ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.03.2024
Просмотров: 58
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
11
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
Материалы, из которых изготавливаются основные и нулевые токопроводящие жилы, должны отвечать следующим основным требованиям:
1. высокая электропроводность;
2. высокая механическая прочность;
3. технологичность;
4. экономичность;
5. недефецитность.
Рис. 2.2. Сечения силовых кабелей:
а – двухжильные кабели с круглыми и сегментными жилами;
б – трехжильные кабели с поясной изоляцией и отдельными
12
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
оболочками; в – четырехжильные кабели с нулевой жилой
круглой, секторной и треугольной формы.
Из вышеперечисленных требований высокая электропроводность и площадь поперечного сечения токопроводящей жилы являются самыми основными параметрами и определяют значения допустимых токов кабеля. В тоже время, электропроводность влияет на выбор размер поперечного сечения кабеля.
Защиты от разрушающих механических воздействий при изгибе, растяжении, кручении и вибрации обеспечивается путем повышение механических характеристик конструктивных элементов кабеля. Для защиты от отрицательных химических и климатических воздействий кабели и их конструктивные элементы должны иметь высокую коррозионную стойкость.
Из всех металлов используемые в приготовлении токопроводящих проводов медь обладает наибольшей электропроводности. По электропроводности медь уступает лишь серебру. Кроме того, медь хорошо подается волочению и прокатке. Такое свойство меди обеспечивает приготовление проволоки необходимой длины (любой). Для защиты от коррозии медных проволок на практике их производство применяют специальные защитные покрытия оловянными или свинцово-оловянистыми сплавами.
Однако в практике производство токопроводящих жил и проводов основным материалом считается алюминий. Такая тенденция установилась по следующим причинам: алюминия относительно стоит дешевле, его легче получить в природе, запасы алюминия на сегодняшний день практически неограниченные, по электропроводности уступает только меди и серебру.
Однако по сравнению с меди алюминий имеет более низкие механические характеристики. Именно по этой причине кабели с алюминиевыми жилами применяются лишь
13
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
для питания стационарных приемников электроэнергии и фиксированной прокладки.
Как было отмечено выше, алюминия имеет больше сопротивления по сравнению с меди, поэтому сечение их токоведущих частей должно быть в 1,68 раза больше, чем медной, а ее диаметр должен быть примерно в 1,3 раза больше медного.
Для повышения механических характеристик медных или алюминиевых кабелей часто используют стальной проводник. В таких кабелях медный или алюминиевый провод служит для передачи электрического тока, а стальной провод берет на себя механическую нагрузку, повышая тем самым механическую прочность кабеля в целом.
Заводами изготовителями выпускаются провода и жилы малых сечений и высокой проводимости, которые состоят из сплавов меди.
В зависимости от числа проволок и сечений бывают следующие группы алюминиевых жил кабелей [3]:
• Однопроволочные сечением до 35 мм
2
;
• Однопроволочные и многопроволочные сечением 50-
240 мм
2
;
• Многопроволочные сечением 300-800 мм
2
В зависимости от числа проволок и сечений бывают следующие группы медных жил кабелей:
• Однопроволочные сечением до 16 мм
2
;
• Однопроволочные и многопроволочные сечением 25-
95 мм
2
;
• Многопроволочные сечением 120-800 мм
2
Сечение нулевой жилы и жилы защитного заземления на одну степень обычно меньше чем сечение основной рабочей жилы (табл. П.1.1). Как правило, нулевые жилы и жилы защитного заземления изготавливаются треугольной, секторной и круглой формами. Такие жилы располагаются в
14
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
самом центре конструкции кабеля между его рабочими основными жилами (рис. 1.2).
Типоразмеры силовых кабелей напряжением до 10 кВ приведены в таблице П.1.1.
Изоляция
считается одним из основных конструктивных частей кабельной изделии и предназначена для обеспечения прочного диэлектрического промежутка между рабочими токопроводящими жилами. Также изоляция создает диэлектрический слой между жилами и экранами, металлическими оболочками.
В любом кабельном изделии в зависимости от рабочего напряжения толщина, форма и материал изоляции имеют конкретные значения.
Изоляция, обеспечивающая диэлектрический слой вокруг жилы называется изоляцией жилы. Изоляция,
которая предназначена для создания диэлектрического слоя вокруг изолированных скрученных или параллельно уложенных жил многожильного кабеля, называется поясной
изоляцией.
