МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ „ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
ЕЛЕМЕНТИ КОНСТРУКЦIЙ
КАБЕЛЬНИХ ЛIНIЙ
Методичні вказівки для самостійного навчання
та інструкція до лабораторної роботи
з дисципліни “Електричні системи та мережі”
для студентів базового напрямку 6.0906
“Електротехніка”
Затверджено
на засіданні кафедри
електричних систем та мереж
Протокол №
від р.
Львів,2006
Елементи конструкцій кабельних ліній: Методичні вказівки для самостійного навчання та інструкція до лабораторної роботи з дисципліни “Електричні системи та мережі” для студентів базового напрямку 6.0906 “Електротехніка”/Уклад. О.В. Данилюк, Н.Б. Дьяченко, О.Р. Пастух. НУ „Львівська політехніка”, 2006, 20 ст.
Укладачі: О.В. Данилюк, докт. техн. наук, доц.
Н.Б. Дьяченко, ст. виклад.
О.Р. Пастух, ст. виклад.
Рецензент: Ю.О.Варецький, докт. техн. наук, проф..
Відповідальний за випуск: Г.М.Лисяк, канд.техн.наук., доц.
Оcновнiі вiдомостiі
Кабельною називається лінія для пересилання електроенергії або її окремих імпульсів, яка складається з одного чи декількох паралельних кабелів зі з’єднувальними, затримувальними, кінцевими муфтами та скріплювальними деталями. Кабельні лінії (КЛ) прокладають там, де будівництво повітряних ліній неможливе через обмеження території, з умов техніки безпеки та інших вимог, або недоцільне з погляду архітектурної забудови. Кабельні лінії споруджують у містах, на промислових підприємствах, через водні перешкоди. Вони можуть прокладатися під землею, під водою, на поверхні. Основні елементи КЛ:
кабелі;
кабельні муфти;
кінцеві заробки;
кабельні споруди.
Основні переваги КЛ:
можливість їх прокладання на габаритно обмеженій території;
відсутність впливу атмосферних явищ (гроза, ожеледь тощо);
недоступність траси для сторонніх осіб, що покращує безпеку експлуатації КЛ.
Основні недоліки КЛ:
висока вартість спорудження;
менша пропускна здатність на одиницю перерізу (через температурні обмеження ізоляції);
великі затрати праці під час спорудження та ремонтів;
великі витрати матеріалів;
труднощі виявлення пошкоджень.
2. Кабелi
Кабель - це одна або декілька ізольованих струмопровідних жил, поміщених в герметичну оболонку, поверх якої, при необхідності, може бути накладене захисне покриття. Розрізняють силові кабелі (СКЛ) та контрольні кабелі (ККЛ).
Силові кабелі - служать для пересилання та розподілу електричної енергії в освітлювальних та силових електроустановках. Силові кабелі розрізняють за напругою, перерізом та кількістю жил, а також за марками, що вказують на конструкцію кабеля.
Всі силові кабелі можна розділити на дві групи:
кабелі низької напруги на 1, 3, 6, 10, 20 та 35 кВ;
кабелі високої напруги на 110, 220 кВ та вище.
Контрольні кабелі - служать для створення кіл контролю, сигналізації, дистанційного керування, автоматики та пересилання інформації.
Основними елементами кабеля є: струмопровідні жили, ізоляція, джутовий заповнювач, прокладка, покриття, оболонки. Жилою кабеля називають один або декілька скручених проводів. Струмопровідні жили виготовлюють переважно з алюмінію або міді. Переріз кабелів може мати круглу, сегментну або секторну форми, при цьому жила може бути ущільненою та неущільненою. Використання трифазних жил з перерізом секторної чи сегментної форми дозволяє значно зменшити діаметр багатожильного кабеля порівняно з кабелем, жили якого мають такий самий переріз, але круглої форми. За кількістю жил силові кабелі виготовляють одно-, дво-, три- та чотирижильними.
Як ізоляційні матеріали в кабелях використовують гуму, кабельний папір та пластмасу. Гумову ізоляцію виготовлюють з синтетичного або натурального каучуку. Вона характеризується такими властивостями, як гнучкість та негігроскопічність. Її недоліки - швидке старіння, відносно велика вартість та порівняно низька допустима температура нагрівання, що знижує допустиме струмове навантаження кабеля.
