книги из ГПНТБ / Дмитревский, В. С. Высоковольтные гибкие кабели

при наличии поверх изоляции достаточно проводящего экрана во многом теряют смысл, так как слой прово­ дящей резины, во-первых, полностью исключает попада­ ние влаги в изоляцию и, во-вторых, играет роль второго

Рис. 5-11. Принципиальная схема аппарата для сухого испытания экранированных жил гибких высоковольтных кабелеіі.

электрода, которым при водных испытаниях являлась вода.

Наличие проводящего экрана по изоляции обеспе­ чило возможность сухого испытания изоляции жил вы­ соковольтных гибких -кабелей, и НИКИ г. Томска был разработан аппарат для таких испытаний.

Аппарат сухого испытания экранированных жил вы­ соковольтных кабелей обеспечивает, кроме испытания напряжением, отыскание дефектов, измерение величины сопротивления изоляции и счет метража жил.

Проведенные исследования показали, что эффектив­ ность выявления дефектов повышается при испытании деформированных жил. Поэтому аппарат снабжен спе­ циальным деформирующим устройством. Степень дефор­ мации жил, однако, не превышает допустимых радиусов

150

изгиба, и поэтому деформации при испытаниях не ухуд­ шают механических свойств токопроводящих жил.

с удаленным на 1 0 см экраном подключаются к токо­ съемникам приемного и отдающего устройств. Высокое напряжение до 2 0 кв подается от высоковольтного трансформатора Трі, включенного через регулировоч­ ный трансформатор Тр2. Регулировка осуществляется дистанционно.

Деформирующие ролики 1 непосредственно заземле­ ны, а контактные датчики 2 подключены к земле через блок отыскания.

Взависимости от местонахождения дефекта послед­ ний фиксируется по утечке тока одним из поляризован­ ных реле. Против чрезмерного увеличения тока утечки через дефект предусмотрено реле максимального тока РМ. Заземление деформирующих роликов необходимо для предотвращения срабатывания сразу двух поляри­ зованных реле.

Всхеме указаны только контакты реле РЗ и Р4, ко­ торые включаются соответственно правым и левым по­ ляризованным реле, самоблокируются и включают реле Р5, размыкающее цепь магнитных пускателей 1ПМ\ 2ПМ и сигнализирующее о причине останова (зажи­ гается сигнальная лампочка ЛЗ).

Величина испытательного напряжения фиксируется ламповым вольтметром ВЛУ-2, включенным на высокой стороне трансформатора Трі через емкостный делитель напряжения типа Д6-2. Подключение высокого напря­ жения к жиле осуществляется высоковольтным масля­ ным контактором КЛ1, имеющим нормально замкнутый

контакт, который закорачивает жилу непосредственно на землю при отключении высокого напряжения.

Если при заземленной жиле деформирующие роли­ ки отключить от земли и подсоединить к ним тераом­ метр, то можно измерить сопротивление изоляции жилы.

Для измерения длины перематываемой жилы к. од­ ному из прижимных роликов 3 подключен сельсин-при­ емник. Сельсин-датчик совместно с механическим счет­ чиком (валы их связаны через зубчатую передачу) вмонтирован в пульт управления, благодаря чему про-

151

Г Л А В А Ш Е С Т А Я

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ

ГИБКИХ КАБЕЛЕЙ

6-1. О СН О В Ы ВЫ БО РА ГИБКОГО КАБЕЛЯ

Силовые кабели выбирают по конструктивному выпол­ нению, напряжению, экономической плотности тока и проверяют на максимальный длительный ток нагрузки, потерю напряжения при нормальном и аварийном ре­ жимах, термическую устойчивость при коротких замы­ каниях.

Высоковольтный гибкий кабель выбирают как обыч­ ный силовой. При этом не учитывают особенности ра­ боты гибкого кабеля. Кабельные линии к экскаваторам имеют небольшую протяженность (200—500 м). Паде­ ние напряжения в такой кабельной линии будет неве­ лико, если кабель выбран по экономической плотности тока. Характерным для работы гибкого кабеля является частая его перекладка. Это приводит к появлению вы­ соких внутренних механических напряжений в изоля­ ции, что не имеет место в кабелях стационарной про­ кладки.

Для землеройных и угледобывающих машин исполь­ зуется один тип кабеля марки КШВГ. Рассмотрим вы­ бор данного типа кабеля.

Основой выбора кабеля являются номиналь'ное на­ пряжение, температура окружающей среды, график то­ ковой нагрузки, условия прокладки и работы.

