Файл: Хромченко, Г. Е. Электромонтажник по кабельным сетям.pdf

тельного срока эксплуатации. Принято счи­ тать, что срок службы кабеля должен быть около 50 лет.

Раньше почти все силовые кабели имели бумажную изоляцию и только небольшое ко­ личество резиновую. Объясняется это тем, что бумажная изоляция дешева и имеет высо­ кие изоляционные свойства. Однако она имеет и существенные недостатки — малую механическую прочность и высокую чувстви­ тельность' к увлажнению. Непропитанная ка­ бельная бумага имеет недостаточные изоля­ ционные свойства, так как поры бумаги за­ полнены воздухом, электрическая прочность которого низка. Поэтому бумажную изоляцию пропитывают компаундом (составом), основ­ ным содержанием которого является мине­ ральное масло. Компаунд и бумага должны быть сухими. При попадании небольшого ко­ личества влаги в пропитанную бумажную изоляцию резко снижается ее электрическая прочность. Поэтому кабели с бумажной про­ питанной изоляцией должны обязательно иметь металлическую оболочку для предохра­ нения от вытекания пропитывающего состава и от попадания влаги из внешней среды в бумажную изоляцию. Оболочки из резины или пластмассы влагопроницаемы и указан­ ной защиты обеспечить не могут.

Металлическая оболочка кабеля должна быть гибкой, чтобы можно было кабель нама­ тывать на барабан и прокладывать по трас­ сам, имеющим, как правило, большое количество изгибов. Поэтому наиболее подхо­ дящим металлом для изготовления металли­ ческой оболочки кабеля является свинец. Од­ нако свинец является еще более дефицитным

10

материалом, чем медь, вследствие чего за по­ следние годы стали применять кабели с- алюминиевой оболочкой. Алюминий имеет значительно меньшую гибкость, чем свинец; кабель с алюминиевой оболочкой является более жестким, чем кабель со свинцовой обо­ лочкой. В настоящее время для уменьшения жесткости алюминиевой оболочки осваивают изготовление ее с гофрами. Иногда для конт­ рольных кабелей применяют также гофриро­ ванную стальную оболочку.

Бумажная изоляция имеет еще один су­ щественный недостаток. При прокладке кабе­ ля с пропитанной бумажной изоляцией по на­ клонным и вертикальным трассам пропитка бумаги постепенно стекает вниз. Вследствие этого в верхних частях кабеля пропитка, как говорят, обедняется и электрическая проч­ ность бумажной изоляции уменьшается. Для кабелей высокого напряжения это очень опас­ ное явление. Чтобы смягчить влияние стена­ ния пропитки на электрическую прочность бумажной изоляции, приходится ставить тех­ нически сложные и дорогие устройства — стопорные муфты. Для кабелей на напряже­ ние 10 кв эти муфты ставят через каждые 15 м разности уровней, а при напряжении 35 кв через каждые 5 м разности уровней. ’

За последние годы в качестве изоляции силовых кабелей напряжением не более 35 кв и. дляконтрольных кабелей все шире приме­ няют пластмассу — поливинилхлорид (его не совсем точно иногда называют полихлорви­ нил) и полиэтилен.

Поливинилхлорид представляет собой смесь поливинилхлоридной смолы с пластифи­ каторами (пластификатором называется раст-

11

ворителщ который после введения в материал придает ему пластичность)', красителями и другими добавками. В зависимости от состава в кабельной технике применяют поливинилхло­ ридные пластикаты изоляционные и шланго­ вые. Для кабелей на напряжение до 10 кв изоляционные характеристики поливинилхло­ ридного пластиката вполне приемлемы. Кро­ ме того, он стоек против действия многих химических материалов и против действия электрической короны. Явление короны, оче­ видно, каждый наблюдал. Заключается оно в том, что на токоведущих частях высокого напряжения в темноте наблюдается свечение. Корона действует разрушающе на все орга­ нические материалы, но поливинилхлорид один из наиболее стойких среди них. Важным свойством поливинилхлорида является его не­ горючесть. Заключается она в том, что под прямым действием огня сгорают пластифика­ торы и красители, а смола разлагается, выде­ ляя при этом газы, способствующие гашению пламени. Поэтому, как только постороннее пламя прекращает свое действие, горение по­ ливинилхлоридного пластиката сразу же пре­ кращается. Горит поливинилхлорид коптя­ щим пламенем, издавая при этом запах хлора.