Паперова ізоляція, яку виготовляють з сульфатної целюлози, просоченої в’язким розчином з мінеральних олив та каніфолі (компаундом), характеризується високими ізоляційними властивостями, теплостійкістю, невеликою вартістю. Тому кабельні лінії з ізоляцією із просоченого кабельного паперу є найбільш поширеними.
Рис. 1. Трижильний кабель з поясною ізоляцією з просоченого паперу (а) та його перерізи (б - з круглими жилами, в - з секторними жилами):
1 - струмопровідні жили;
2 - ізоляція жил;
3 - заповнювач;
4 - поясна ізоляція;
5 - захисна оболонка;
6 - папір просочений компаундом;
7 - захисне покриття з просоченої кабельної пряжі;
8 - стрічкова броня;
9 - просочена кабельна пряжа.
Для надання кабелю круглої форми поміж його ізольованих жил розміщують просочені оливоканіфольною масою джути з паперу або пряжі, що підвищує електричну міцність ізоляції, оскільки ускладнюється переміщення цієї маси вздовж кабеля.
У деяких кабелях, крім фазної, роблять поясну ізоляцію, яка накладається поверх скручених ізольованих жил. Такий розподіл ізоляції дозволяє зменшити діаметр кабеля, забезпечуючи одночасно необхідну електричну міцність між жилами і між жилами та оболонкою кабеля. Однак в кабелях з поясною ізоляцією створюється невигідний розподіл напруженості електричного поля всередині ізоляції. Саме через цей недолік, не дивлячись на те, що кабелі з поясною ізоляцією дешевші, їх виготовляють на напругу лише до 10 кВ. Для підвищення електричної міцності ізоляції напругою 6 - 10 кВ поверх неї накладають екран з металевої сітки або напівпровідникового сажевого паперу.
Кабелі з паперово-оливною ізоляцією характеризуються ще рядом недоліків, пов’язаних зі складним технологічним процесом виготовлення, великою масою, складністю кінцевих пристроїв та вертикального прокладання. Тому зараз все частіше використовують кабельні лінії з пластмасовою ізоляцією, які значно економніші, мають меншу масу та зручніші в експлуатації.
Оболонки кабеля служать для герметизації ізоляції та захисту її від проникнення вологи, повітря, хімічних продуктів, що запобігає старінню від дії атмосферних впливів. Їх виконують зі свинцю, алюмінію, полівінілхлориду або гуми.
Свинець характеризується: повною вологонепроникністю, можливістю накладання його на кабелі за допомогою пресу при порівняно невисокій температурі, відносною стійкістю до агресивного середовища грунту. Але свинець - дефіцитний та дорогий метал. Тому на сьогодні кабелі в свинцевих оболонках використовують тільки в особливих випадках (підводні лінії, лінії в корозійних середовищах). Як правило, використовують кабелі в алюмінієвих оболонках, які мають ряд недоліків - низьку корозійну стійкість та недостатню гнучкість, але значно меншу масу кабеля та його вартість.
Металеві оболонки кабелів захищають від корозії, яку спричинюють блукаючі струми або хімічна агресивність грунту. Для цього використовують електричний захист (катодні пристрої, електродренаж) та протекторний захист.
Оболонки всіх видів захищають від механічних пошкоджень. Для цього на оболонку накладають захисне покриття, яке в загальному випадку складається з трьох основних елементів: броньованого покриття (“броня”), подушки під броню та зовнішнього захисного покриття поверх “броні”. Кабель, який має поверх себе захисну оболонку (“броню”) зі стальних чи оцинкованих стрічок, прямокутного або круглого дроту, називають броньованим. Захисні або броньовані оболонки кабеля можуть покривати: негорючим захисним покриттям та звичайним покриттям (наприклад, джутовою просоченою пряжею). В обох випадках це покриття запобігає корозію “броні”. Без “броні” виготовлюють кабелі, які прокладають в тих місцях, де немає механічних діянь на кабель, а також однофазні кабелі, щоб запобігти нагріванню броні та втратам енергії за рахунок магнітного поля розсіювання. Подушка запобігає пошкодженню оболонки кабеля від “броні” та захищає її від хімічної та електролітичної корозії. Розрізняють нормальні та підсилені подушки.
Для вертикального прокладання кабельних ліній використовують кабелі зі слабопросоченою (підсушеною) ізоляцією або з нестікаючою просочувальною масою з церезину (церезин - продукт переробки нафти та сланцевої оливи).