Højspændingsstrømkabler med blybeklædt papirisolering og kabelforskruninger

Elkabler er beregnet til transmission og distribution af elektricitet i området og til at forsyne den med strømaftagere.

Selvom kabler er dyrere at installere end luftledninger, bliver de i stigende grad brugt som den foretrukne løsning. I dag drives højspændingskabler hovedsageligt ved spændingsniveauer på 380 kV, 110 kV, 35 kV, 20 kV, 10 kV og 400 V.

Mens der i dag næsten kun produceres kabler med plastisolering og XLPE kappe, er det klassiske højspændingskabel det såkaldte papirkabel.

XLPE-kabler begyndte at blive bredt lagt før 1980'erne, selvom denne proces i nogle lande begyndte senere. Et særligt bemærkelsesværdigt træk ved dette spændingsniveau er det store udvalg af alternative polymerkabeltyper.

Papirisolerede strømkabler (venstre) vs. XLPE-kabel

Strømkabler med imprægneret papirisolering

Papirisolerede blykabler har næsten samme grundstruktur for spændingsniveauer fra 400 V til 35 kV.De har været brugt til kraftoverførsel siden introduktionen af ​​de første kraftsystemer i slutningen af ​​det 19. århundrede.

20. århundrede blybeklædt pansret strømforsyningskabel

Til driftsspændinger op til og med 35 kV udføres sådanne kabler med isolering af olieharpiksimprægneret kabelpapir i blykappe og panser afhængig af lægningsforholdene.

Kabler og ledninger lagt på skibe, der bruges i mine- og fremstillingsindustrien og i landbruget, er hovedsageligt lavet med gummi- eller plastisolering i en fleksibel slange lavet af gummi eller PVC.

Strømkabler er kendetegnet ved antallet af kerner: en-, to-, tre- og fireleder. Lederne kan være enkelt- eller flertrådede og i form - rund, sektor, segmenteret og oval.

Som nævnt ovenfor dukkede et tre-leder kabel med en spænding på op til 6 kV op i slutningen af ​​XIX århundrede. Først var det et kabel med runde kobbertråde, et tykt lag papirimprægneret isolering på ledningerne og samme tykkelse med et fælles (bælte) lag isolering på de isolerede ledninger snoet sammen, det vil sige under et bly. skede.

Et eksempel på blykabel i en Kabelwerke Brugg-annonce fra 1927.

Udlægning af et 30 kV kabel i Tyskland i 1928.

Udviklingen af ​​strømkablet går i retning af at øge kablets arbejdsspænding og pålideligheden af ​​dets drift, men ikke ved yderligere at øge tykkelsen af ​​isoleringslaget, men ved at forbedre kvaliteten og forbedre brugen af ​​isoleringskablet. materiale i kablet.

Forbedringen af ​​kablets økonomiske indikatorer, dvs.frem for alt er reduktionen af ​​dens pris bestemt af besparelsen af ​​basismaterialer på grund af deres bedre anvendelse og forbedring af den teknologiske proces (reduktion af produktionscyklussen, reduktion af spild og afvisninger i produktionen).

I 1920'erne blev rundledere i flerlederkabler erstattet af segment- og sektorledere, da kabelproduktionsniveauet på dette tidspunkt var steget så meget, at det blev muligt at producere pålidelige elkabler med ikke-runde ledere op til 10 kV inklusiv. .

Hovedtypen af ​​imprægneret papirstrømkabel er sektorkablet.

Dette kabel har et isoleringslag på hver kerne (faseisolering) og et fælles isoleringslag over de tre isolerede ledere snoet sammen (bælteisolering). Sådan et kabel kaldes et kabel med båndisolering eller, alt efter typen af ​​elektrisk felt i det, et kabel med ikke-radialt felt, og efter typen af ​​imprægnering - kabel med viskøs imprægnering.

For at betegne et kabel af denne type bruges symboler (mærker) afhængigt af typen af ​​skærm og ydre dæksel, for eksempel:

• SG — kabel uden panser og hætter over ledningen,
• CA — et lag asfalt påføres blykappen,
• SB — over blyet er en panser af to stålstrimler og et dæksel af bitumenimprægneret kabelgarn (jute),
• SBG - samme som tidligere design, men uden jutebeklædning over kofangeren,
• OP og SK — kabel med en panser af flade eller runde ledninger.

Det første bogstav i mærket angiver tilstedeværelsen af ​​en skal, og det sidste angiver typen af ​​beskyttelsesdæksler.

For at spare bly ved at reducere diameteren i multi-core strømkabler (to-, tre- og fire-core) er kablets ledere ikke lavet runde, men i form af en sektor eller et segment.

Et trelederkabel med sektorledere er cirka 15 % mindre i diameter end et kabel med runde ledere med samme tværsnit. Besparelsen af ​​bly som følge af indførelsen af ​​sektorledere i trelederkabler kan estimeres til i gennemsnit 20 %.

Lederne af et trefaset kabel kan være i form af en oval, der nærmer sig en ellipse. Fordelen ved denne veneform er, at den ovale vene ikke har så skarpe hjørner som sektorvenen.

Anvendelsen af ​​oval leder i 35 kV højspændingskabler kan give en vis kompensation for termiske ændringer i imprægneringssammensætningen i kablets isoleringslag og dermed forbedre kablets kvalitet.

