Файл: Техника высоких напряжений учеб. пособие.pdf

пикающее между двумя соседними витками. Затем по кривым, приве­ денным на рис. 9.7, находится необходимая толщина изоляции.

4. Р а з м е р ы и з о л я ц и и о т в о д о в (рис. 15.32) определяются по формулам для цилиндрического конденсатора, причем стенка бака, мимо которой проходит отвод, считается

исоответственно напряженность в бумаге

уповерхности жилы отвода

испытательное напряжение 50 гц. Импульсное напряжение должно быть

Для бумаги, покрывающей отвод, расчетным 1/рлсч2 является рабочее напряжение. При обычно применяемых размерах отвода и его изоляции поле в бумаге можно считать слабонеравномерным, и допус­ каемая напряженность практически не зависит ни от толщины изоля­ ции, ни от радиуса жилы. На основе характеристик частичных разря­ дов с учетом неплотности намотки Принимают допустимую напря­ женность £,д.раб=£б:^35 -кв/см.

Масляные промежутки от неизолированных токоведущих частей до заземленных деталей определяются по кривым зависимости пробив­ ных напряжений масла от расстояния с учетом запаса на статистиче­ ский разброс. Следует отметить, что в современных конструкциях крупных трансформаторов масляные промежутки без твердой изоляции на стороне ВН и СН практически отсутствуют.

$ 15.6. ИЗОЛЯЦИЯ СИЛОВЫХ КАБЕЛЕЙ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

а.Общие сведения

Всиловых кабелях высокого напряжения наиболее широко-приме­ няется бумажная изоляция с пропиткой маслоканифольным компаун­ дом или минеральным (кабельным) маслом. Маслоканифольный ком-

436

тіаунд применяется обычно в кабелях до 35 кв включительно. Это уп­ рощает конструкцию кабельных линий, так как добавление канифоли в минеральное масло приводит к существенному увеличению вязкости пропитывающего состава, благодаря чему пропиточная масса не вы­ текает через концевые разделки кабеля. Кроме того, присутствие ка­ нифоли увеличивает стойкость масла против окисления. Процентное содержание канифоли в компаунде зависит от сорта минерального масла, лежит обычно в пределах 15-^30 % и выбирается из учета обе­ спечения требуемой вязкости и минимума tg б изоляции в области ра­ бочих температур.

Однако в изоляции кабелей с вязкой пропиткой в процессе эк­ сплуатации возможно образование пустот вследствие неизбежных мно­ гократных циклов нагрева и охлаждения («теплового дыхания»). При нагреве наиболее сильно расширяется маслоканифольный ком­ паунд, имеющий удельный коэффициент объемного расширения, рав­ ный 8 - 10“ 1 1/°С. Нагрев приводит к распиранию свинцовой оболочки, обладающей значительно меньшим коэффициентом объемного расши­ рения (9-ІО“ 5 1/°С). При.последующем остывании кабеля вследствие большой остаточной деформации свинцовой оболочки в толще изоля­ ции образуются места с пониженным содержанием пропитывающего состава. Так как охлаждение кабеля идет от оболочки к жиле, то у последней, т. е. в местах с наибольшей напряженностью электрического поля, могут образоваться пустоты. Это существенно ограничивает до­ пустимую рабочую напряженность в изоляции с маслоканифольным компаундом. Поэтому в кабелях с номинальным напряжением ПО кв

ивыше применяется бумажная изоляция с пропиткой жидким маслом

иосуществляется ряд дополнительных мероприятий, препятствующих

возникновению пустот в изоляции.

Изоляция кабелей выполняется из лент кабельной бумаги толщи­ ной от 14 до 120 мкм. Более тонкая бумага применяется в кабелях выс­ ших классов напряжения. Ширина лент колеблется от 10 до 35 мм. Ленты в слое накладываются с зазором 1,5э-3,5 мм, что обеспечивает необходимую гибкость изоляции. Каждый последующий слой накла­ дывается со сдвигом на 1/3 ширины ленты. Так как масляные каналы в зазорах между лентами являются слабым местом изоляции, то при намотке необходимо обеспечить практическое отсутствие совпадения зазоров в двух соседних слоях..б

б. Кабели с вязкой пропиткой '

Кабели с вязкой пропиткой до напряжения 10 кв включительно чаще всего выполняются с поясной изоляцией и секторными жилами. На рис. 15.33, а приведена конструкция кабеля на напряжение 10 кв. Секторная форма жилы обеспечивает более полное использование объе­ ма под свинцовой оболочкой, а поясная изоляция увеличивает изо­ ляцию относительно оболочки без увеличения изоляции между жилами. •Для увеличения механической прочности поверх свинцовой оболочки накладывается броня из двух стальных лент, наматываемых в проти­ воположные стороны и защищенных от коррозии битумным покровом.

