Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Тема лекции №2. Элементы кабеля.
Вопрос 1.Токопроводящие жилы.
Вопрос 2.Изоляция кабелей.
Вопрос 3.Заполнители.
Вопрос 4.Оболочки кабелей.
Вопрос 5.Защитные покровы.
Вопрос 6.Защитные оболочки кабелей.
Вопрос 7.Экраны.
Вопрос 8.Герметизирующие оконцеватели кабелей.
Вопрос 1.Токопроводящие жилы.
Токопроводящие жилы для силовых кабелей с бумажной и пластмассовой изоляцией напряжением 1-10 кВ изготовляют в соответствии с требованиями ГОСТ 22483-77.
Медные и алюминиевые жилы могут быть круглыми и фасонными (секторные и другой формы). Круглые и фасонные бывают однопроволочные и многопроволочные.
Трех- и четырёхжильные кабели должны иметь все жилы одинакового сечения или у четырехжильных кабелей — одну жилу меньшего сечения (нулевую или жилу заземления).
Основная масса силовых кабелей на напряжение до 10 кВ выпускается трехжильными с секторными жилами. Алюминиевые жилы могут быть однопроволочными во всем диапазоне сечений. Медные жилы изготавливают в основном многопроволочными.
В последние годы медь стала остродефицитной, поэтому в кабельной промышленности наиболее широко применяют алюминий, как для токопроводящих жил, так и для оболочек.
При маркировке однопроволочные жилы обозначаются (ОЖ). Например, кабель ААБлУ3x70 (ОЖ)-6 ГОСТ 18410-73 — кабель марки ААБлУ с однопроволочными жилами сечением 70 мм2 на напряжение 6 кВ.
Конструктивные характеристики жил кабелей определяются стандартами и техническими условиями на кабели и зависят от особенности исполнения кабелей, их сечений и номинальных напряжений.
Радиус изгиба жил кабеля при монтаже муфт устанавливается кратным диаметру или высоте сектора (см. рис. 3.1.9), а для овальных воронок — эквивалентным диаметру изолированных жил.
Для жил кабелей применяется медь в слитках марок МО и Ml и алюминий в слитках марок АО и А1, которые путем прокатки и отжига превращаются в медную, мягкую проволоку марки ММ и алюминиевую мягкую марки AM.
Алюминиевые однопроволочные жилы сечением 70, 95 и 120 мм2 должны; изготовляться из мягкого алюминия с относительным удлинением не менее 25%.
В кабелях с пластмассовой изоляцией до 500 В и резиновой изоляцией для условий неподвижной прокладки применяют круглые токопроводящие жилы двух типов скрутки: Н — нормальные, Г — гибкие, предназначенные для повышенной гибкости при прокладке и монтаже.
Токопроводящие жилы разделяются по форме изготовления на круглые, сегментные и секторные.
Расчётные размеры токопроводящих жил приведены в табл. 3.1.12.
Вопрос 2.Изоляция кабелей.
Изоляция обеспечивает необходимую электрическую прочность токопроводящих жил по отношению друг к другу и к заземлённой оболочке (земле).
По виду изоляции и оболочки различают кабели:
Пластмассовая изоляция подразделяется на поливинилхлоридную и полиэтиленовую.
В кабелях на напряжение 1-10 кВ каждая фаза изолируется отдельно, а затем поверх скрученных изолированных жил накладывается общая — поясная изоляция. Промежутки между изолированными жилами заполняют заполнителями.
Бумажная пропитанная изоляция — это многослойная изоляция из лент кабельной бумаги, наложенных в виде обмотки, и изоляционного пропиточного состава.
Для изоляции силовых кабелей напряжением до 10 кВ применяют однослойную кабельную бумагу по ГОСТ 23436-83 марок К-080, К-120, К-170 (толщина бумаги 0,08; 0,12 и 0,17 мм, соответственно).
В зависимости от вязкости пропиточного состава кабели с бумажной изоляцией могут быть изготовлены с вязким пропиточным, с обеднённо-пропиточным и с нестекающим пропиточным составом.
Кабель с вязким пропиточным составом — это кабель с бумажной изоляцией, пропитанный маслоканифольным составом марки МП-3, в состав которого входят канифоль (7,5 ± 2,5%) , полиэтиленовый воск (3 ± 2%), остальное — нефтяное масло (для пропиточного состава применяют нефтя ное масло марки КМ-25).