В зависимости от используемыми видами изоляций кабели бывают следующих типов [3]:
• кабели с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката или сшитого полиэтилена, с наружной оболочкой или защитным шлангом из поливинилхлоридного пластиката и кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена с защитным шлангом из полиэтилена;
• кабели с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката или сшитого полиэтилена, с наружной оболочкой или защитным шлангом из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести (исполнения "нг");
• кабели с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности или сшитого полиэтилена, с наружной оболочкой или защитным шлангом из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности (исполнения "нг-LS");
15
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
• кабели с изоляцией из полимерных композиций, не содержащих галогенов, или сшитого полиэтилена, с наружной оболочкой из полимерных композиций, не содержащих галогенов (исполнения "нг-HF");
• кабели огнестойкие с изоляцией, наружной оболочкой или защитным шлангом из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности (исполнения "нг-FRLS");
• кабели огнестойкие с изоляцией из полимерных композиций, не содержащих галогенов, или сшитого полиэтилена, с наружной оболочкой из полимерных композиций, не содержащих галогенов (исполнения "нг-
FRHF").
Поливинилхлоридные
(ПВХ)
пластикаты.
Поливинилхлоридные пластикаты, которые используют при изготовлении кабельной продукции подразделяются на следующие группы:
• изоляционные — обладают высокие электрические характеристики;
• шланговые — используются для защиты элементов кабельных изделий;
• полупроводящие — применяемые для изготовления экранов [8].
Поливинилхлоридный пластикат (ПВХ) [4]. На сегодняшний день считается наиболее распространённый вид изоляции. Поливинилхлоридный пластикат при комнатной температуре (+20 ℃) имеет большим электрическим сопротивлением.
К недостатку поливинилхлоридного пластиката относится недостаточно хорошая гибкость, по сравнению с резиновую изоляцию. К достоинствам можно отнести их не высокую стоимость, устойчивость воздействиям разных химических реагентов, устойчивость влаге. Кроме того, ПВХ обладает низкий уровень горючести.
При изготовлении кабельной продукции используются кабельный пластикат или мягкий поливинилхлорид, который
16
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
около 50% состоит из хлора. Таким образом, такие кабели воспламеняются с трудом.
Пропитанная бумажная изоляция. Кабельная бумага по ГОСТ 23436-83 для изоляции силовых кабелей на напряжение до 35 кВ марок К и КМП изготавливается из небеленой сульфатной целлюлозы, марки КМ — из небелёной сульфатной целлюлозы для многослойной кабельной бумаги.
Пропитанная бумажная изоляция (БПИ). Кабели с бумажной изоляцией конструктивно состоят из ленты кабельной бумаги, которая пропитана вязким или стекающим специальным составом. К самому основному требованию при изготовлении кабелей с бумажной изоляцией относится то, что бумажные ленты при накладывании не должны совпадать друг на друга. Как правило, допускается не более трех накладываний друг на друга. К достоинству кабелей с пропитанной бумажной изоляцией можно отнести не высокую стоимость и высокие электроизоляционные характеристики. В качестве недостатков следует рассматривать свойство изоляции, впитывать влагу, низкую стойкость к внешним механическим воздействия и текучесть изоляции. По причине последней, как правило, на практике таких кабелей рекомендуют прокладывать в их горизонтальном положении.
Полиэтиленовая изоляция [3]. На сегодняшний день огромное число кабелей производятся с применением изоляции из сшитого полиэтилена. Как правило, кабели с такой изоляцией выпускаются на различные классы напряжения (до 500 кВ). Использование на практике кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. Применение сшитого полиэтилена обеспечивает высокие диэлектрические свойства изоляции, высокие механические свойства, более высокие по сравнению с бумажно-масляной изоляцией термические режимы, надёжность и долговечность кабелей.
Используется для изготовления кабельной продукции, прокладываемой подземным способом. Конструкция кабелей из сшитого полиэтилена обладает хорошей гибкостью, низкой гигроскопичностью (поглощение влаги) и возможностью
17
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
нагрева до +130 ℃. Недостатки СПЭ кабелей – сложность изготовления, необходимость использования зарубежного оборудования, из-за чего стоимость изделия значительно выше аналогов. Может быть низкой плотности (ПЭНП) и высокой (ПЭВП). Достоинства: диэлектрические свойства в
300 раз выше нежели у ПВХ изоляции, низкая гигроскопичность, устойчивость к химическим реагентам.
Однако минусами полиэтилена являются снижение диэлектрических свойств провода при повышении температуры, слабая гибкость и в то же время высокая стоимость. Конструкция кабелей с изоляцией из полиэтилена хорошо себя зарекомендовала для прокладки стационарной проводки на промышленных объектах.
Электроизоляционная
резина.
