Høyspente strømkabler med blybelagt papirisolasjon og kabelgjennomføringer

Strømkabler er beregnet for overføring og distribusjon av elektrisitet i området og for mating med strømavtakere.

Selv om kabler er dyrere å installere enn luftledninger, blir de i økende grad brukt som den foretrukne løsningen. I dag drives høyspentkabler i hovedsak på spenningsnivåer på 380 kV, 110 kV, 35 kV, 20 kV, 10 kV og 400 V.

Mens det i dag nesten bare produseres kabler med plastisolasjon og XLPE slire, den klassiske høyspentkabelen er den såkalte papirkabelen.

XLPE-kabler begynte å bli mye lagt før 1980-tallet, selv om denne prosessen begynte senere i noen land. Et spesielt bemerkelsesverdig trekk ved dette spenningsnivået er det store utvalget av alternative polymerkabeltyper.

Papirisolerte strømkabler (venstre) vs. XLPE-kabel

Strømkabler med impregnert papirisolasjon

Papirisolerte blykabler har nesten samme grunnstruktur for spenningsnivåer fra 400 V til 35 kV.De har blitt brukt til kraftoverføring siden introduksjonen av de første kraftsystemene på slutten av 1800-tallet.

20. århundre blymantlet pansret strømforsyningskabel

For driftsspenninger opp til og med 35 kV utføres slike kabler med isolasjon av oljekolofoniumimpregnert kabelpapir i blykappe og panser, avhengig av leggeforholdene.

Kabler og ledninger lagt på skip som brukes i gruve- og produksjonsindustrien og i landbruket er hovedsakelig laget med gummi- eller plastisolasjon i en fleksibel slange laget av gummi eller PVC.

Strømkabler kjennetegnes ved antall kjerner: en-, to-, tre- og firekjernede. Lederne kan være enkelt- eller flertråds, og i form - runde, sektorer, segmenterte og ovale.

Som nevnt ovenfor dukket det opp en tre-leder kabel med en spenning på opptil 6 kV på slutten av XIX århundre. Først var det en kabel med runde kobbertråder, et tykt lag med papirimpregnert isolasjon på ledningene, og samme tykkelse med et felles (belte) isolasjonslag på de isolerte ledningene vridd sammen, det vil si under et bly. skjede.

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

Legging av en 30 kV-kabel i Tyskland i 1928.

Utviklingen av strømkabelen går langs linjene med å øke arbeidsspenningen til kabelen og påliteligheten til driften, men ikke ved å øke tykkelsen på isolasjonslaget ytterligere, men ved å forbedre kvaliteten og forbedre bruken av isolasjonskabelen materiale i kabelen.

Forbedringen av kabelens økonomiske indikatorer, dvs.fremfor alt er reduksjonen av prisen bestemt av besparelsen av grunnleggende materialer på grunn av deres bedre bruk og forbedring av den teknologiske prosessen (reduksjon av produksjonssyklusen, reduksjon av avfall og avslag i produksjonen).

På 1920-tallet ble rundledere i flerkjernede kraftkabler erstattet med segment- og sektorledere, da kabelproduksjonsnivået hadde økt så mye på dette tidspunktet at det ble mulig å produsere pålitelige kraftkabler med ikke-runde ledere opp til 10 kV inkl. .

Hovedtypen impregnert papirstrømkabel er sektorkabelen.

Denne kabelen har et isolasjonslag på hver kjerne (faseisolasjon) og et felles isolasjonslag over de tre isolerte kjernene tvunnet sammen (belteisolasjon) En slik kabel kalles en kabel med belteisolasjon eller, etter type elektrisk felt i det, en kabel med ikke-radialt felt, og av typen impregnering - kabel med viskøs impregnering.

For å betegne en kabel av denne typen, brukes symboler (merker) avhengig av type skjerm og ytre deksel, for eksempel:

• SG — kabel uten rustning og hetter over ledningen,
• CA - et lag asfalt påføres blykappen,
• SB — over blyet er en rustning av to stålstrimler og et deksel av bitumenimpregnert kabelgarn (jute),
• SBG - samme som tidligere design, men uten jute som dekker over støtfangeren,
• OP og SK — kabel med en rustning av flate eller runde ledninger.

Den første bokstaven i merket indikerer tilstedeværelsen av et skall, og den siste indikerer typen beskyttelsesdeksler.

For å spare bly ved å redusere diameteren i flerkjernede strømkabler (to-, tre- og firekjernede), er lederne til kabelen ikke laget runde, men i form av en sektor eller et segment.

En trelederkabel med sektorledere er omtrent 15 % mindre i diameter enn en kabel med runde ledere med samme tverrsnitt. Besparelsen av bly som følge av innføring av sektorledere i trelederkabler kan estimeres til gjennomsnittlig 20 %.

Lederne til en trefasekabel kan være i form av en oval som nærmer seg en ellipse. Fordelen med denne veneformen er at den ovale venen ikke har så skarpe hjørner som sektorvenen.

Bruk av oval leder i 35 kV høyspentkabler kan gi en viss kompensasjon for termiske endringer i impregneringssammensetningen i kabelens isolasjonslag og dermed forbedre kvaliteten på kabelen.