Кабель с обеднённо-пропитанной изоляцией — это кабель с вязким пропиточным составом также марки МП-3, но свободная часть его частично или полностью удалена, т.е. бумажная изоляция освобождена от избытка пропиточного состава. Кабели с обеднённо-пропитанной изоляцией выпускают на напряжение до 6 кВ и маркируются с добавлением через дефис буквы В, например ААШв-В. Кабели с обеднённо-пропитанной изоляцией предназначены для вертикальных и наклонных трасс с ограниченной разностью уровней.
Кабель с нестекающим пропиточным составом — это кабель с бумажной изоляцией пропитанной изоляционным составом, вязкость которого такова, что при рабочих температурах кабеля он не способен к перемещению (стеканию). В качестве нестекающего пропиточного состава используют маслоканифольный состав, марки МП-5, содержащий 3...2% канифоли, 18±1% полиэтиленового воска, остальное количество — нефтяное масло и церезин. Бумажная изоляция, пропитанная этим составом, предназначена для прокладки кабелей на вертикальных и наклонных трассах без ограничения разности уровней. Кабели с нестекающим пропиточным составом маркируются индексом Ц, стоящим впереди обозначений марки кабеля, например ЦААШв.
Номинальная толщина бумажной изоляции одножильных и трехжильных кабелей по ГОСТ 18410-73 с отдельными оболочками приведена в табл. 3.1.13, а многожильных кабелей с поясной изоляцией в общей оболочке — в табл. 3.1.14.
В многожильных кабелях для различия фаз верхние ленты изоляции на каждой жиле имеют разный цвет (на одной жиле — красный, на другой — черный, на третьей — цвета изоляционной бумаги) или полоски различного цвета либо цифры на каждой ленте (на одной — 1, на другой — 2, на третьей — 3).
Номинальная толщина изоляции жил и поясной изоляции кабелей с бумажной изоляцией, пропитанной нестекающим составом по ГОСТ 18409-73, указана в табл. 3.1.15.
Кабели по ГОСТ 16442-80 с пластмассовой изоляцией (табл. 3.1.16) имеют изоляцию из пластической массы в виде сплошного слоя, выполненного из поливинилхлоридного пластиката по ГОСТ 5960-72 или из композиции полиэтилена по ГОСТ 16336-77.
На кабели с пластмассовой изоляцией поверх скрученных изолированных жил должна быть наложена поясная изоляция (табл. 3.1.17).
Толщина изоляции кабелей зависит от особенности исполнения конструкции, номинального напряжения и сечения жил (повышаясь при их увеличении).
В монтажных условиях контроль толщины изоляции производится:
Пропитка бумажной изоляции производится составом из минерального масла и канифоли или синтетическим маслом. Для вертикальных участков кабельных трасс применяют более вязкий состав с присадкой синтетического церезина или обедняют бумагу от пропиточного состава.
Толщины изоляции многожильных кабелей с поясной изоляцией в свинцовых и алюминиевых оболочках одинаковые, за исключением кабелей на напряжение 3 кВ, у которых поясная изоляция кабелей с алюминиевой оболочкой на 0,2 мм больше, чем у кабелей со свинцовой оболочкой.
В кабелях на напряжения 1 и 3 кВ толщину изоляции выбирают в основном из условия ее механической прочности (отсутствие повреждений при изгибах). Для кабелей на напряжение 1 кВ толщина фазной и поясной изоляции в зависимости от сечения жилы составляет 0,75...0,95 и 0,5...0,6 мм, а для кабелей на напряжение 3 кВ соответственно 1,35 и 0,7 мм.
Резина применяемая для изоляции, состоит из синтетического или натурального каучука в смеси с рядом компонентов (наполнителей смеси).
Сырая резина, наносимая на жилы кабеля, приобретает необходимые качества изоляции после ее нагревания и вулканизации.
Для кабелей применяют резину типа РТИ-1 (35% содержания каучука). Для кабелей 3 и 6 кВ по скрутке изолированных жил накладывается поясная изоляция из резины типа РШК, толщина которой не нормируется.
Изоляция кабелей должна обладать высокой электрической прочностью, что позволяет уменьшить диаметр кабеля и его стоимость.