Полиэтилен имеет еще лучшие электроизо­ ляционные свойства, но у него меньше хими­ ческая стойкость. В частности, полиэтилен нестоек к бензину, керосину и минеральным маслам (а следовательно, и к пропитывающе­ му составу кабеля с бумажной изоляцией), он горюч. Если поджечь полиэтилен, он продол­ жает гореть без посторонней помощи, пока полностью не сгорит. При этом от него пада­ ют горящие капли.

12

В быту мы часто сталкиваемся с изделия­ ми из поливинилхлорида и полиэтилена (пла­ щи, сумки, абажуры и др.) различных цветов. Цвет зависит от применения красителя. Од­ нако поливинихлорид и полиэтилен, применя­ емые в кабельной технике, отличаются по своему составу от применяемых для изделий широкого потребления.

При монтаже кабелей нужно уметь отли­ чать поливинилхлорид от полиэтилена. Поли­ этилен на ощупь напоминает стеарин, но не смачивается водой. Поливинилхлорид в отли­ чие от полиэтилена смачивается водой. Са­ мым точным признаком отличия полиэтилена от поливинилхлорида является горючесть пер­ вого и негорючесть второго.

Вкачестве материалов для кабелей поли­ винилхлорид и полиэтилен все время совер­ шенствуются. Разрабатываются негорючий и сшитый полиэтилен и теплостойкий поливи­ нилхлорид.

Внастоящее время выпускается значи­ тельное количество силовых и контрольных

кабелей с изоляцией и оболочкой из полиэти­ лена и поливинилхлорида. Эти кабели проще в производстве по сравнению с кабелями с бу­ мажной изоляцией. Они не имеют никакого пропитывающего состава и их можно по этой причине применять без ограничения на са­ мых протяженных вертикальных и наклонных трассах. Так как поливинилхлорид и полиэти­ лен не очень чувствительны к увлажнению, то кабели с изоляцией из этих материалов при­ меняют без металлических оболочек. Оболочки этих кабелей изготовляют из тех же матери­ алов, но более дешевого состава, так как к оболочке не предъявляются высокие требова­

13

ния по электроизоляционным свойствам. Од­ нако для кабелей с пластмассовой изоляцией предпочитают применять оболочки из шланго­ вого поливинилхлорида из-за негорючести этого материала.

В ближайшие годы силовые кабели на на­ пряжение до 1 кв и контрольные кабели бу­ дут изготовлять все больше с пластмассовой изоляцией, которые полностью вытеснят кабе­ ли с бумажной изоляцией. Для силовых кабе­ лей на напряжение 6 и 10 кв и в какой-то ме­ ре 35 кв эта замена будет только частичной, а силовые кабели на более высокие напряже­ ния в будущем будут иметь только бумажную изоляцию, которая на этих напряжениях еще не имеет полноценного заменителя.

Для специальных целей, где к изоляции кабелей предъявляют необычные требования (горячие цехи, космические корабли и др.), применяют особые пластмассы, кремнийорганические соединения и т. п. материалы.

Заливочные массы

При соединении одного отрезка кабеля с другим, а также при присоединении жил ка­ беля к электроприемникам применяют за­ ливочные массы, которые заполняют соедини­ тельные и концевые кабельные муфты для обеспечения герметичности. А герметичность особенно важна для кабелей с бумажной изо­ ляцией, чтобы не допустить проникновения влаги в кабель и вытекания из кабеля пропи­ тывающего состава.