De viktigste isolasjonsmaterialene som isolasjonslaget til strømkabelen er laget av i kabelfabrikken er kabelpapir og lesemasse.

Impregneringen av papirlaget til kabelen utføres for å erstatte luften i papiret og mellom lagene av papirtape med mineralolje eller annen impregneringsmasse som er sterkere i elektrisk forbindelse.

Papirets rolle er ikke bare å holde på impregneringsmassen. Tilstedeværelsen av papir i kabelens isolasjonslag gjør det mulig å oppnå et isolasjonslag hvis bruddstyrke er omtrent 3 ganger høyere enn bruddstyrken til impregneringsblandingen.

Kabelpapiret som brukes til produksjon av isolasjonslaget til strømkabler må ha visse mekaniske egenskaper som sikrer en tett overlapping av papirstrimler på kabelkjernen, fysiske egenskaper som er nødvendige for riktig gjennomføring av impregneringsprosessen, og må ikke inneholde urenheter, som reduserer papirets elektriske egenskaper etter impregnering.

Konstruksjonen av 20 og 35 kV kabelen med belteisolasjon kan ikke gi tilstrekkelig driftssikkerhet, hovedsakelig på grunn av tilstedeværelsen av tangentielle gradientkomponenter i kabelisolasjonen forårsaket av det elektriske feltets ikke-radialitet.

Til denne spenningen påføres en struktur med tre blyårer vridd inn i en vanlig stripepanser, konvensjonelt utpekt av merket OSB. Denne designen ble først foreslått i 1923 av A. Yakovlev og S. M. Bragin.

Høyspentkabler for spenninger over 20 kV har alltid blitt produsert som en enlederkabel, d.v.s. med et radialt elektrisk felt, siden i dette tilfellet er påliteligheten til kabelen ved høy spenning av spesiell betydning.

For 110 og 220 kV brukes de hovedsakelig oljefylte kabler hovedtrekket er at papirisolasjonen til denne kabelen er impregnert med lavviskøs mineralolje, som lett kan bevege seg langs kabelen langs den sentrale hule kjernen under påvirkning av overtrykket som skapes i kabelen.

Når temperaturen på kabelen endres, gjør den fritt bevegelige oljen det mulig å kompensere ved hjelp av kraftutstyr temperaturendringene i volumet i det isolerende laget, som i kabelen med viskøs impregnering fører til dannelse av hulrom og ødeleggelse.

Tilstedeværelsen av en hul kjerne gjør det mulig å tørke og mate kabelen i produksjonen slik at praktisk talt ingen bobler og gassinneslutninger forblir i den.

I produksjonen vikles kabelen på en trommel og kobles til en spesiell oljetank under et visst overtrykk. Takket være denne enheten dannes det ikke gassinneslutninger i kabelen, selv med betydelige temperaturendringer.

Moderne kabel OSB-35 3×120 for spenning 35 kV

Kabelpakninger

Kabelsko og kontakter følger med for å tillate kabler å kobles til annet utstyr eller til hverandre.

Siden kablene er laget i en begrenset lengde, kreves det koblingsbeslag — såkalte kabelgjennomføringer. Kabelboksens jobb er å koble de to endene av kabelen til hverandre.

En demonstrasjon av en 30 kV kabelforbindelse fra Leipzig Museum som, når den åpnes, viser hvordan en slik kabelforbindelse fungerer:

Den direkte forbindelsen til aluminiumstråden er sveiset og bearbeidet med en aluminiumsfil. Ved kobbertråder plasseres de såkalte loddehylsene, kabelkjerner og loddes.

De blanke metalllederne pakkes for hånd med 10 til 30 mm bredt oljepapir til isolasjonstykkelsen er 2,5 ganger kabelisolasjonstykkelsen.

Før vikling må kabelblandingen og papiret varmes opp til 130 grader slik at fuktigheten kan koke av. Det ble brukt åpne kullovner til dette. Dette var selvfølgelig bare mulig utendørs.

For å hindre at fukt kommer inn i gjennomføringene, brukes en fabrikkprodusert innerbøssing av bly eller galvanisert stål for å koble sammen blykappene og lodde dem tett.

Kort før slutten av loddeprosessen helles kabelmasse i hullet for å unngå luftlommer.

Ved gjennomføring av impregneringsprosessen av strømkabelen må alle tiltak iverksettes for å fordampe gjenværende fuktighet i isolasjonslaget før impregnering. og impregnere hele isolasjonslaget av kabelen så fullstendig som mulig, og minimere luftinneslutninger som kan dannes i isolasjonslaget under NS hvisking.

Impregneringsblandingen må gjennomgå periodisk rensing av mekaniske urenheter, vakuumbehandling for å fjerne fuktighet akkumulert under impregneringen av kabelen, og avgassing for å fjerne gass (luft) som er oppløst i den.

Før den såkalte "blyinnerhylsen" omsluttes i et støpt stålhus og fylles med harpiksisolasjon, må det lages metallforbindelser mellom stålbåndarmeringen og blykappen.

Etter avkjøling i minst 3 timer kan den installerte stikkontakten brukes i svært lang tid (30 år eller mer).

For mer informasjon om enheten og teknologien for montering av kabelpakninger for strømkabler, se her:Strømkabelkontakter