Выбор кабеля по напряжению требует соблюдения условия

Сечение токопроводящих жил для кабелей стацио­ нарной прокладки выбирается по условиям допустимого нагрева изоляции. Известно, чем выше температура изо­ ляции, тем быстрее происходит ее старение и раньше наступает ее отказ. Поэтому чем меньше токовая на­ грузка на кабель, тем больший срок его службы.

Характерной особенностью кабелей нестационарной прокладки является их частое перемещение. Кабель при перемещении испытывает деформации изгиба, кручения

153

И растяжения. В изоляции образуются высокие механи­ ческие напряжения, величина которых тем выше, чем меньше температура. Наличие высоких механических напряжений в изоляции и их зависимость от темпера­ туры приводят к тому, что с повышением температуры долговечность изоляции может возрастать. Приведенное в гл. 3 уравнение надежности электрической изоляции позволяет получить зависимость срока службы изоляции от температурного режима ее работы.

У прямых кабелей стационарной прокладки время до пробоя изоляции с повышением температуры моно­

известным положениям для стационарных кабелей. Вре­ мя до пробоя изоляции кабелей, подвергнутых частому изгибу, с повышением температуры сначала возрастает, а затем убывает.

Наблюдения в эксплуатации кабелей КШВГ с сече­ нием токопроводящей жилы 25 мм2 показывают, что недогрузка по току сокращает срок службы их эксплуа­ тации. В табл. 6-2 приводятся эксплуатационные дан­ ные по отказам изоляции кабеля КШВГМ, работающе­

154

Повышение токовой нагрузки в 2 раза привело к уве­ личению среднего времени до пробоя изоляции с 7 до 9 мес. Данные табл. 6-2 показывают, что в обоих слу­ чаях кабели работали со значительной недогрузкой по току.

Методика выбора сечения токопроводящих жил, при­ меняемая для кабелей стационарной прокладки, не мо­ жет быть рекомендована для кабелей, предназначенных для подвижных потребителей. Предлагается следующая методика выбора сечения токопроводящих жил кабеля.

По номинальному току установки выбирают сечение токопроводящей жилы кабеля. По таблицам берут до­ полнительно два кабеля меньших сечений. Например, при номинальном токе 125 а сечение токопроводящей жилы должно быть 50 мм2 (номинальный ток кабеля 130 а). Одновременно берут два кабеля с сечением токопроводящих жил 35 и 25 мм2.

Зная режим работы установки, подсчитывают зна­ чения температур изоляции при разных режимах рабо­ ты и температурах окружающей среды. Строят годовой график температур изоляции для трех выбранных се­ чений токопроводящих жил.

На основе известных условий работы для каждого из выбранных вариантов подсчитывают эквивалентные нагрузки по методике, описанной в гл. 3.

Найденные эквивалентные нагрузки позволяют рас­ считать надежность изоляции кабеля. Для сравнитель­ ной оценки наивыгоднейшего варианта целесообразно сравнивать их долговечность при Р(т)=0,5. В этом случае можно использовать формулу

D — (Ае -ьт.'Р/£,)» + (Т°)э X

2De

X ln

V ( А е ЬТ^ Е ъу + (ч*)1

ІП — = -

Из выбранных вариантов принимают тот, который дает наибольшую долговечность изоляции.

Изложенная методика выбора сечения токопроводя­

печить его длительную эксплуатацию, что оправдывает дополнительные затраты на расчеты. Как видно из

155

табл. 6 -2 , средний срок службы изоляции гибкого ка­ беля, выбранного ИЗ условия / Ном.каб>Люм.уст, СОСТЭВ- ляет 7—9 мес. Между тем при оптимальном выборе ка­

тельность работы кабеля наносит значительный мате­ риальный ущерб народному хозяйству.

Повышение надежности кабеля должно решаться на всех этапах его разработки, производства и эксплуата­ ции. Мероприятия, направленные на повышение надеж­ ности кабелей, можно подразделить: 1 ) на конструк­ тивные; 2 ) технологические; 3) эксплуатационные.

Конструктивные мероприятия направлены на разра­ ботку таких конструкций кабеля, которые обладали бы наибольшей надежностью. Вероятность безотказной рабо­ ты кабеля зависит от способа и углов скрутки жил и стренг, конструкции изоляции. Так, уменьшение междужильного сдвига при скрутке кабеля приводит к уве­ личению долговечности токопроводящих жил, подвер­ женных циклическому изгибу и кручению. Полупроводящие экраны по токопроводящей жиле приводят к повышению напряжения начала ионизации, уничтожа­ ют эффект проволочное™, что увеличивает срок службы изоляции. Применение в кабелях электроизоляционных материалов с малым значением уст при рабочих темпера­ турах приведет к повышению их надежности. Создание шланговых материалов, стойких к истиранию и дейст­ вию внешней среды, также повысит надежность высо­ ковольтных кабелей.

