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

применяемого для ремонта кабеля. Вместо сырой рези­ ны допускается использование липких пластмассовых изоляционных лент или самовулкаиизирующейся ре­ зины.

Применение описанной разделки позволит практиче­ ски полностью устранить ускоренное старение изоляции в разделке, что резко уменьшит число отказов изоляции кабеля. Существенное влияние на отказы изоляции ка­ беля оказывают механические напряжения, возникаю­ щие при его перемещениях. С целью уменьшения вну­ тренних механических напряжений в изоляции целесо­ образно применять после перемещения кабеля его прогрев там, где это возможно, повышенным током.

Большое число отказов кабеля происходит в резуль­ тате его механического повреждения наезжающим транспортом, падающими кусками пород. С целью уменьшения числа механических повреждений кабеля целесообразно на опасных местах защищать кабель, прокладывая его в трубах или закрывая полутрубами.

Рассмотренный комплекс мероприятий позволит су­ щественно увеличить срок службы кабеля, что даст зна­ чительный экономический эффект. Некоторые из этих мероприятий не требуют практически никаких дополни­ тельных затрат.

6-3. СОЕДИНЕНИЕ И РЕМОНТ КАБЕЛЕЙ

Строительные длины гибких высоковольтных кабелей обычно равны 200—400 м. В ряде случаев требуются значительно большие длины питающих кабелей. Поэто­ му довольно часто возникает необходимость в соедине­ нии отдельных длин кабелей. Необходимость-в соедине­ нии возникает иногда и при ремонте кабеля. Качествен­ но выполненное соединение как по механическим, так и по электрическим свойствам не должно существенно отличаться от свойств самого кабеля.

В НИКИ г. Томска разработаны способы соедине­ ния и ремонта высоковольтных гибких кабелей с сече­ нием основных жил до 150 мм2.

160

Соединение токопроводящих жил

Соединение многопроволочных медных жил производит­ ся в основном следующими способами: 1) простым со­ единением; 2) скруткой с пропайкой сплавом ПОС-40 50% проволок жилы; 3) пайкой внахлест 50% проволок жилы; 4) пучковой скруткой с последующей сваркой пучков.

Жилы, соединенные перечисленными способами, имеют относительную прочность при растяжении менее 50% прочности целой жилы, а превышение температу­ ры нагрева в месте соединения достигает 140% при дли­ тельном пропускании тока [Л. 52].

Разработаны два способа соединения многопроволочиых жил, обеспечивающие достаточно высокое качество места соединения: электростыковой (для жил сечением до 70 мм2) и электродуговой сваркой. Способ соедине­ ния электростыковой сваркой отрабатывался на аппа­ ратах типа АСП и ДСТ. Перед сваркой по этому спо­ собу торцы жил необходимо обрезать быстровращаю­ щимся латунным диском. При этом происходит сплав­ ление всех проволок жилы. Подготовленные таким об­ разом концы жил свариваются на электростыковом аппарате.

Лабораторные исследования показали, что прочность таких соединений составляет 94—96% прочности целой жилы, а электропроводность участков соединений прак­ тически равна электропроводности целой жилы.

Однако этот способ требует специального сварочно­ го оборудования и малоприемлем для полевых условий или небольших ремонтных мастерских. Более приемле­ мым в этих случаях является способ соединения жил электродуговой сваркой.

Защита изоляции токопроводящих жил при электро­ дуговой сварке достигается применением специальных охладителей, которые закрепляются на жилах и отводят часть тепла (рис. 6-3). Охладители имеют набор смен­ ных латунных или бронзовых втулок для сварки жил разных сечений.

Технология соединения многопроволочных медных жил электродуговой сваркой заключается в следующем. Подлежащие соединению жилы кабеля укладываются горизонтально в открытую угольную форму и зажима­ ются охладителями. Между торцами жил при укладке

в форму оставляется зазор, равный примерно половине диаметра соединяемой жилы. Перед сваркой на концы жил наносится тонкий слой флюса. Затем производится расплавление в угольной форме концов жил электриче­ ской дугой.

По мере образования на дне формы жидкого метал­ ла происходит плавление медной присадочной проволо­

162

трода и дополнительно расплавляется еще некото­ рая часть присадочной проволоки для образования сфе­ рического наплыва. Участок соединения удаляется из охладителей, очищается от остатков флюса и шлака, неровности от сварки зачищаются напильником. Гото­ вое соединение жилы показано на рис. 6-4.

