Маслонаполненные кабели (110

На напряжения 110–750 кВ изготавливаются кабели двух моди- фикаций: с полыми жилами и в стальных трубах, заполненных мас- лом. В процессе производства изоляция таких кабелей пропитывает- ся дегазированным, маловязким, стойким к разложению в электриче- ском поле и обладающим хорошими газопоглощающими свойствами маслом. В процессе эксплуатации пропитанная изоляция находится под избыточным давлением масла, которое циркулирует в полой жи- ле кабеля или в трубе. Масло проникает в изоляцию через зазоры в жиле и тем самым исключает появление газовых включений, что значительно повышает электрическую прочность изоляции.

Давление масла в каналах поддерживается в определенных пре- делах. Для этого вдоль трассы кабеля через 1–2,5 км устанавлива- ются специальные баки питания (компенсаторы), которые подклю- чены к концевым и стопорным муфтам и регулируют давление при колебаниях температуры.

В настоящее время изготавливаются кабели низкого (до 0,2 МПа), среднего (0,4–0,6 МПа) и высокого (1–1,6 МПа) давления. С увели- чением давления улучшается пропитка изоляции, но в то же время

требуется более прочная защитная оболочка и защитные покровы. Для кабелей со свинцовой оболочкой экономически выгодно ис- пользовать давление 0,24–0,29 МПА, для кабелей с алюминиевой оболочкой – 0,2–0,5 МПа.

На рис. 3.19 представлена конструкция маслонаполненного кабеля на напряжение 110–220 кВ. Токоведущая жила 2 имеет в центре ка- нал 1, по которому циркулирует масло. Диаметр канала 12–14 мм для кабелей 110–220 кВ и 14–18 мм для кабелей 330–500 кВ.

Канал образуется с помощью луженых проводов Z-образной фор- мы, поверх которых наносится второй повив из проволоки сегмент- ной формы. Такая конструкция жилы обладает достаточной устой- чивостью и гладкой внешней поверхностью, что весьма существен- но при высоких напряжениях, т. к. неровность на поверхности жилы создает местное увеличение напряженности электрического поля. Лужение проводников предотвращает контакт меди с маслом и ис- ключает старение масла.

При сечении жилы свыше 600 мм2 целесообразно применять сек- ционированные жилы, скрученные из четырех или шести изолиро-

ванных друг от друга сегментов, что уменьшает активное сопротив- ление жилы за счет снижения поверхностного эффекта и эффекта

близости. Изоляция сегментов – полупроводящая бумага. Общая изоляция – градированная. Изготавливаются такие полые жилы пу- тем намотки круглой проволоки на поддерживающую металличе- скую плоскую спираль. Полые жилы различной конструкции в на- стоящее время изготавливаются сечением 120–2000 мм2.

В изоляции маслонаполненного кабеля малая вероятность обра- зования газовых включений и развития ЧР. Однако, возникает воз- можность теплового пробоя при возрастании диэлектрических по- терь. Поэтому главным требованием к бумаге является низкое зна- чение tgd и произведения e × tgd.

В настоящее время для снижения диэлектрических потерь при- меняют специальные сорта бумаги: бумагу с добавлением волокни- стых материалов на основе полиэфиров и связующего на основе поликарбонатов; полипропиленовую пленку, проложенную между слоями бумаги и другие комбинации. Такая бумага обладает малым

ханической прочностью. Некоторые зарубежные фирмы использу- ют нетканые материалы на основе полипропилена и полипропиле- нового волокна. Эти материалы хорошо пропитываются маслом, обладают гидрофобными свойствами, что позволяет упростить про- питку и просушку.

Поверх токоведущей жилы 2 и изоляции 4 наносятся полупрово- дящие экраны из полупроводящей бумаги 3 и 5. Защитная оболочка кабеля 6 выполняется из свинца или алюминия. Поверх защитной оболочки накладывают упрочняющий покров 7 из синтетических лент и лент из немагнитных материалов (металл). Если оболочка выполнена из алюминия, то упрочняющего покрова не требуется.

