4.3.0БМ0ТКА БУМАЖНЫМИ ЛЕНТАМИ ЖИЛ СИЛОВЫХ КАБЕЛЕЙ НА НАПРЯЖЕНИЕ 1—35 кВ

кой с перекрытием. Для выбора технологических пара­ метров процесса изолирования можно воспользоваться диаграммой, параметров, приведенной на рис. 4.2.

Диаграмма непосредственно пригодна для круглых жил сечением от 16 до 185 мм2г однако ею можно вос­ пользоваться также для выбора параметров изолирова­ ния секторных жил. При этом величину D следует опре­ делять как ди-аметр эквивалентной круглой жилы, пери­ метр которой равен периметру заданной секторной жилы. При выборе углов обмотки, а также ширины бумаж­ ной ленты необходимо учитывать следующие обстоя­ тельства. Производительность процесса обмотки увели­ чивается с увеличением угла и ширины ленты, однако большие значения b и h уменьшают гибкость кабеля и плотность наложения изоляции. Кроме того, для качест­ ва изоляции очень важно, чтобы не было так называе­ мых совпадений зазоров.

Под совпадением зазоров понимают тот случай, ког­ да кромка ленты располагается под кромкой ленты сле­ дующего повива (расстояние между ними не более 1 мм) на длине полного витка. Если учесть, что изолирование силовых кабелей производят обычно с 30%-ным пере­ крытием, при котором зазоры перекрываются лентой следующего повива примерно на 4/3 ее ширины, то от­ сутствие совпадений зазоров можно обеспечить, если изолирование производить с постоянным шагом.

Для кабелей напряжением 1—35 кВ можно рекомен­ довать следующие диапазоны параметров изолирования: для фазной изоляции кабелей 1 —10 кВ Ь=6--28 мм и а=15-^~40° для кабелей на 1—10 кВ и 6=12-5-22 мм и а=15-^-20° для кабелей на 20—35 кВ.

Для наложения поясной изоляции кабелей 1 —10 кВ можно использовать более широкие ленты, так как ра­ диусы изгиба скрученного кабеля на приемных устройст­

вах значительно больше, чем при изолировании отдель­ ных жил.

Большую роль с точки зрения получения качественной изоляции при обмотке бумажными лентами играет по­ стоянство натяжения бумажной ленты. На натяжение ленты оказывают влияние тормозной момент бумажно­ го ролика, силы трения бумажной ленты о направляю­ щие ролики, сопротивление воздуха при вращении бумагообмотчика и ряд других причин. Однако наибольшее влияние оказывает тормозной момент М.

I \Л

держивающее влияние лент исчезает. Более того, каж­ дый внешний слой бумажных лент способствует излому следующего внутреннего слоя с образованием в зоне сжатия морщнн изоляции. Наоборот, в зоне, подвергшей­ ся растяжению (верхняя часть изоляции витка кабеля при его изгибе), образуются местные неплотности вслед­ ствие расхождения бумажных лент. Как морщины, так и неплотности изоляции после изготовления кабеля явля­ ются его слабым местом, гак как электрическая проч­ ность изоляции в зоне расположения указанных дефек­ тов может оказаться ниже расчетной.

Естественно, подобные дефекты, возникающие как из-за нарушений или несовершенства технологических режимов изготовления кабеля, так и из-за недопусти­ мых механических воздействий при его монтаже, тем опаснее, чем ближе они расположены к жиле.

Следует отметить, что из-за пониженной плотности намотки лент при укладке кабеля в корзину или при намотке на барабан после изолирования наружная по­ верхность витка кабеля будет представлять собой не окружность, а многоугольник вследствие наличия изло­ мов изоляции. В месте излома радиус изгиба уменьша­ ется, что вызывает увеличение усилия сдвига витков лент и приводит к образованию морщин и увеличению зазоров между лентами.

Для исключения подобных явлений при изготовлении кабеля должны быть обеспечены условия, при которых радиальное давление в изоляции, создаваемое при на­ мотке бумажных лент, было бы больше давления, возни­ кающего в изоляции за счет изгиба кабеля.

