35

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Кузбасский государственный технический университет»

Кафедра электроснабжения горных и промышленных предприятий

К А Б Е Л И

Методические указания к лабораторной работе

по курсу «Электроснабжение» для студентов

специальностей 100400, 180400, 170100, 090200, 090500, 090300

Составители М.П. Латышев

В.И. Масорский

Утверждены на заседании кафедры

Протокол № 7 от 10.03.2004

Рекомендованы к печати

учебно-методической комиссией

специальности 100400

Протокол № 4 от 10.03.2004

Электронная копия находится

в библиотеке главного корпуса

ГУ КузГТУ

Кемерово 2005

1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является изучение назначения, устройства, выбора и условий применения силовых кабелей, используемых в промышленных системах электроснабжения, а особенно в электрических сетях горных предприятий.

2. КЛАССИФИКАЦИЯ И НАЗНАЧЕНИЕ КАБЕЛЕЙ

Кабельную продукцию подразделяют на кабели, провода и шнуры.

К а б е л ь – это одна или несколько изолированных жил, заключенных в оболочку, поверх которой может накладываться защитный покров, содержащий броню.

Ш н у р – две или более изолированные гибкие жилы сечением до 1,5 мм², поверх которых наложена оболочка и защитные покрытия.

П р о в о д – одна неизолированная или изолированная жила, поверх которой может иметься оплетка волокнистыми материалами или проволокой.

Кабели делятся на две обширные группы – силовые и слаботочные (рисунок).

С и л о в ы е к а б е л и предназначены для передачи электрической энергии большой мощности на определенные расстояния и распределения ее по территории промышленных предприятий, внутри производственных помещений, цехов и участков. Силовые кабельные линии применяются в тех условиях, когда использование воздушных линий электропередач является невозможным или нецелесообразным (застроенные участки городов, поселков, территория промышленных предприятий, подземные выработки шахт, широкие водные преграды, производственные помещения, передвижные механизмы и др.).

С л а б о т о ч н ы е к а б е л и предназначены для передачи электрической энергии небольшой мощности на различные расстояния с целью обеспечения нормальной работы электротехнических устройств, обеспечения управления и связи.

В соответствии с назначением слаботочные кабели подразделяются на контрольные, управления, монтажные, телефонные, радиочастотные и др.

Силовые кабели, в свою очередь, подразделяются на бронированные и гибкие.

Бронированные кабели имеют хорошую защиту от воздействия влаги, от воздействия различных механических усилий и агрессивной среды, поэтому могут прокладываться в земле, под водой, в кабельных каналах и других сложных условиях.

3. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ КАБЕЛЕЙ

Основными элементами всех типов кабелей являются токопроводящие жилы, изоляции, экраны, оболочка и наружные покровы. В зависимости от назначения и условий эксплуатации отдельные элементы (экран и наружные покровы) могут отсутствовать.

3.1. Токопроводящие жилы

Основными требованиями, предъявляемыми к материалу жил, являются: высокая электропроводность, хорошая гибкость, малый вес, недефицитность.

Медная проволока по сравнению с алюминиевой обладает большой электрической проводимостью (удельное электрическое сопротивление в 1,68 раз меньше, чем у алюминиевой); лучшими техническими характеристиками (предел прочности при растяжении приблизительно в два раза выше, чем у алюминиевой); большей способностью к сращиванию (пайка, сварка) и большей эластичностью. Основными достоинствами алюминия являются малая плотность (в 3,3 раза меньше, чем у меди), дешевизна. Алюминиевая токопроводящая жила имеет сечение в 1,68 раза, а диаметр 1,3 раза больше, чем медная жила с таким же электрическим сопротивлением, однако при этом масса алюминиевой жилы оказывается в 1,96 раза меньше, чем медной.

Гибкость кабеля в основном определяется количеством проволочек в жиле, что определяется классом кабеля.

