5. Изоляция силовых кабелей. Испытания изоляции кабелей.

Электрические кабели – это гибкие изолированные проводники, снабженные защитными оболочками, которые предохраняют изоляцию от внешних механических и иных воздействий. Основными элементами силовых кабелей яв­ляются проводники – жилы, изоляция по отношению к земле и между жилами, герметичная металлическая обо­лочка и защитные покровы.

Виды изоля­ции силовых кабелей:

1. Кабели с вязкой пропиткой.

Для напряжений до 35 кВ наибольшее применение получили кабели с вязкой пропиткой, у которых ленточная бумажная изоляция пропитывается маслоканифольными или синтетическими нестекающими составами повышенной вязкости. Кабели с нестекающими составами могут прокладывать­ся с разностью уровней до 300 м. При этом не возникает опасности стекания пропитывающего состава в нижнюю часть кабеля и образования в его верхней части больших объемов обедненно пропитанной изоляции. Основной недо­статок кабелей с вязкой пропиткой состоит в том, что в их изоляции неизбежно образуются газовые включения. Одна из причин – циклические нагревы и остывания при работе с периодически меняющейся нагрузкой. После нескольких таких циклов при остывании оболочка из-за остаточной деформации сохраняет размеры, соответствующие нагрето­му состоянию, а изоляция уменьшается в объеме.

2. Кабели с маслонаполненной изоляцией.

Для напряжений 110–220 кВ промышленной частоты используются маслонаполненные кабели, кото­рые, как правило, выполняются одножильными. В таких кабелях ленточная бумажная изоляция пропитывается маловязким маслом, которое может перемещаться внутри жилы вдоль кабеля и находится под избыточным давлением. Благодаря этому исключается возможность появления в изоляции газовых включений при циклических изменени­ях температуры и длительная электрическая прочность по­вышается в 3 раза и более по сравнению с прочностью изо­ляции, пропитанной вязкими составами. Для поддержания неизменного давления в кабеле в ус­ловиях эксплуатации на кабельной линии через каждые 1–2,5 км устанавливаются баки давления

3. Кабели с полимерной изоляцией.

Конструкция кабеля с пластмассовой изоляци­ей достаточно проста: токоведущая жила у кабелей до 3 кВ покрывается сплошным слоем полиэтилена, а кабели на напряжение 6 кВ и выше имеют дополнительно экраны из полупроводящего полиэтилена или поливинилхлорида поверх изоляции либо на изоляции и на жиле. Наличие та­ких экранов уменьшает влияние воздушных включений, возникающих на границе изоляции с жилой, и делает элек­трическое поле в изоляции более однородным. Выпускают также кабели с защитными покровами и броней, как у ка­белей с вязкой пропиткой.

Преимущества КПИ:

1) Увеличение строительной длины; 2) Меньше массо-габаритные показатели; 3) Уменьшение стоимости (за счёт снижения эксплуатационных издержек, отсутствия масляного хозяйства); 4) Выше термическая стойкость (с 75ºС до 90ºС); 5) Технологичность и экологичность.

Недостатки КПИ:

1) В СПЭ нет эффекта самозалечивания изоляция, как у МНК; 2) Уменьшение электрической прочности при воздействии импульсов напряжения с крутыми фронтами; 3) Уменьшение электрической прочности за счёт кумулятивного эффекта; 4) Развитие дендритов – электрические и водные триинги.

Способы увеличения электрической прочности КПИ:

1) Пропитка КПИ силиконовой жидкостью на стадии изготовления и в процессе эксплуатации; 2) Градирование изоляции (экраны на расстоянии ≈∆из от жилы); 3) Нанесение полупроводящих покрытий на токопроводящую жилу.

4. Кабели с элегазовой изоляцией.

Кабели с элегазовой изоляцией под давле­нием устроены следующим образом. В стальной трубе на распорках из твердого диэлектрика закреплена токоведущая жила (или три жилы). Линия собирается из отрезков таких труб и заполняется высокопрочным газом – элегазом под давлением. Такие кабели имеют ряд преимуществ: 1) Сравнительно простая конструкция; 2) Высокая пропускная способность и эксплуатационная надёжность; 3) Низкие активные и диэлектрические потери; 4) Характерная для внешней изоляции способ­ность к восстановлению электрической прочности после случайного пробоя, т.е. практически отсутствует старение изоляции; 5) Малая емкость на единицу длины (в 4 раза меньше, чем у КПИ); 6) Нет потребности в охлаждении; 7) экологичность (нет внешнего магнитного поля).

Испытание изоляции:

Виды испытаний повышенным напряжением:

• Определение разрядных напряжений внешней изоляции при воздействии переменного напряжения

• Определение выдерживаемых напряжений внутренней изоляции при воздействии переменного напряжения

• Определение разрядных и выдерживаемых напряжений при воздействии грозовых импульсов

• Определение выдерживаемых напряжений при воздействии коммутационных импульсов

• Испытания повышенным постоянным напряжением

Виды испытательных напряжений:

Испытания грозовыми импульсам Полный грозовой импульс

tф = 1,2 ± 0,36 мкс, tи = 50 ± 10 мкс. Срезанный импульс на фронте

Тс = 2…5 мкс.

Испытание напряжением промышленной частоты

Испытания коммутационными импульсами

Апериодический коммутационный импульс.Тп = 250 ± 50 мкс (время подъема напряжения),

Ти = 2500 ± 500 мкс (время до полуспада импульса).

Колебательный коммутационный импульс для внутренней изоляции силовых трансформаторов и реакторов

Тп > 100 мкс,Ти > 1000 мкс.