лент и одна лента двухцветной бумаги толщиной по 0,08 мм — для кабелей 330—380 кВ; шесть электропроводящих лент и одна лента двухцветной бумаги толщиной по 0,08 мм — для кабеля 500 кВ. Экран по изоляции имеет следующую конструкцию: одна лента двухцветной бумаги толщиной 0,12 мм; одна лента электропроводящей бумаги толщиной 0,12 мм для кабелей 110—220 кВ или три для кабелей 330—500 кВ; одна лента электропроводящая металлизированная перфорированная толщиной 0,14 мм; одна медная перфорированная лента толщиной 0,15 мм в прокладку с лентой электропроводящей бумаги толщиной 0,12 мм. Электропроводящие ленты экранов накладываются с зазором 0,5—2 мм, двухцветные — с перекрытием 2—4 мм, металлизированная металлом наружу, медная перфорированная — с перекрытием 2—5 мм с прослойкой из ленты электропроводящей бумаги.
Изоляция выполняется градированной по толщине и плотности применяемых высоковольтных кабельных бумаг и состоит из лент толщиной 0,08 и 0,12 мм для кабелей 110 кВ; 0,08, 0,12 и 0,17 мм для кабелей 220—500 кВ, накладываемых на жилу методом обмотки. Непосредственно у жилы слои изоляции выполняются из тонкой уплотненной бумаги, имеющей более высокую электрическую прочность. Применение тонкой бумаги также позволяет повысить электрическую прочность изоляции благодаря уменьшению ее наиболее слабой части — масляных прослоек, образующихся вследствие наложения бумажных лент с зазором. Изоляция выполняется из изоляционной кабельной бумаги с уменьшенными диэлектрическими потерями. Бумага изготовляется из целлюлозы, обработанной углекислым магнием, с применением деионизированной воды.
На экран по изоляции накладывается не менее двух полукруглых проволок скольжения диаметром 5 мм из: немагнитного материала, которые предохраняют изоляцию и экран от повреждения при протягивании кабеля в трубопровод. Проволоки образуют зазор между фазами кабеля, что улучшает охлаждение кабелей за счет циркуляции масла в зазорах.
Для защиты изоляции от увлажнения при транспортировке и хранении поверх полукруглых проволок скольжения накладывается временная свинцовая оболочка, снимаемая специальной машиной при затягивании кабелей в трубопровод.
С целью лучшей сохраняемости характеристик кабелей при их транспортировке, хранении, монтаже и экономии ресурсов при изготовлении кабелей и сооружении кабельных линий на кабельных заводах выполнен комплекс работ по освоению производства, транспортировке, хранению и прокладке кабелей с применением специальных контейнеров или корзин. Специальный кабельный контейнер (рис 3.3) состоит из герметичного корпуса, закрываемого крышкой, в котором размещается барабан с кабелем. При наложении бумажной изоляции кабель принимается на барабан, который затем устанавливается в контейнер, где производится сушка и пропитка изоляции, электрические сдаточные испытания кабеля, его транспортировка и хранение. Из трех таких контейнеров кабели выматываются и одновременно затягиваются в трубопровод кабельной линии без соприкосновения с окружающей атмосферой. Высокая механическая прочность и герметичность контейнера гарантируют неповреждаемость кабеля при всех указанных операциях.
Рис. 3.3. Контейнер для кабеля высокого давления без свинцовой оболочки:
1 — корпус контейнера; 2 — крышка контейнера; 3 — барабан с кабелем; 4 — компенсатор; 5 — люк для вымотки кабеля; 6 — кабель; 7 — стопор барабана
Компенсирующее устройство контейнера специальной конструкции позволяет использовать объем газа в полостях контейнера и барабана и поддерживать примерно постоянное избыточное давление масла в изоляции кабеля при изменении температуры окружающей среды, что обеспечивает высокую стабильность электрических характеристик изоляции.
При прокладке кабелей в трубопровод кабельной линии контейнеры соединяются с трубопроводом с помощью закрытых шлюзов, через которые производится протягивание кабелей. Такой способ значительно упрощает прокладку кабелей, сокращает материалоемкость, длительность и трудоемкость работ. Уменьшается число временных сооружений, объем строительных работ, расход электроэнергии, высвобождается специальное монтажное оборудование. Одновременно обеспечивается требуемая сохранность кабелей, так как исключаются механические воздействия на изоляцию при съеме свинцовой оболочки, а также воздействие окружающей среды. Эффективность применения специальных кабельных контейнеров определяется исключением временной свинцовой оболочки, снижением трудоемкости изготовления кабелей, увеличением скорости и снижением трудоемкости прокладки кабелей в стальной трубопровод.
Применение специальных кабельных контейнеров наиболее целесообразно при сооружении кабельных линий на объектах, до которых транспортировка контейнеров с завода-изготовителя кабеля может быть выполнена автотранспортом, или при поставке кабелей на место монтажа водным транспортом. При транспортировке с использованием железнодорожного транспорта размеры контейнеров ограничиваются допустимыми габаритами перевозимых грузов. Из-за сложности транспортировки контейнеры в ряде случаев не могут быть применены.
Длина кабеля напряжением 220 кВ на барабане контейнера 400—600 м. Размеры строительных длин кабелей без временной свинцовой оболочки могут быть увеличены примерно в 2 раза при изготовлении, транспортировке, хранении, прокладке кабелей с применением специальных металлических корзин или контейнеров увеличенной вместимости.
Корзина состоит из двух колец (обечаек) высотой примерно 1 м, к нижним торцам которых приваривается дно корзины, а на верхние устанавливается крышка. Кабель после наложения изоляции принимается в корзину, закрываемую крышкой, в которой предусмотрены вводы для вакуумирования и подачи масла. Корзины устанавливаются в вертикальный вакуумный котел, в котором производятся сушка и пропитка бумажной изоляции. При сооружении кабельной линии кабели из корзин прокладываются в трубопровод.
Изоляция кабелей высокого давления пропитывается маслом средней вязкости марки С-220, представляющим собой депарафинизированное авиационное масло. В отличие от трансформаторного это масло не содержит в своем составе ароматических углеводородов, структурные группы его представлены 70% парафинов и 30% нефтенатов.
Маслом С-220 заполняются также трубопроводы кабельных линий на напряжение 110—500 кВ. В отдельных случаях допускается замена
масла С-220 на масло МН-4 для линий на напряжение 110 и 220 кВ.