Кабели 1 и 2-го классов имеют малое количество проволочек в жиле, поэтому являются жесткими и применяются для стационарной прокладки.

Кабели 3-6 классов изготавливаются из жил, содержащих большое количество проволочек (чем выше класс, тем больше проволочек), обладают повышенной гибкостью и применяются для нестационарной прокладки.

В табл. 1 приведены номинальные (стандартные) сечения жил кабелей, количество проволочек в медной жиле в зависимости от класса кабеля и электрическое сопротивление медных и алюминиевых жил.

Необходимо запомнить и знать сечения жил силовых кабелей в диапазоне: 1; 1,2; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0; 4,0; 5,0; 6,0; 8,0; 10,0; 16,0; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240 мм².

Таблица 1

Номинальное сечение жил, количество проволочек в медной жиле

в зависимости от класса кабеля и электрическое сопротивление

Сечение жилы, мм2	Количество проволочек в жиле						Сопротивление 1 км круглой жилы при 20 ºС, Ом
	кл. 1	кл. 2	кл. 3	кл. 4	кл. 5	кл. 6	медных	алюминиевых
0,03	1	–	–	–	7	16	588,0	–
0,05	1	–	–	7	10	27	347,9	–
0,08	1	–	–	7	16	40	225,3	–
0,12	1	–	–	7	15	24	130,8	–
0,20	1	–	–	7	19	26	88,8	–
0,35	1	–	–	7	30	45	50,4	–
0,50	1	7	7	7	16	28	36,0	–
0,75	1	7	7	11	24	42	24,5	–
10	1	7	7	14	32	56	18,1	–
1,2	1	7	7	19	–	–	14,8	24,2
1,5	1	7	7	19	28	85	12,1	18,1
2,0	1	7	7	–	–	–	9,01	14,9
2,5	1	7	7	20	50	140	7,41	12,1
3,0	1	7	7	–	–	–	6,07	10,1
4,0	1	7	7	20	56	228	4,61	7,41
5,0	1	7	19	–	–	–	3,66	6,07
6,0	1	7	19	30	84	189	3,08	5,11
8,0	1	7	19	–	–	–	2,25	3,73
10	1	7	19	49	91	324	1,83	3,08
16	1	7	19	49	126	513	1,15	1,91
25	1	7	19	49	196	783	0,727	1,20
35	1	7	19	98	276	1107	0,524	0,868

Продолжение табл. 1

Сечение жилы, мм2	Количество проволочек в жиле						Сопротивление 1 км круглой жилы при 20 ºС, Ом
	кл. 1	кл. 2	кл. 3	кл. 4	кл. 5	кл. 6	медных	алюминиевых
50	1	19	27	144	266	402	0,387	0,641
70	1	19	37	189	266	999	0,268	0,443
95	1	19	37	189	361	1332	0,193	0,320
120	19	37	61	266	608	1702	0,153	0,253
150	19	37	61	266	756	2109	0,124	0,208
185	37	37	91	330	925	2590	0,0993	0,164
240	37	61	–	420	1221	3360	0,0775	0,125
300	37	61	–	518	1525	4270	0,0623	0,100
400	37	61	–	672	2013	–	0,0470	0,0778
500	37	91	–	854	1769	–	0,0366	0,0605
625	61	127	–	–	–	–	0,0283	0,0459
800	91	127	–	–	–	–	0,0221	0,0367
1000	127	127	–	–	–	–	0,0176	0,0291

Токопроводящие жилы по форме могут быть круглыми, секторными и сегментными. Кабели с секторными жилами имеют диаметр на 20–25 % меньший, чем кабели с круглыми жилами эквивалентного сечения, что позволяет уменьшить расход материалов на изоляцию, оболочку и защитные покровы.

Для уменьшения диаметра кабелей обычно проводят уплотнение многопроволочных жил путем обжима. Многопроволочные жилы кабелей скручивают из отдельных проволок или предварительно скрученных стреньг.