Кабельная изоляция изготовляется из бумажных лент шириной 10...30 мм и толщиной 80, 120, 170 мк, наматываемых спирально слой за слой.
В каждом слое между краями, двух смежных лент сохраняются зазоры в 1,5...3,5 мм, благодаря которым при изгибании кабеля бумажные ленты не повреждают друг друга. Масляные каналы в зазоре между лентами являются слабым местом в изоляции, поэтому при намотке бумаги необходимо по возможности предотвращать совпадения зазоров в двух соседних слоях бумаги.
Во время намотки изоляции бумага содержит до 10% адсорбированной поверхностями волокон влаги и воздух, для удаления которых применяется сушка под вакуумом при температуре 120... 135 °С. После сушки, в тех же герметически закрытых баках производится пропитка изоляции под вакуумом составом из минерального масла и канифоли.
При больших напряжениях (20 и 35 кВ) применяются в большинстве случаев кабели с отдельно «освинцованными» жилами или кабели с экранированными жилами. В обоих типах кабеля жилы покрыты слоем металлизированной бумаги, благодаря чему устраняются местные усиления напряженности электрического поля на поверхности жилы, скрученной из отдельных проволок.
Изоляция кабелей с обедненно-пропитанной изоляцией. сушится и пропитывается обычным образом, а затем подвергается дополнительному нагреву, во время которого удаляется более 70% пропитывающей массы с поверхности бумажных лент и около 30% из лент бумаги. Оставшаяся масса удерживается в бумаге капиллярными силами и не стекает даже при вертикальной прокладке. В этом и заключается единственное преимущество кабелей с обедненно-пропитанной изоляцией. Электрические характеристики этой изоляции существенно хуже, чем у нормальной изоляции с вязкой пропиткой, так как условия для образования газовых включений оказываются здесь весьма благоприятными. Поэтому в кабелях с обедненно-пропитанной изоляцией на напряжение 6-10 кВ применяется увеличенная примерно на 40% толщина изоляции. Для напряжений 35 кВ и выше обедненно-пропитанная изоляция используется в более сложных по устройству газонаполненных кабелях.
Вопрос 3.Заполнители.
Для устранения воздушных промежутков и придания кабелю круглой формы между изоляцией жил и поясной изоляцией в кабелях с бумажной и пластмассовой изоляцией имеются заполнители.
Для многожильных кабелей с поясной бумажной изоляцией в качестве заполнителей промежутков между изолированными жилами применяются жгуты из сульфатной бумаги. Для заполнения промежутков между жилами в отдельных оболочках в качестве заполнителей применяют жгуты из пропитанной кабельной пряжи или штапелированной стеклопряжи.
Для кабелей с пластмассовой изоляцией заполнение должно быть:
Допускается изготавливать кабели с пластмассовой изоляцией на напря жение до 1кВ без заполнителей.
Вопрос 4.Оболочки кабелей.
Для предотвращения проникновения в изоляцию влаги, защиты изоляции от воздействии света, различных химических веществ, а также для предохранения от механических повреждений кабель имеет защитные оболочки.
Лучшими материалами для оболочек кабелей с бумажной изоляцией, с точки зрения его герметичности и влагонепроницаемости, являются алюминий и свинец. Кабели с невлагоемкой пластмассовой изоляцией не нуждаются в металлической оболочке и поэтому изготовляются в пластмассовой оболочке.
Алюминиевые оболочки по ГОСТ 24641-81 изготовляют прессованными из алюминия марки А и сварными из алюминия марки АД1. Такие оболочки герметичны и в 2...2,5 раза прочнее свинцовых, имеют повышенную стойкость к вибрационным нагрузкам. Благодаря хорошей механической прочности алюминия кабели в алюминиевой оболочке могут эксплуатироваться небронированными. Высокая электрическая проводимость алюминия позволяет использовать оболочки в качестве экрана для защиты кабеля от внешних электрических влияний. Алюминиевая оболочка может быть использована в качестве нулевой жилы силового кабеля.
Номинальные толщины алюминиевых оболочек в зависимости от диаметра кабеля приведены в табл. 3.1.18.
Свинцовые оболочки изготовляются из свинца марок С-2 и С-3 с добавлением различных присадок.
Номинальные толщины свинцовых оболочек для кабелей с бумажной изоляцией в зависимости от диаметра кабеля под оболочкой приведены в табл. 3.1.19.
