4.4. Стопорные муфты

Стопорные муфты устанавливаются на кабелях с бумажной пропитанной изоляцией (1–35 кВ) для предотвращения стекания пропиточного состава при прокладке кабелей по наклонным трассам. Это предусматривает наличие стопорных элементов в их конструкции. Расстояния между муфтами выбираются так, чтобы давление от вертикального столба пропиточной массы не нарушало герметичности муфт или оболочки кабеля.

Для кабелей на напряжения 1–10 кВ в качестве стопорных муфт могут использоваться эпоксидные соединительные муфты. В качестве стопорных муфт на напряжения 20–35 кВ можно применять соединительные муфты, в которых часть подмотки места соединения жил выполняется из стеклоленты, пропитанной эпоксидным компаундом.

Стопорные муфты маслонаполненных кабелей соединяют отдельные строительные длины кабелей, а также полностью исключают переход масла из одного участка линии в другой и тем самым разделяют линию на секции, которые имеют независимую друг от друга подпитку маслом. Такое разделение масла в линии позволяет прокладывать кабели на трассах с большим перепадом высот, а также обеспечивает необходимое минимальное давление масла в любой точке линии.

5. Электрический расчет кабельных муфт

5.1. Условия работы муфт

Основным требованием, предъявляемым к муфтам высоковольтных кабелей, является правильная координация их изоляции с изоляцией кабелей и высоковольтных аппаратов, включенных в линию.

Под координацией изоляции понимается согласование электрической прочности, а так же амплитуды и формы испытательного напряжения. Решающим фактором при выборе расчетного напряжения являются условия, в которых работают муфты.

Под условиями мы понимаем величину приложенного рабочего напряжения, а так же внутренние и внешние перенапряжения, действующие на изоляцию.

Под внутренними перенапряжениями мы будем понимать коммутационные перенапряжения. Они бывают трех видов:

1. Перенапряжения, связанные с резким сбросом нагрузки или замыканиями на землю. Они характеризуются незначительной амплитудой и длительной продолжительностью до трех секунд.

2. Перенапряжения, связанные с отключением холостых линий. Если при этом возникли резонансные явления, то величина перенапряжения может достигнуть 3U_н. Время действия таких перенапряжений невелико (до 3 мс).

3. Перенапряжения, связанные с отключением холостых трансформаторов. Величина перенапряжения 4U_н при продолжительности до 100 мс.

Внешние перенапряжения – атмосферные перенапряжения. При всем многообразии внешних перенапряжений для испытания изоляции используется стандартная волна 1,2 мкс.

5.2. Расчетное напряжение и запас электрической прочности

При расчете и конструировании изоляции муфт для кабельных линий необходимо иметь в виду, что электрическая прочность изоляции муфт значительно ниже, чем изоляция кабелей. Это объясняется тем, что наложение изоляции в муфтах производится частично или полностью вручную. Причем в помещении, и в полевых условиях при монтаже арматуры всегда имеется вероятность попадания в изоляцию влаги и пыли. Кроме того, электрическое поле в муфтах имеет более сложную картину, чем в кабеле. К примеру, картина электрического поля в концевой муфте имеет осевую симметрию, и потенциал в ней является функцией радиуса и длины муфты. Изменение потенциала вдоль муфты приводит к появлению в изоляции тангенциальной составляющей напряженности электрического поля.

Исходными данными при расчете изоляции кабельных муфт являются расчетные значения напряжений U_р (табл. 5.1) и напряженностей электрического поля в изоляции Е_р – радиальной и Е_τ – тангенциальной.

При расчете изоляции кабельных муфт считают, что Е_τ=(1/20–1/30)Е_р.

Е_р в кабельных муфтах принимают примерно равной 60% Е_р кабеля.

Таблица 5.1

Расчетные напряжения кабельной арматуры переменного напряжения

Параметр	Класс напряжения, кВ
	110	220	330	380	500	750
Коэффициент запаса Up/Uф	4,4	4,4	3,75	3,75	3,75	3,75
Расчетное напряжение, кВ	280	560	710	820	1050	1600

Значения расчетных напряжений выбираются исходя из условия надежности работы всей кабельной линии, а это означает, что изоляция в муфтах должна иметь электрическую прочность не меньшую, чем электрическая прочность изоляции в кабеле.

Значения расчетных напряженностей выбираются на основании кривых жизни (рис. 5.1), полученных при испытаниях напряжением промышленной частоты.

В таблице 5.2 приводятся значения расчетных напряженностей поля в изоляции муфт кабелей переменного тока различных типов.

Р ис. 5.1. Кривые жизни кабеля:

1 – для кабелей с вязкой пропиткой;

2 – для маслонаполненных кабелей низкого давления;

3 – для маслонаполненных кабелей высокого давления

Таблица 5.2

Расчётные напряжённости в кабельных муфтах.

Тип кабеля	Расчётная напряжённость в изоляции кабеля, кВ/мм	Напряжённость в муфтах, кВ/мм
		Расчётная		Рабочая
		радиальная	тангенциальная	радиальная	тангенциальная
Маслонаполненный кабель высокого давления	50	30	1,5	7-8	0,30–0,35
Маслонаполненный кабель низкого давления	30	20	1,0	4,5–5	0,25–0,30
Кабель с полиэтиленовой изоляцией	15	12	0,45–2,0*	3	0,1–0,5*

* для изоляции муфт из литых деталей

Выбор расчетных напряженностей для кабельной арматуры постоянного тока затруднителен из-за отсутствия достаточного количества экспериментальных данных.