Защитный покров у кабелей со свинцовой оболочкой состоит из следующих слоев: битум, лента поливинилхлоридного пластиката, лента пропитанной кабельной пряжи, бронь из стальной проволоки. Для кабелей с алюминиевой оболочкой применяют защитный по- кров повышенной влагостойкости из полиэтилена и поливинилхло- ридного пластиката.

Маслонаполненный кабель низкого давления на напряжение 750 кВ (рис. 3.20) отличается от рассмотренной выше конструкции тем, что имеет два масляных канала: один – в полой жиле 2; второй – под металлической свинцовой оболочкой 6. Свинцовая оболочка выпол-

нена из двух коаксиальных цилиндров 5 и 6. Наличие масляного канала под оболочкой уменьшает перепад давления масла в изоля- ции при нагревании и охлаждении.

Рис. 3.20. Маслонаполненный кабель низкого давления

Токоведущая жила кабеля 2 выполнена из круглой проволоки, повитой на плоскую спираль. Остальные элементы кабеля выпол- нены так же, как и в кабелях среднего давления.

В ряде стран находят применения трехжильные маслонаполнен- ные кабели на напряжения 88–132 кВ круглого и плоского типа. У трехжильных кабелей каналы для масла выполнены из трех спи- ральных лент под металлической оболочкой. Для увеличения гиб- кости трехжильных круглых кабелей металлическая оболочка вы- полняется гофрированной и защищается от коррозии пластиковым шлангом. Кабели такой конструкции значительно дешевле одно- жильных маслонаполненных, но обладают низкой термической ус- тойчивостью при КЗ (применяются на 110 кВ). Плоский кабель со- стоит из трех экранированных и изолированных жил в общей свин- цовой оболочке. Упрочняющий покров содержит рифленые полосы из бронзы. Полосы стягиваются медными проволоками и оказывают давление на свинцовую оболочку, благодаря чему внутри поддер- живается давление 0,2 МПа. Такие кабели не нуждаются в подпитке и применяются на подводных трассах.

Маслонаполненные кабели в стальных трубах (рис. 3.21) приме- няются на напряжения 110–500 кВ. Они представляют собой сталь- ной маслотрубопровод под давлением 1,5 МПа, внутрь которого затянуты три одножильных кабеля. Давление в трубопроводе под- держивается автоматически специальными устройствами, располо- женными на расстоянии 10–15 км.

Преимущества такой конструкции в следующем: не нужна за- щитная оболочка, воспринимающая давление масла 3; увеличивает- ся электрическая прочность, т. к. масло находится под высоким дав- лением; стальная труба надежно защищает кабель от механических повреждений. Однако монтаж таких линий несколько сложнее, а стоимость выше по сравнению с одножильными кабелями.

Трубопровод 2 выполняется из стальной трубы длиной 10–12 м. Наружная поверхность трубопровода имеет антикоррозийное по- крытие толщиной 10 мм. Внутренняя поверхность после тщатель- ной зачистки покрывается лаком, чтобы исключить контакт масла с металлом и сохранить стабильность характеристик масла. Внутрен-

метр одной фазы кабеля, что позволяет обеспечить радиус изгиба

кабеля за счет температурных изменений длины не менее

ружный диаметр трубы 219–273 мм, толщина стенки – 10 мм.

Токоведущие жилы круглой формы 5 скручиваются из медной луженой проволоки. Если сечение жилы более 700 мм2, то жила скручивается из четырех секторов, два из которых изолированы. Изоляция жилы 6 содержит те же элементы, что и кабели с полыми жилами. Для уменьшения электрических потерь применяют метал- лический экран 4, состоящий из двух лент, разделенных полупрово- дящей бумагой. Толщина изоляции для кабелей различных напря- жений приведена в табл. 3.3.