Диаметр участка сварки dc превышает диаметр жи­ лы d не более чем на 0,5 мм, а длина участка сварки U составляет 2,5d жилы.

В табл. 6-3 приведены рекомендуемые величины сва­ рочного тока и диаметры присадочной проволоки. В табл. 6-4 приведены результаты испытаний на раз­ рыв жил, срощенных электродуговой сваркой. Из табли­

Как показали исследования, электропроводность со­ единенных жил практически не отличается от электро­ проводности целой жилы.

Восстановление полупроводящих экранов, изоляции и оболочки

Экран на соединенной медной жиле восстанавливается наложением ленты из вулканизованной электропроводя­ щей резины ГТПШ-40. Лента накладывается в один слой с перекрытием в 50%, рис. 6-5 (изоляция должна быть срезана на конус таким образом, чтобы внутренний полупроводящий экран выступал из-под изоляции на 4 5 мм). На электропроводящий слой резины накла-

3

дывается также обмоткой резиновая изоляция (резина ПИ-35). Лента должна наматываться ровно, без скла­ док и постепенно находить на конусные срезы изоляции жилы. Намотка производится до тех пор. пока диаметр на участке соединения не будет на 5—10% больше диа­ метра изоляции в целом месте. На восстановленный участок изоляции накладывается обмоткой слой элек­ тропроводящей резины так, чтобы обмотка перекрывала наружный полупроводящий экран на 10—15 см (рис. 6-6). Затем в специальной пресс-форме производят вулканизацию изоляции.

Исследования показали, что восстановленная таким способом изоляция имеет достаточно высокие характе­ ристики. В частности, напряжение начала ионизации отремонтированных жил составляет 7—8,5 кв (для це­ лых жил С/н= Юн-12 кв).

Шланговая оболочка восстанавливается таким же способом. Ленту из шланговой резины ШВП-50 или ШВПМ-50 накладывают обмоткой так, чтобы диаметр в месте починки превышал диаметр целого кабеля на 5—10%', и вулканизуют в пресс-форме.

Пресс-форма для восстановления резиновой изоляции и шланга (вулканизатор) состоит из двух стальных полу-

164

труб с внутренним диаметром ПО мм и длиной око­ ло 1 м.

Вулканизатор имеет набор стальных вкладышей, ко­ торые устанавливаются в рабочей части вулканизатора при вулканизации кабелей различного диаметра. Обо­ грев вулканизатора осуществляется с помощью нагре­ вательных стержневых элементов от трансформатора напряжением 36 в. Вулканизатор снабжен терморегуля­ тором, который в комплексе с термопарой обеспечивает автоматическое отключение нагревательных элементов при достижении заданной температуры. Вулканизатор установлен на специальном столе и может транспорти­ роваться с одного места на другое.

Таким образом, для соединения кабеля можно пред­ ложить следующую последовательность операций:

1. Перед разделкой конец кабеля ровно обрезать. На расстоянии 400 мм от торца кабеля надрезать по окружности и вдоль наружную оболочку и снять ее. Если есть внутренняя оболочка, отступив на 35—40 мм ит места среза наружной оболочки, снять внутреннюю оболочку. На длине 30—40 мм от торца оболочку сре­ зать на конус.

2. Раскрутить жилы кабеля и выпрямить их, раз­ мотать и обрезать на каждой жиле обмотку из тканевой ленты.

3. На расстоянии 80 мм от торцов жил сделать бан­ дажи из проволоки и припаять к ним пряди металли­ ческого экрана.

4.На длине 50 мм от торцов жил полностью снять изоляцию. Затем на длине 20 мм изоляцию срезать на конус так, чтобы внутренний полупроводящий экран вы­ ступал из-под изоляции на 4—5 мм.

5.Соединить токопроводящие жилы.

6.Наложить на медные жилы экран из электропро­

водящей резины.

7. Наложить обмоткой изоляцию, наружный по­ лупроводящий экран и свулканизовать в прессформе.

8.Пряди из медных луженых проволок наложить обмоткой на ремонтируемый участок жилы так, чтобы соседние витки находились на расстоянии 3—5 мм друг от друга. Концы прядей припаять к бандажам.

9.Обмотать каждую жилу лентой из прорезиненной

ткани.

165

10.Обмоткой наложить шланг н свулканизовать е

впресс-форме.