Благодаря своей гибкости чаще всего используется для подключения передвижных механизмов и оборудования. Гибкая, дешевая, обладает высокими диэлектрическими свойствами. Однако теряет свои электроизоляционные характеристики при температуре выше +80 ℃, подвержена повреждению от ультрафиолетового излучения и что самое опасное – не устойчива к горению.
Резиновая изоляция выполняется из сплошного слоя резины или из резиновых лент с последующей вулканизацией.
Силовые кабели с резиновой изоляцией применяют в сетях переменного тока до 1 кВ и постоянного тока до 10 кВ.
Кремнийорганическая резина. Обладает высокой термостойкостью, электроизоляционными параметрами, хорошей прочностью и гибкостью. В то же время слабо устойчива к воздействию химических реагентов, конструкция провода разрушается при истирании и достаточно дорого стоит. Применяется, как правило, в условиях с повышенной температурой.
Политетрафторэтилен (ПТФЭ). Обладает хорошей стойкостью к механическим повреждениям даже при температуре до +250 ℃, при этом хорошо противостоит
18
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
химическому воздействию. Минусы такого типа защиты – высокая стоимость и токсичность.
Маслонаполненный
кабель.
Маслонаполненный кабель — это кабель с избыточным давлением, создаваемым маслом, входящим в состав бумажной пропитанной изоляции, и предусмотренной компенсацией температурных изменений объёма масла.
Бумажная изоляция кабелей пропитывается вязкими пропиточными составами
(маслоканифольными или электроизоляционными синтетическими).
В качестве основного недостатка кабелей с вязким пропиточным составом следует считать ограниченную возможность их прокладки по наклонным трассам, а именно - разность высот между концевыми их заделками не должна превышать: для кабелей с вязкой пропиткой 6 кВ бронированных и небронированных в свинцовой оболочке - 15 м, в алюминиевой - 20 м, для кабелей с вязкой пропиткой 10 кВ бронированных и небронированных в свинцовой и алюминиевой оболочке - 15 м.
Электрические экраны применяют для защиты внешних цепей от влияния электромагнитных полей токов, проходящих по кабелю, и для обеспечения симметрии электрического поля вокруг жил кабеля. Экраны выполняют из полупроводящей бумаги и алюминиевой или медной фольги.
Чаще всего экран используют в кабелях управления и высоковольтных кабельных линиях. Бывают следующие основные типы экранов [3] [4]:
• из металлизированной бумаги (если конструкция предусматривает БПИ изоляцию);
• медная проволока (для ПВХ и резины);
• оцинкованная проволока из стали (бронь + кран);
• электропроводящая резина (при резиновом типе изоляции).
Экранирующий слой может быть наложен как на весь пучок жил, так и на каждую отдельно. Как правильно, он гибкий и дополнительно позволяет защитить провод от
19
Лист
Изм. Лист
№ докум
Подпись Дата
механических повреждений, однако из-за наличия экрана в конструкцию погонный метр изделия будет стоит дороже.
Заполнители необходимы для устранения свободных промежутков между конструктивными элементами кабеля с целью герметизации, придания необходимой формы и механической устойчивости конструкции кабеля. В качестве заполнителей применяют жгуты из бумажных лент или кабельной пряжи, нити из пластмассы или резины.
Оболочка
кабеля предназначена для защиты проводников и изоляторов от внешних воздействий, механических повреждений, атмосферных явлений, а также от влаги, которая приводит к нарушению изоляции электрических кабелей.
Оболочка кабеля может состоять из одного и более герметизирующих и армирующих слоёв, в качестве этих слоёв могут применяться различные материалы: алюминий, свинец, сталь, пластмасса, резина негорючая (найритовая) ткань, пластмасса и прочее.
Алюминиевую оболочку силовых кабелей на напряжение до 1 кВ допускается использовать в качестве четвертой (нулевой) жилы в четырехпроводных сетях переменного тока с глухозаземленной нейтралью за исключением установок со взрывоопасной средой и установок, в которых ток в нулевом проводе при нормальных условиях составляет более 75 % тока в фазной жиле.
Защитные
покровы, обычно состоящие из влагозащитной оболочки и наружных защитных покровов, предназначены для защиты всех элементов кабелей от механических, климатических и химических воздействий и применяется при эксплуатации кабельной продукции в тяжелых условиях.
Влагозащитные оболочки предотвращают проникновение влаги внутрь изоляции; они могут быть металлическими (свинцовыми, алюминиевыми, стальными гофрированными), пластмассовыми (из полиэтилена и поливинилхлоридного пластиката) или резиновыми.