Пластмассовые — поливинилхлоридные и полиэтиленовые — оболочки отличаются от изоляционного состава соответствующим подбором пластификаторов и стабилизаторов, обеспечивающих повышенную стойкость против светового старения. Полиэтиленовые и поливинилхлоридные оболочки более стойки к агрессивным средам по сравнению с алюминиевыми и свинцовыми оболочками.
Оболочки из поливинилхлоридного пластиката не распространяют горение, влагостойки, маслостойки, но обладают существенным недостатком — при низких (отрицательных) температурах становятся хрупкими. Оболочки из полиэтилена обладают еще большей влагопроницаемостью и стойкостью к агрессивным средам.
Номинальные толщины пластмассовых оболочек по ГОСТ 23286-78* для силовых кабелей с пластмассовой изоляцией в зависимости от диаметра кабеля под оболочкой даны в табл. 3.1.20.
Вопрос 5.Защитные покровы.
Для предохранения оболочек кабелей от механических повреждений и коррозии их поверхность покрывают защитными покровами.
Защитные покровы бронированных кабелей состоят из подушки, брони и наружного покрова. Индексы элементов и варианты конструкции защитного покрова приведены в табл. 3.1.21.
Обозначение типов защитных покровов кабелей в зависимости от входящих в конструкцию элементов приведено в табл. 3.1.22.
Конструкция элементов защитного покрова по ГОСТ 7006-72 и их индексы приведены в табл. 3.1.23.
Тип защитного покрова кабеля выбирается в зависимости от среды, для которой он предназначен (табл. 3.1.24), растягивающих усилий вдоль кабеля и материала его оболочки — свинцовой, алюминиевой или неметаллической (табл.3.1.25).
Подушка предохраняет оболочку от повреждения броней и защищает ее от химической и электролитической коррозии.
Нормальная подушка состоит из последовательно наложенных концентрических слоев: битумного состава, пропитанных лент кабельной бумаги, битумного состава, пропитанной кабельной пряжи и битумного состава.
Для кабелей, скрученных из отдельно освинцованных жил и обмотанных по скрутке тканевыми лентами или кабельной пряжей, подушка должна состоять из битумного состава, пропитанной кабельной пряжи и битумного состава.
Для кабелей в пластмассовой оболочке подушка выполняется без первого и второго слоев битумного состава.
Толщина нормальной подушки под броней из стальных лент составляет 1,5 мм, а под броней из стальных оцинкованных проволок — 2 мм.
Кабели в алюминиевой оболочке имеют усиленную подушку под броней, для чего в состав концентрических слоев вводят дополнительно две ленты из полихлорвинилового пластиката, накладываемые с положительным перекрытием не менее 20%.
Толщина усиленной подушки под броней из стальных лент составляет 2 мм, а под броней из стальных оцинкованных проволок — 2,5 мм.
Битумные составы, применяемые для нормальных подушек, имеют температуру размягчения не ниже 45 °С, а для усиленных подушек — не менее 65 °С.
Для защиты от механических повреждений оболочки кабелей обматывают в зависимости от условий эксплуатации стальной ленточной или проволочной броней. Проволочную броню выполняют из круглых или плоских проволок. Броня из плоских стальных лент защищает кабели только от механических повреждений. Броня из стальных проволок помимо этого воспринимает также и растягивающие усилия. Эти усилия возникают в кабелях при вертикальной прокладке кабелей на большую высоту или по крутонаклонным трассам.
Ленты бывают стальные, покрытые битумным составом, оцинкованные, толщиной 0,3; 0,5 и 0,8 мм и шириной 10...60 мм.
Диаметр стальных оцинкованных проволок — от 1,4 до 6 мм.
Наружный покров — часть защитного покрова кабеля, предназначена для защиты брони от коррозии и выполнена из защитного шланга, выпресованного из пластмассы, или из волокнистых материалов, пропитанных специальным противогнилостным или негорючим составом. Толщина наружного покрова из волокнистых материалов бывает от 1,6 до 3,1 мм, из шланга — от 1,7 до 3,1 мм. Толщина пластмассовых шлангов приведена в табл. 3.1.26.
Технические требования и данные защитных покровов кабелей и их преимущественное назначение приведены в ГОСТ 7006-72.