При проведении ремонта кабеля может выполняться только часть этих операций.

6-4. ВОПРОСЫ БЕЗОПАСНОСТИ ОБСЛУЖИВАНИЯ КАБЕЛЕЙ

Тяжелые условия эксплуатации высоковольтных гибких

и т. д., обусловленные передвижным характером рабо­ ты машин и механизмов, приводят к частым поврежде­ ниям кабелей, в частности к замыканиям. Анализ за­

выполняются с изолированной нейтралью трансформа­ торов, следовательно, карьерные сети относятся к сетям с малым током замыкания на землю. Обычно однофаз­ ный ток замыкания в карьерных сетях равен 2—6 а и редко превышает эту величину [Л. 53]. Однофазный ток замыкания на землю не оказывает разрушительного действия на электрооборудование, но при таких замы­ каниях появляется большая опасность поражения элек­ трическим током людей, работающих в карьере, так как корпуса электрооборудования, механизмов и машни оказываются под напряжением относительно земли.

В связи с трудностью устройства надежного защит­ ного заземления в карьерах главным образом ввиду пе­ редвижного характера работы машин и механизмов правила безопасности для открытых горных разработок требуют обязательной установки защиты от однофазных замыканий на землю.

Напряжение корпуса установки по отношению к земле определяется током замыкания на землю /а и сопротивлением растеканию тока в землю R3:

Если считать, что длительный безопасный ток /б ра­ вен 0,03 а, сопротивление тела человека /?ч=1 000 ом, и если считать коэффициент прикосновения равным еди­ нице, допустимое напряжение прикосновения будет:

[Упр= 0,03-1 000 = 30 в.

166

Таким образом, защитное заземление должно удо­ влетворять требованию допустимого Unp и не может быть выбрано с произвольным сопротивлением растека­ нию тока, так как имеется возможность появления на­ пряжения прикосновения выше допустимого.

В свою очередь ток замыкания на землю /3 является величиной, зависимой от общей емкости электрически связанных кабельных линий. Эта зависимость выра­ жается известной формулой:

заземления от емкости, из которой видно, что при со­ противлении защитного заземления 4 ом и емкости фа­ зы более 2,3 мкф напряжение прикосновения превысит допустимую величину [Л. 54]. По данным [Л. 53], при

Рис. 6-7. Зависимость сопротивления заземле­ ния от емкости.

167

сопротивлении #3>48 ом напряжение прикосновения практически всегда будет больше безопасной величины.

Отсюда следует, что защитное заземление не может

электроустановок. Для устранения возможности пораже­ ния электрическим током дополнительно к защитному заземлению требуется обеспечить быстрое отключение поврежденного участка, т. е. необходимо устройство ин­ дивидуальных защит от замыкания на землю на кабель­ ные ответвления [Л. 55]. Исходя из предельно допусти­ мых напряжений прикосновения в зависимости от дли­ тельности прикосновения время действия защиты долж­ но быть не более 0,1—0,2 сек [Л. 56].

Однако надежная работа защиты возможна лишь при целых металлических экранах по жилам кабеля.

Как уже отмечалось, металлический экран является одним из наиболее слабых элементов кабеля, быстро выходящим из строя при частых деформациях. С целью повышения безопасности обслуживания высоковольтных гибких кабелей, работающих в условиях частых дефор­ маций, НИКИ г. Томска была разработана конструкция кабеля с эластичными проводящими экранами по жи­ лам. В этих кабелях неизолированная заземляющая жи­ ла расположена в центре кабеля и по всей длине касает­ ся экранов силовых жил.

Для обеспечения минимального значения напряже­ ния прикосновения на силовые жилы поверх проводя­ щих экранов накладывалась обмоткой медная луженая проволока с шагом 3—5 мм. Перед установкой на экс­ плуатацию опытные кабели испытывались непосредст­ венно в электрической сети угольного карьера на соот­ ветствие экранов параметрам применяемой защиты. С этой целью искусственно создавалось замыкание од­ ной из фаз на землю путем прокола экрана и изоляции силовой жилы стальной иглой. Величина тока замыка­ ния на землю, напряжение прикосновения и время сра­ батывания защиты фиксировались соответствующими приборами. Для сравнения аналогичным испытаниям подвергались серийные кабели. Результаты испытаний показали, что опытные кабели по напряжению прикосно­

168