437

В изоляции трехжильного кабеля с секторными жилами создается неравномерное электрическое поле с большой тангенциальной состав­ ляющей, что облегчает развитие пробоя в масляных зазорах между лен­ тами. Наибольшие рабочие напряженности в таких кабелях не пре­ вышают 32 кв/см.

При напряжениях 20 и 35 кв применяются кабели с отдельно ос­ винцованными или экранированными жилами (рис. 15.33, б), в которых обеспечивается наличие только радиальных напряженностей электри-

Рнс. 15.33. Трехжильные кабели с вязкой пропиткой:

а — с поясной изоляцией н секторными жилами на 10 кв\ 6 — с отдельно освинцован­

ческого поля. В этих кабелях величина максимальной рабочей на­ пряженности принимается до 42 кв/см.

Вкабелях с вязкой пропиткой, работающих при постоянном на­ пряжении, благодаря значительно меньшей интенсивности частичных разрядов и разгрузке наиболее слабого места изоляции — масляной пленки — могут быть допущены значительно большие рабочие на­ пряженности — до 250^-300 кв/см. При этом кабели могут быть ис­ пользованы для напряжения до 200 кв. Для вертикальной прокладки применяются кабели с обедненно-пропитанной изоляцией. В этих ка­ белях в процессе их изготовления изоляция подвергается дополни­ тельному нагреву, в течение которого из кабеля вытекает около 70% пропиточной массы. В таких кабелях применяется повышенная приб­ лизительно на 40% толщина изоляции.

в.Маслонаполненные кабели

Вмаслонаполненных кабелях изоляция пропитывается минераль­ ным маслом, имеющим значительно меньшую вязкость, чем масло­ канифольный компаунд. Возможность перемещения масла вдоль ка­ беля при нагревании и охлаждении обеспечивает компенсацию теп­ ловых расширений и поддержание требуемого давления в кабеле при

438

помощи специальных баков питания или давления, в которые поступа­ ет избыточный объем масла при нагреве кабеля. При охлаждении мас­ ло уходит обратно в кабель. Эти баки представляют собой гофриро­ ванные сосуды, наполненные маслом, в которых поддерживается опре­ деленное давление. В баках питания изменение объема приводит к значительно меньшему изменению давления, чем в баках давления, что, однако, удорожает конструкцию бака питания. Обычно эти баки ста­ вятся у концевых муфт кабеля, а баки давления распределяются по длине кабеля у стопорных муфт, обеспечивающих электрический кон­ такт и не передающих давление масла из одного отрезка кабеля в другой.

По величине давления маслонаполненные кабели разделяются на кабели низкого давления — до 1 апѵ, среднего давления — до 3-4-4 апѵ,

Рис. 15.34. Маслонаполненный кабель’ среднего давления на напряжение НО кв:

1 — маслопроводящнП канал; 2 — токоведущая жила; 3 — экран из трех лент полупроводящеП бумаги; 4 — изоляция из бумаги толщиной 0,075 и 0,125 мм\ 5 — экран из трех лейт полупроводящеП бумаги; 6 — оболочка нз медистого свинца; 7 --//, 13 — защитные покровы; 12 — броня нз стальных и медных проволок

высокого давления — от 7 до 15 am. Повышение давления приводит к увеличению электрической прочности кабеля и к возможности при­ менения более высоких рабочих напряженностей: 60-4-100 кв/см для кабелей низкого давления; 80-4-120 кв/см для кабелей среднего дав­ ления; до 180 кв/см для кабелей высокого давления.

Конструкция кабеля среднего давления на напряжение ПО кв приведена на рис. 15.34.

439

Увеличение давления требует упрочнения свинцовой оболочки, что обычно осуществляется наложением на нее стальных или бронзо­ вых лент или плоских стальных оцинкованных проволок. Поэтому ка­ бели высокого давления в ряде случаев выполняются в стальном тру­ бопроводе (рис. 15.35), где прокладываются три одножильных кабеля

с изоляцией из пропитанной бумаги, снабженных поверх изоляции металлическим экраном. Эти кабели выполняются или в свинцовых оболочках, которые' снимаются при протяжке в трубопровод, или в эластичных покрытиях (полиэтиленовых оболочках), которые остаются на кабелях после прокладки.

г. Электрический расчет изоляции кабелей

Толщина изоляции кабелей выбирается исходя из допустимой на­ пряженности электрического поля на поверхности жилы при рабочем напряжении. Величина этой напряженности определяется характе­ ристиками частичных разрядов.

440