Радиальное давление в изоляции при изгибе кабеля р определяется по следующей формуле:

(4Л8)

где А — толщина бумажной ленты; Ех — модуль упруго­ сти изоляции в продольном направлении; ко— радиус изгиба кабеля; g — функция, зависящая от упругих свойств бумажных лент, их ширины и радиуса намотки.

Следовательно, радиальное давление ро, создаваемое

при намотке бумажных лент, должно быть больше или равно р, т. е.

(4.19)

Фактически выражение (4.19) является нижним пре­ делом допустимого радиального давления в изоляции. При этом плотность изолирования бумажных лент будет минимальной.

Г При чрезмерно плотной намотке бумажных лент за­ трудняется скольжение лент относительно одна другой при изгибе кабеля, морщины в изоляции не образуются. Однако в этих условиях могут образовываться складки из-за «западания» ленты в зазор. Дефект в этом случае образуется и на участке ленты, опирающемся на сосед­ нюю, с образованием ромбовидных морщищ.;

Максимальное осевое усилие N, возникающее при из­ гибе кабеля, в основном зависит от давления, создавае­ мого при намотке лент при изолировании:

где а — коэффициент перекрытия бумажных лент; [ — коэффициент трения бумаги о бумагу; b — ширина бу­ мажной ленты.

Как следует из формулы (4.20), осевые усилия в изо­ ляции кабеля при его изгибе не зависят от радиуса изгиба и равны силам трения, которые возникают при относительном скольжении лент.

Для исключения появления деформаций изоляции при плотной намотке осевое усилие N, возникающее при изгибе кабеля, должно всегда обеспечивать осевое пере­ мещение бумажных лент и быть меньше некоторого кри­ тического значения, определяющего состояние смятия лент.

Критическая нагрузка смятия витка ленты NKp на­ ходится по теории осевого сжатия цилиндрической обо­ лочки:

где г — радиус намотки; Ех, Еу — модули упругости изо­ ляции в поперечном и продольном направлениях; Gxy— модуль сдвига бумажной изоляции.

Из выражений (4.20) и (4.21) следует, что давление, создаваемое при изолировании, должно удовлетворять следующему неравенству:

1 Д 2 } / 4 0 ‘х у Е х Е у

Данное условие определяет верхний предел плотно­ сти намотки изоляции высоковольтных кабелей после

изолирования.

Таким образом, для исключения деформаций в изо­ ляции должно соблюдаться следующее неравенство:

Следовательно, для правильного выбора режима изо­ лирования необходимо учитывать толщину и ширину бумажных лент, свойства изоляционных бумаг (коэф-

Рис. 4.14. Схема устройства для поддержания постоянства натяжения бумажных лент на изолировочной машине НЧВР (СКЕТ, ГДР).

/ — бумажная лента; 2 — ролик бу­ мажной ленты; 3 — палец-компенса­ тор; 4 — тормозная лента; 5 — пру­ жина для регулирования натяже­ ния; 6 — неподвижный направляю­ щий ролик.

фициент трения, модуль сдвига, модуль упругости в осе­ вом и поперечном направлениях, коэффициент перекры­ тия лент при намотке, радиус намотки).

Ясно, что для обеспечения необходимой плотности намотки изоляции и исключения деформации в изоляции кабеля при изгибах, особенно при изгибах на заводе-из­ готовителе до пропитки изоляции, необходимо поддер­ жание определенного натяжения бумажных лент при изолировании.

Для изолирования бумажными лентами маслонапол­ ненных кабелей применяются обмоточные машины с большим числом бумагообмотчиков. Эти машины обо­ рудованы специальными устройствами для поддержа­ ния постоянства натяжения каждой ленты и автоматами на остановку машины при обрыве лент.

В изолировочных машинах типа НЧВР (СКЕТ, ГДР), применяемых на отечественных кабельных заводах, по­ стоянство заданного натяжения (в пределах ±3% )

158