Заливочные массы представляют собой материалы, которые при рабочей температуре кабеля 60—85° С находятся в твердом состоя­

14

нии. Для заливки эти массы необходимо ра­ зогреть до полного расплавления, т. е. до тем­ пературы 150—180° С.

Для заливки муфт применяют битуминоз­ ные или маслоканифольные массы. Эти мас­ сы имеют электрическую прочность около 35 кв/мм. Это значит, что для электрического пробоя слоя массы толщиной 1 мм требуется напряжение 35 кв.

Битуминозные массы марок МБ-70 и МБ-90 для заливки муфт на напряжение до 10 кв применяют при монтаже муфт; пер­ вая— в земле и в неотапливаемых помещени­ ях, а вторая — внутри отапливаемых поме­ щений. Эти массы состоят из битумов различ­ ных марок. Температура разогрева этих масс при заливке должна быть 170—180° С. Если эту массу перегреть свыше указанных темпе­ ратур или заливать ее при пониженной темпе­ ратуре, то она будет иметь недостаточную прилипаемость к стенкам металлической муф­ ты. Поэтому важно при разогреве контроли­ ровать температуру термометром. При низких температурах окружающей среды в битуми­ нозных массах появляются трещины, а это в кабельных муфтах высокого напряжения не­ допустимо, так как через трещины может про­ никнуть влага в кабель. Поэтому при монта­ же муфт на открытом воздухе в местах, где зимой температура воздуха бывает ниже —10° С, применяют морозостойкие битуминоз­ ные массы марок МБМ-1 (где бывают моро­ зы до —35° С) или МБМ-2 (где морозы до­ стигают —45°С). По своему составу эти мас­ сы также состоят из битумов с добавлением к ним трансформаторного масла.

Маслоканифольная масса марки МК-45

15

состоит из сосновой канифоли, автотрактор­ ного и цилиндрового масел в определенном соотношении. Ее применяют для заливки муфт на напряжение 20 и 35 кв, она имеет температуру разогрева 130—140° С. Несоблю­ дение этих температур приводит к тому, что масса кристаллизуется и распадается на со­ ставные части. Жидкое масло уходит в ка­ бель, муфта остается незаполненной и скоро выходит из строя.

В кабельной технике при определенных ус­ ловиях еще применяют массу для заливки за­ щитных кожухов кабельных муфт. В таких случаях применяют состав с низкой температу­ рой разогрева, состоящий из парафина и пет­ ролатума. Называется этот состав мягчителем резины.

При монтаже кабельных муфт кроме зали­ вочных масс применяют прошпарочную массу. По своему составу она близка к массе, кото­ рой пропитывают бумажную изоляцию кабе­ ля, а называется она прошпарочной по сле­ дующей причине. Этой массой в горячем виде поливают разделанные концы кабеля с бу­ мажной изоляцией. Этим самым бумажная изоляция промывается от загрязнений, слу­ чайно приставших к ней при разделке кабеля. Кроме того, бумажная изоляция этой массой подпитывается и таким образом происходит восполнение потерь в пропиточном составе, происшедших во время разделки кабеля.

Эпоксидные смолы и компаунды

Из числа новых синтетических материалов современной химии за последние годы в ка­ бельной технике стали применять литьевые смолы, главным образом эпоксидные. Эти

16

смолы нашли широкое применение во многих отраслях техники благодаря своим замеча­ тельным электроизоляционным я механиче­ ским свойствам, высокой стойкости против действия химических материалов и влаги. В чистом виде эпоксидные смолы редко при­ меняют. К ним добавляют пластификаторы (материалы, которые уменьшают хрупкость отливки и повышают ее стойкость к изменени­ ям температуры) и наполнители. Последние служат для увеличения массы материала, уменьшения его стоимости, так как эпоксид­ ные смолы дороги, а в качестве наполнителей применяют дешевые химические инертные ма­ териалы — кварцевый песок, фарфоровую му­ ку, мел и т. п. Кроме того, наполнитель уве­ личивает сопротивляемость отливки к растре­ скиванию при низких температурах, а также снижает его коэффициент теплового расши­ рения.