Таблица 3.3 Толщина изоляции маслонаполненных кабелей

Поверх перфорированной ленты навивают две-три медные или бронзовые проволоки 1 с шагом 100–300 м, для облегчения затяги- вания кабеля в трубу. Наличие проволоки создает зазор между от- дельными фазами, что улучшает условия охлаждения. На место монтажа отдельные жилы кабеля доставляются в свинцовой обо- лочке или специальных контейнерах, чтобы предохранить изоля- цию от увлажнения. В трубу кабель затягивается без свинцовой оболочки. Свинцовая оболочка может заменяться полиэтиленовой, которая не демонтируется и защищает изоляцию от увлажнения и загрязнения. Эластичная оболочка свободно передает давление масла в трубе изоляции и тем самым исключает образование газовых включений в изоляции при колебаниях температуры. Масло в трубе не соприкасается с изоляцией и выполняет роль охлаждающей сре- ды, поэтому может иметь другие характеристики. Допустимая тем- пература до 110 ºC, значение tgd = 0,0013-0,0015.

Кабели с газонаполненной изоляцией (рис. 3.22) нашли широкое применение в ряде стран на напряжение 35–275 кВ.

1) дешевле кабелей с БМИ, т. к. не содержат дорогого дегазиро- ванного масла, а бумагу можно пропитать обычным маслоканифоль- ным составом;

2) используется подпитывающая аппаратура, обеспечивающая ста- бильность давления при колебаниях температуры, а пункты на трас- се могут располагаться на значительном расстоянии;

3) прокладка может осуществляться на трассах различной слож- ности.

Недостатки: меньшая электрическая прочность, зависимость проч- ности от давления и температуры. В качестве изолирующего газа при- меняется сухой очищенный азот, элегаз, смесь азота с элегазом.

По конструктивному исполнению выпускаются следующие мо- дификации:

1) кабели с подачей газа в полый проводник, как в маслонапол- ненных кабелях;

2) трехжильные кабели с подачей газа по каналам, расположенным под защитной металлической оболочкой между фазами (рис. 3.22, а);

3) кабель в трубопроводе с газовым наполнением (рис. 3.22, б). Кабели с полыми жилами получили широкое применение на на-

пряжение 110 кВ и выше и по конструкции не отличаются от мас- лонаполненных кабелей. В них применяется обедненная БМИ. Бу- мажная лента накладывается на жилу. Затем после сушки и пропит- ки излишки пропиточного состава удаляются. Пропиточный состав

остается только в капиллярах бумаги. Промежутки между лентами заполняются газом. Поверх изоляции наносится эластичная оболоч- ка, играющая роль мембраны. Электрическая прочность такой изо- ляции выше, чем в кабелях других модификаций, т. к. изоляция у жилы, где максимальная напряженность электрического поля, на- ходится под высоким давлением. Давление газа у жилы мало зави- сит от утечки газа через оболочку или кожух муфты. В трехфазных кабелях два газовых канала образованы металлическими спиралями и дают свободный доступ газу в изоляцию по всей длине. Третий канал представляет собой трубу со сплошными стенками.

В газонаполненном кабеле в стальной трубе изоляция жил вы- полнена из бумаги, пропитанной маслоканифольным составом, и покрыта сверху пластиковой оболочкой. Давление на изоляцию пе- редается через оболочку.

Перспективной является конструкция с чисто газовой изоляцией. В такой конструкции токопровод изолируется с помощью изоли- рующих распорок из эпоксидного компаунда и закрепляется в спе- циальной трубе. Пространство между токопроводом и трубой за- полняется газом под давлением. Внешняя оболочка для увеличения гибкости может выполняться гофрированной. Строительная длина 100–200 м, наружный диаметр – 127 мм (275 кВ).

Преимущества: передача больших мощностей, малая емкость, самовосстанавливающаяся изоляция.

В настоящее время изготавливаются на напряжение до 400 кВ как одножильные, так и двухжильные. По конструкции кабели по- стоянного тока аналогичны кабелям переменного тока. Однако, толщина изоляции у них значительно меньше, т. к. при постоянном напряжении более благоприятное распределение напряженности электрического поля и процесс поляризации носит замедленный характер. Выпускаются следующие виды кабелей постоянного тока:

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Маслонаполненные кабели (110–750 кВ)