Högspänningskablar med blymantlad pappersisolering och kabelförskruvningar

Elkablar är avsedda för överföring och distribution av el i området och för att mata den med strömavtagare.

Även om kablar är dyrare att installera än luftledningar, används de i allt högre grad som den föredragna lösningen. Idag drivs högspänningskablar huvudsakligen på spänningsnivåer på 380 kV, 110 kV, 35 kV, 20 kV, 10 kV och 400 V.

Medan det idag nästan bara tillverkas kablar med plastisolering och XLPE fodral, den klassiska högspänningskabeln är den så kallade papperskabeln.

XLPE-kablar började läggas i stor utsträckning före 1980-talet, även om i vissa länder började denna process senare. En särskilt anmärkningsvärd egenskap hos denna spänningsnivå är det enorma utbudet av alternativa polymerkabeltyper.

Pappersisolerade strömkablar (vänster) kontra XLPE-kabel

Strömkablar med impregnerad pappersisolering

Pappersisolerade blykablar har nästan samma grundstruktur för spänningsnivåer från 400 V till 35 kV.De har använts för kraftöverföring sedan introduktionen av de första kraftsystemen i slutet av 1800-talet.

1900-talets blymantlade bepansrade strömförsörjningskabel

För driftspänningar upp till och med 35 kV tillverkas sådana kablar med isolering av oljekolofoniumimpregnerat kabelpapper i blymantel och pansar, beroende på läggningsförhållandena.

Kablar och ledningar som läggs på fartyg som används inom gruv- och tillverkningsindustrin och inom jordbruket tillverkas huvudsakligen med gummi- eller plastisolering i en flexibel slang av gummi eller PVC.

Strömkablar kännetecknas av antalet kärnor: en-, två-, tre- och fyrkärniga. Ledarna kan vara en- eller flertrådiga, och i form - runda, sektorer, segmenterade och ovala.

Som nämnts ovan dök en tretrådskabel med en spänning på upp till 6 kV upp i slutet av XIX-talet. Till en början var det en kabel med runda koppartrådar, ett tjockt lager pappersimpregnerad isolering på ledningarna och samma tjocklek med ett vanligt (bälte) isoleringsskikt på de isolerade trådarna tvinnade ihop, det vill säga under en ledning slida.

Ett exempel på blykabel i en Kabelwerke Brugg-annons från 1927.

Utläggning av en 30 kV-kabel i Tyskland 1928.

Utvecklingen av strömkabeln går i linje med att öka kabelns arbetsspänning och driftsäkerheten, men inte genom att ytterligare öka tjockleken på isoleringsskiktet, utan genom att förbättra kvaliteten och förbättra användningen av isoleringskabeln. material i kabeln.

Förbättringen av kabelns ekonomiska indikatorer, dvs.framför allt bestäms sänkningen av dess pris av besparingen av basmaterial på grund av deras bättre användning och förbättring av den tekniska processen (minskning av produktionscykeln, minskning av avfall och avfall i produktionen).

På 1920-talet ersattes runda ledare i flerlediga kraftkablar med segment- och sektorledare, eftersom kabelproduktionsnivån hade ökat så mycket vid denna tidpunkt att det blev möjligt att producera pålitliga kraftkablar med icke-runda ledare upp till 10 kV inklusive .

Huvudtypen av impregnerad pappersströmkabel är sektorkabeln.

Denna kabel har ett isolerande lager på varje kärna (fasisolering) och ett gemensamt isolerande lager över de tre isolerade kärnorna tvinnade samman (bältesisolering).En sådan kabel kallas en kabel med bältesisolering eller, beroende på typen av elektriskt fält i det, en kabel med icke-radiellt fält, och av typen av impregnering - kabel med viskös impregnering.

För att beteckna en kabel av denna typ används symboler (märken) beroende på typ av skärm och ytterhölje, till exempel:

• SG — kabel utan pansar och kåpor över ledningen,
• CA — ett lager asfalt appliceras på blymanteln,
• SB — ovanför blyet finns ett pansar av två stålband och ett hölje av bitumenimpregnerat kabelgarn (jute),
• SBG — samma som tidigare design men utan juteskydd över stötfångaren,
• OP och SK — kabel med en pansar av platta eller runda trådar.

Den första bokstaven i märket indikerar närvaron av ett skal, och den sista indikerar typen av skyddshöljen.

För att spara bly genom att minska diametern i flerkärniga kraftkablar (två-, tre- och fyrkärniga) är kabelns ledare inte runda utan i form av en sektor eller ett segment.

En treledarkabel med sektorledare är cirka 15 % mindre i diameter än en kabel med runda ledare med samma tvärsnitt. Besparingen av bly till följd av införandet av sektorledare i treledarkablar kan uppskattas till i genomsnitt 20 %.

Ledarna i en trefaskabel kan vara i form av en oval som närmar sig en ellips. Fördelen med denna venform är att den ovala venen inte har så skarpa hörn som sektorvenen.

Användningen av oval ledare i 35 kV högspänningskablar kan ge viss kompensation för termiska förändringar i impregneringskompositionen i kabelns isoleringsskikt och därmed förbättra kabelns kvalitet.