Эпоксидная смола с указанными добавка­ ми называется эпоксидным компаундом.

Висходном состоянии эпоксидные смолы

икомпаунды, применяемые в настоящее вре­ мя в кабельной технике, представляют собой жидкости. При добавлении к ним в опреде­ ленном соотношении отвердителей, происхо­ дит химическая реакция, в результате кото­ рой образуется твердый неплавкий материал, обладающий теми достоинствами, о которых

говорилось выше. Эта реакция в химии на­ зывается полимеризацией.

Чтобы представить себе значение эпоксид­ ных компаундов для монтажа кабельных ли­ ний, сделаем некоторое отступление^ Для по­ лучения механически прочной'-детали с продолжительным сроком . службы из ыетал-

ла, например из чугуна, мы должны распла­ вить чугун в специальной печи, отлить рас­ плавленный чугун в специальной форме из ог­ неупорного материала и после остывания чу­ гуна вынуть деталь из формы и подвергнуть ее механической обработке или отливать из­ делие в так называемой выплавляемой мо­ дели без последующей механической обработ­ ки. В обоих случаях мы имеем дело с дорогим технологическим процессом, который можно осуществить только на заводе, имеющем не­ обходимое оборудование. Для отливки детали из пластмассы должны быть изготовлены до­ рогостоящие прессформы, которые способны выдержать высокие давления. Пластмасса вводится в прессформу на специальных маши­ нах, которые тем сложнее и дороже, чем боль­ ше масса материала изделия. Для изготов­ ления детали из литьевых смол достаточно иметь дешевую форму (в ряде случаев из бу­ маги), в которую отливка производится сво­ бодно без давления и нагрева. После того, как отливка затвердеет, получается деталь необходимой формы с высокими электроизо­ ляционными и механическими свойствами. Это может быть легко и просто сделано в полевых условиях, так как никаких машин для этого не требуется.

В настоящее время в нашей стране для кабельных муфт чаще всего применяют эпок­ сидные компаунды отечественного производ­ ства марки К-115 и чехословацкого производ­ ства марки Э-2200.

Основой компаунда К.-П5 служит эпок­ сидная смола ЭД-5, а ее пластификатором — полиэфир марки МГФ-9. На 100 вес. ч. смо­ лы берется 200 вес. ч. полиэфира. В качестве

18

наполнителя этого компаунда применяют кварцевый песок, тонко измельченный, очи­ щенный от примесей и осушенный от влаги.

Отвердителем компаунда К-И 5 служит полиэтиленполиамин или кубовый остаток гексаметилендиамина. Количество отвердителя должно находиться в определенном соот­ ношении с количеством компаунда.

Пластификатор вводят в состав компаунда при его изготовлении на заводе'. Наполнитель также целесообразно вводить на заводе, так как его необходимо до введения в компаунд осушить при определенных условиях. Однако введение наполнителя на заводе имеет и су­ щественный недостаток. При длительном хра­ нении более тяжелые по сравнению со смо­ лой и пластификатором частицы кварцевого песка оседают на дно сосуда. Перед употреб­ лением компаунда его необходимо тщательно перемешать, добиваясь равномерного распре­ деления наполнителя по всему объему компа­ унда.

В отличие от пластификатора и наполни­ теля отвердитель может быть введен в состав только непосредственно перед применением компаунда, так как сразу после его введения компаунд начинает твердеть. Поэтому эпок­ сидные компаунды поступают на монтаж в двух отдельных сосудах. В одном — компаунд с наполнителем, в другом — отвердитель.

Основой чехословацкого компаунда Э-2200 также является эпоксидная смола фирмы «Хемапол», а пластификатором —: сти­ рол. В качестве наполнителя применяется та­ кой же кварцевый песок, как и в компаунде К.-115. Отвердителем компаунда Э-2200 слу­ жит диэтилентриамин.