Вопрос 6.Защитные оболочки кабелей.
Алюминиевая, свинцовая, стальная гофрированная, пластмассовая и резиновая негорючая (найритовая) оболочки кабеля предохраняют внутренние элементы кабеля от разрушения влагой, кислотами, газами и т. п.
Для свинцовых оболочек применяют свинец марки не ниже С-3 с содержанием свинца не менее 99,9%, а также свинец с присадкой сурьмы до 0,8% или меди до 0,08% с целью повышения их механической прочности.
Для алюминиевых оболочек применяют алюминий марки не ниже А1, в котором содержание алюминия составляет не менее 99,97%. Оболочка кабеля из алюминия, по сравнению со свинцовой, имеет более высокую механическую прочность, повышенную стойкость в условиях вибрации и значительно в целом облегчает вес кабеля.
Для резиновых оболочек применяют резину типа РШН по ГОСТ 2068-61, а для полихлорвиниловых — шланговый пластикат по ГОСТ 5960-72. Особенностью резины типа РШН является ее маслобензостойкость и повышенная сопротивляемость горению. Полихлорвиниловый шланговый пластикат отличается высокой механической прочностью, вибро- и морозостойкостью и не распространяет горение.
На герметическую оболочку кабеля накладывают несколько слоев защитного покрова (ГОСТ 7006-72), предохраняющего оболочку от коррозии и механических повреждений.
Вопрос 7.Экраны.
Экраны применяют для защиты внешних цепей от влияния электромагнитных полей токов, проходящих по кабелю и для обеспечения симметрии электрического поля вокруг жил кабеля.
Экраны выполняют из полупроводящей бумаги и алюминиевой или медной фольги.
Экраны изготовляют из металлизированной бумаги (фольга, наклеенная на бумагу), металлических лент (медные или алюминиевые), полупроводящих пластмасс, резины и бумаги (сажевой).
Места наложения экранов и их толщины приведены в табл. 3.1.27.
Вопрос 8.Герметизирующие оконцеватели кабелей.
Для предохранения от увлажнения изоляции кабеля концы его должны быть герметично заделаны. Концы кабелей с бумажной изоляцией при длительном хранении должны быть заделаны свинцовыми колпачками (каппами), припаянными к металлической оболочке кабеля. Каппа должна быть припаяна таким образом, чтобы исключалась возможность разрушения при перемещении жил во время изгибания кабеля. Свинцовыми каппами, как правило, герметизируют концы кабелей на заводах-изготовителях.
Одним из способов заделки концов кабеля с поливинилхлоридной оболочкой или шлангом (например, кабель ААШв) является сварка торца оболочки или шланга при помощи паяльника или сварка в струе горячего воздуха сварочным пистолетом. Но эти способы усложняются тем, что необходимы электроэнергия и специальные горелки.
Термоусаживаемые каппы изготовляются по ТУ 16.К71-051-89 из полиэтилена марки 206-11К или 153-10К черного цвета по ГОСТ 16336-77.
На внутреннюю поверхность капп наносится адгезив. В качестве адгези-вов применяют клеи-расплавы по ТУ 6-05-251-124-80 или по ТУ 6-05-041-779-84. Прочность адгезива к полиэтилену и другим материалам (сталь, алю миний) при температуре 25± 10 °С не менее 0,015 кН/см. Термоусаживаемые каппы удобно применять вовремя ремонтных работ при неоднократном отрезании кабеля с барабана.
Внутренний диаметр, длина, толщина стенки капп указаны в табл. 3.1.28, размеры капп до и после усадки приведены на рис. 3.1.13.
Герметизацию кабелей с бумажной изоляцией и металлической оболочкой заполняют на предварительно очищенной от битумной мастики до металлического блеска оболочке. Кабель с пластмассовой оболочкой герметизируют также на оболочку, которая очищается от грязи и пыли.
При надевании капп на конец кабеля торец его не должен упираться в дно каппы, так как при усадке каппа усаживается и вдоль цилиндрической части. Пламя горелки при выполнении усадки вначале необходимо направлять в середину каппы и затем плавно по остальной поверхности.
Временную герметизацию кабелей с бумажной и пластмассовой изоляцией допускается выполнять путем намотки на концы кабелей липкой поливинилхлоридной ленты или заделки концов кабелей резиновыми или пластмассовыми колпачками.