Тщательная разработка кабельной конструкции на стадии проектирования имеет существенное значение в повышении их надежности. Именно на стадии проек­ тирования закладываются основные параметры надеж­ ности кабеля. Методы оптимального проектирования некоторых элементов кабеля изложены выше.

Технология производства кабеля требует обеспече­ ния наиболее точного выполнения заданных проектиров­ щиком параметров. В процессе производства материалу придают необходимую форму и структуру. Применение современных технологических режимов, таких, как сов-

156

мещенное наложение полупроводящих экранов и изо­ ляции, дегазация изоляции и ряд других, заметно по­ вышает надежность кабельной конструкции. Существен­ ное значение в производстве кабелей приобретает кон­ троль их качества. Одним из показателей качества является надежность конструкции. Выбор наивыгодней­ ших режимов эксплуатации кабеля определяется пара­ метрами надежности. Изложенная в гл. 5 методика

Рис. 6-1. Фотография концевой разделки кабеля.

испытания кабеля для получения параметров надежно­ сти изоляции даст возможность оптимизировать условия эксплуатации. Имея данные уравнения надежности, во многих случаях ңожно задать такие условия эксплуа­ тации, при которых срок службы будет наибольшим.

Усилия коллективов проектировщиков и изготовите­ лей кабелей могут быть сведены к нулю при техниче­ ски неправильной эксплуатации кабелей. Обеспечение высокой надежности кабеля определяется правильным его выбором.

Влияние режима эксплуатации и основы выбора ка­ беля изложены в § 6-1. В зависимости от режима экс­ плуатации долговечность кабеля изменяется в 1 0 раз. Это требует серьезного изучения режима работы кабель­ ных конструкций. Чем точнее будет известен режим ра­ боты, тем легче выбрать кабель.

Значительное число отказов кабеля (до 70%) про­ исходит в результате пробоя изоляции в концевой раз­

16

делке. Причинами такого положения являются непра­ вильные концевые разделки токопроводящих жил кабе­

стойкой резины. Применение озоностойкой резины не­ сколько увеличивает срок службы изоляции в разделке, но не уничтожает основную причину отказа. Разделка кабеля должна быть такой, чтобы полностью исключить появление поверхностных разрядов по изоляции при рабочем напряжении. Отсутствие поверхностных разря­ дов в разделке позволит уничтожить старение изоляции. На рис. 6-2 показан один из возможных вариантов кон­ цевой разделки, в котором напряжение коронного раз­ ряда выше рабочего. На рисунке дается разделка одной

158

тельная диэлектрическая проницаемость материала под­ мотки.

напряженность поля, при перекрытии принимается рав­ ной 4,5—5,5 кв/см.

где Di — диаметр изолированной токопроводящей жилы. Концевая разделка кабеля осуществляется в сле­

дующем порядке:

1. Удаляется шланговая оболочка 9 с конца кабеля. Операция выполняется осторожно, чтобы не повредить токопроводящие жилы.

2. Разъединяются изолированные токопроводящие жилы. С поверхности изолированных жил снимается металлическая оплетка путем ее расплетения. После расплетения проволоки оплетки скручиваются в жгут 6

исоединяются с заземляющей жилой.

3.С поверхности изоляции удаляется полупроводящий экран 5 на длину h + k+2,5 см. Удаление полупроводящего экрана производится с помощью рашпиля и шкурки. Необходимо следить, чтобы поверхность изоля­ ции жилы не была повреждена и на ней не оставалась полупроводящая резина.

4.С конца токопроводящей жилы на длину 2,5 см удаляется на конус изоляция и надевается наконечник 3. Наконечник припаивается к токопроводящей жиле оло­ вянным припоем.

5.Поверх изоляции токопроводящей жилы наклады­ вается подмотка 4 из сырой резины. Поверх обмотки накладываются два-три слоя полупроводящей резины 6. как показано на рис. 6 -2 . Обмотка сырой и полупрово­ дящей резины должна быть плотной, без газовых вклю­ чений. Подмотка из сырой и полупроводящей резины вулканизируется с помощью переносного вулканизатора,

159