В одном кабеле может быть несколько различных по назначению жил, например силовые жилы, жилы для заземления, жилы для управления. В обозначении кабелей отдельно указывается количество жил и их сечение, например, гибкий кабель с медными жилами типа КГЭШ с тремя силовыми жилами 95 мм², одной заземляющей жилой сечением 10 мм² и тремя жилами управления сечением 2,5 мм имеет запись:

КГЭШ 395+110+32,5.

3.2. Изоляция токоведущих жил

Изоляция жил кабелей должна удовлетворять следующим основным требованиям: обладать высокой электрической прочностью; иметь высокую прочность при разрыве; выдерживать высокие температуры; сохранять эластичность при низких температурах; должна быть негорючей.

В качестве изоляции жил кабелей могут применяться бумага, резина и различные синтетические материалы.

Б у м а ж н а я и з о л я ц и я состоит из лент специальной кабельной бумаги, наложенных на жилу методом обмотки и пропитанных маслоканифольным составом.

Бумажная изоляция в основном применяется при изготовлении силовых бронированных кабелей.

Применяются различные способы пропитки и пропиточные составы. Для горизонтальной прокладки используются кабели с нормальной пропитанной изоляцией. Эти кабели нельзя применять для вертикальной прокладки, так как в нижней части кабеля образуется большое гидростатическое давление, что приводит к разрыву оболочки кабеля и вытеканию пропиточного состава.

Изоляцию, освобожденную от избытка пропиточного состава, называют обедненной. Она предназначена для кабелей вертикальных и наклонных трасс. Кабели с обедненной пропитанной изоляцией маркируют прописной буквой «В» в конце марки кабеля (например, СБ–В, АСБ–В).

Пропиточные составы с содержанием церезина имеют повышенную вязкость и применяются для кабелей, используемых для вертикальной прокладки. Кабели с вязким нестекающим составом маркируют прописной буквой «Ц», стоящей впереди обозначения (например, ЦСК).

Р е з и н о в а я и з о л я ц и я изготавливается из натурального или синтетического каучука, вулканизирующих веществ, наполнителей, красителей и других специальных материалов. Резиновая изоляция в основном применяется для изготовления кабелей, к которым предъявляются требования повышенной гибкости. К таким кабелям относятся силовые, гибкие, кабели управления и ряд других.

П о л и в и н и л х л о р и д н а я и з о л я ц и я нашла широкое применение в кабельной технике. К ее основным достоинствам относятся: негорючесть, влагостойкость, морозостойкость, маслостойкость, высокая электрическая и механическая прочность.

При непосредственном воздействии пламени полихлорвинил загорается, но возникшее пламя не распространяется и само гаснет.

П о л и э т и л е н о в а я и з о л я ц и я обладает высокими электроизоляционными свойствами. Полиэтилен является влагоустойчивым и довольно инертным материалом. Он стоек к действию различных кислот, щелочей и солей.

Горючесть является основным его недостатком, однако за счет введения некоторых компонентов получают самозатухающий полиэтилен (Пс).

3.3. Экраны

Экраны могут применяться отдельно для каждой жилы или являться общими для всех или группы жил.

Назначение экранов в кабелях различное.

Так, в кабелях связи и управления основным назначением экрана является защита линий связи от внешних электромагнитных влияний (помех). Экраны в этих кабелях выполняются в виде оплетки из медной или стальной проволоки или из алюминиевой фольги.

В высоковольтных силовых кабелях экран применяется для выравнивания электрического поля с целью предотвращения пробоя изоляции. Экран может быть выполнен из электропроводящей резины, медной проволоки или алюминиевой фольги.

В шахтных гибких кабелях экранирование жил осуществляется с целью контроля состояния изоляции кабельной сети и осуществления, совместно с реле утечки, автоматического отключения при ее повреждении. Экраны выполняются из электропроводной резины или из электропроводного поливинилхлоридного пластика.