De huvudsakliga isoleringsmaterialen som strömkabelns isolerande skikt är tillverkat av i kabelfabriken är kabelpapper och läsmassa.

Impregneringen av kabelns papperslager utförs för att ersätta luften i papperet och mellan lagren av papperstejp med mineralolja eller någon annan impregneringsmassa som är starkare i elektrisk anslutning.

Papperets roll är inte bara att hålla impregneringsmassan. Närvaron av papper i kabelns isoleringsskikt gör det möjligt att erhålla ett isoleringsskikt vars brotthållfasthet är ungefär 3 gånger högre än brotthållfastheten hos impregneringsblandningen.

Kabelpapperet som används för tillverkning av isoleringsskiktet av kraftkablar måste ha vissa mekaniska egenskaper som säkerställer en tät överlappning av pappersremsor på kabelkärnan, fysiska egenskaper som är nödvändiga för korrekt genomförande av impregneringsprocessen, och får inte innehålla föroreningar, som minskar papperets elektriska egenskaper efter impregnering.

Konstruktionen av 20 och 35 kV-kabeln med remisolering kan inte ge tillräcklig driftsäkerhet, främst på grund av närvaron av tangentiella gradientkomponenter i kabelisoleringen orsakade av det elektriska fältets icke-radialitet.

Till denna spänning appliceras en struktur med tre blyvenor vridna till en gemensam remsrustning, konventionellt betecknad av märket OSB. Denna design föreslogs först 1923 av A. Yakovlev och S. M. Bragin.

Högspänningskablar för spänningar över 20 kV har alltid tillverkats som en enledare, d.v.s. med ett radiellt elektriskt fält, eftersom i detta fall tillförlitligheten hos kabeln vid hög spänning är av särskild betydelse.

För 110 och 220 kV används de främst oljefyllda kablar den huvudsakliga egenskapen är att pappersisoleringen av denna kabel är impregnerad med lågviskös mineralolja, som lätt kan röra sig längs kabeln längs den centrala ihåliga kärnan under påverkan av övertrycket som skapas i kabeln.

När temperaturen på kabeln ändras gör den fritt rörliga oljan det möjligt att med hjälp av kraftutrustning kompensera temperaturförändringarna i volymen i isolerskiktet, vilket i kabeln med viskös impregnering leder till bildandet av tomrum och förstörelse.

Närvaron av en ihålig kärna gör det möjligt att torka och mata kabeln i produktionen så att praktiskt taget inga bubblor och gasinneslutningar kvarstår i den.

I produktionen lindas kabeln på en trumma och kopplas till en speciell oljetank under ett visst övertryck. Tack vare denna enhet bildas inte gasinneslutningar i kabeln, även vid betydande temperaturförändringar.

Modern kabel OSB-35 3×120 för spänning 35 kV

Kabeltätningar

Kabelskor och kontakter tillhandahålls för att kablar ska kunna anslutas till annan utrustning eller till varandra.

Eftersom kablarna är gjorda i en begränsad längd krävs anslutningsbeslag — så kallade kabelgenomföringar —. Kabelboxens uppgift är att ansluta de två ändarna av kabeln till varandra.

En demonstration av en 30 kV kabellänk från Leipzig Museum som, när den öppnas, visar hur en sådan kabellänk fungerar:

Den direkta anslutningen av aluminiumtråden svetsas och bearbetas med en aluminiumfil. Vid koppartrådar placeras de så kallade lödhylsorna, kabelkärnor och löds.

Barmetallledarna är handlindade med 10 till 30 mm brett oljepapper tills isoleringstjockleken är 2,5 gånger kabelns isoleringstjocklek.

Innan lindning ska kabelblandningen och pappret värmas till 130 grader så att fukten kan koka bort. Till detta användes öppna kolkaminer. Naturligtvis var detta bara möjligt utomhus.

För att förhindra att fukt kommer in i bussningarna används en fabrikstillverkad innerbussning av bly eller galvaniserat stål för att koppla ihop blymantlarna och löda dem tätt.

Strax före slutet av lödprocessen hälls kabelmassa i hålet för att undvika luftfickor.

Vid genomförande av impregneringsprocessen av strömkabeln måste alla åtgärder vidtas för att förånga fukten som finns kvar i isoleringsskiktet före impregnering. och impregnera hela kabelns isoleringsskikt så fullständigt som möjligt, vilket minimerar luftinneslutningar som kan bildas i isoleringsskiktet vid NS-viskning.

Impregneringsmassan måste genomgå periodisk rengöring av mekaniska föroreningar, vakuumbehandling för att avlägsna fukt som ackumulerats under impregneringen av kabeln och avgasning för att avlägsna gas (luft) löst i den.

Innan den så kallade "blyinnerhylsan" innesluts i ett hölje av gjutet stål och fylls med hartsisolering, måste metallförbindningar göras mellan stålbandsarmeringen och blymanteln.

Efter kylning i minst 3 timmar kan det installerade uttaget användas under mycket lång tid (30 år eller mer).

För mer information om enheten och tekniken för att installera kabeltätningar för kraftkablar, se här:Strömkabelkontakter