De vigtigste isoleringsmaterialer, som strømkablets isoleringslag er lavet af på kabelfabrikken, er kabelpapir og læsemasse.

Imprægneringen af ​​kablets papirlag udføres for at erstatte luften i papiret og mellem lagene af papirtape med mineralolie eller anden imprægneringsmasse, der er stærkere i elektrisk forbindelse.

Papirets rolle er ikke kun at holde på imprægneringsmassen. Tilstedeværelsen af ​​papir i kablets isoleringslag gør det muligt at opnå et isoleringslag, hvis brudstyrke er ca. 3 gange højere end brudstyrken af ​​imprægneringsblandingen.

Kabelpapiret, der anvendes til fremstilling af isoleringslaget af strømkabler, skal have visse mekaniske egenskaber, der sikrer en tæt overlapning af papirstrimler på kabelkernen, fysiske egenskaber, der er nødvendige for korrekt gennemførelse af imprægneringsprocessen, og må ikke indeholde urenheder, som reducerer papirets elektriske egenskaber efter imprægnering.

Konstruktionen af ​​20 og 35 kV kablet med båndisolering kan ikke give tilstrækkelig driftssikkerhed, hovedsageligt på grund af tilstedeværelsen af ​​tangentielle gradientkomponenter i kabelisoleringen forårsaget af det elektriske felts ikke-radialitet.

Til denne spænding påføres en struktur med tre blyårer snoet i en fælles strimmelpanser, konventionelt betegnet af mærket OSB. Dette design blev først foreslået i 1923 af A. Yakovlev og S. M. Bragin.

Højspændingskabler til spændinger over 20 kV er altid blevet produceret som et enkeltlederkabel, dvs. med et radialt elektrisk felt, da i dette tilfælde kablets pålidelighed ved højspænding er af særlig betydning.

Til 110 og 220 kV bruges de hovedsageligt oliefyldte kabler hvis hovedtræk er, at papirisoleringen af ​​dette kabel er imprægneret med lavviskositetsmineralolie, som nemt kan bevæge sig langs kablet langs den centrale hule kerne under påvirkning af det overtryk, der skabes i kablet.

Når kablets temperatur ændrer sig, gør den frit bevægende olie det muligt ved hjælp af strømudstyr at kompensere for temperaturændringerne i volumenet i det isolerende lag, som i kablet med viskøs imprægnering fører til dannelse af hulrum og ødelæggelse.

Tilstedeværelsen af ​​en hul kerne gør det muligt at tørre og føde kablet i produktionen, så der praktisk talt ikke forbliver bobler og gasindeslutninger i det.

I produktionen er kablet viklet på en tromle og forbundet til en speciel olietank under et vist positivt tryk. Takket være denne enhed dannes der ikke gasindeslutninger i kablet, selv ved betydelige temperaturændringer.

Moderne kabel OSB-35 3×120 til spænding 35 kV

Kabeltætninger

Kabelsko og stik er tilvejebragt, så kabler kan forbindes til andet udstyr eller til hinanden.

Da kablerne er lavet i en begrænset længde, kræves tilslutningsfittings - såkaldte kabelforskruninger. Kabelboksens opgave er at forbinde de to ender af kablet med hinanden.

En demonstration af en 30 kV kabelforbindelse fra Leipzig Museum, som, når den åbnes, viser, hvordan en sådan kabelforbindelse fungerer:

Den direkte forbindelse af aluminiumstråden svejses og bearbejdes med en aluminiumsfil. Ved kobbertråde placeres de såkaldte loddemuffer, kabelkerner og loddes.

De nøgne metalledere er håndviklet med 10 til 30 mm bredt oliepapir, indtil isoleringstykkelsen er 2,5 gange kabelisoleringstykkelsen.

Før opvikling skal kabelblandingen og papiret varmes op til 130 grader, så fugten kan koge af. Hertil brugte man åbne kulovne. Det var selvfølgelig kun muligt udendørs.

For at forhindre fugt i at trænge ind i bøsningerne, bruges en fabriksfremstillet inderbøsning af bly eller galvaniseret stål til at forbinde blykapperne og lodde dem fast.

Kort før afslutningen af ​​loddeprocessen hældes kabelmasse i hullet for at undgå luftlommer.

Ved udførelse af imprægneringsprocessen af ​​strømkablet skal alle foranstaltninger træffes for at fordampe den resterende fugt i isoleringslaget før imprægnering. og imprægnere hele kablets isoleringslag så fuldstændigt som muligt, hvilket minimerer luftindeslutninger, der kan dannes i isoleringslaget under NS hvisken.

Imprægneringsmassen skal gennemgå periodisk rensning af mekaniske urenheder, vakuumbehandling for at fjerne fugt, der er akkumuleret under imprægneringen af ​​kablet, og afgasning for at fjerne gas (luft), der er opløst i det.

Inden den såkaldte "bly-indre muffe" lukkes ind i et støbt stålhus og fyldes med harpiksisolering, skal der foretages metalforbindelser mellem stålbåndsarmeringen og blykappen.

Efter afkøling i mindst 3 timer kan den installerede stikkontakt bruges i meget lang tid (30 år eller mere).

For mere information om enheden og teknologien til installation af kabeltætninger til strømkabler, se her:Strømkabelstik