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

Лучить заданную деформацию (при расчете число и се­ чение проволок соответствует числу и сечению проволок жилы [Л. 3]).

В общем виде

где а — напряжение в наружной части изогнутой про­ волоки; / — момент инерции, равный лФ/64; d — диа­ метр проволоки; 11 — число проволок.

Подставив значение / в (2-1), получим:

МіВрй 0 , 1 А

Если при сравнительном расчете задаться опреде­ ленным значением а, то MmT^ d 3n.

На рис. 2-14 приведена зависимость изгибающего момента от числа проволок для случая, если проволоки

о250 500 750 1000 ГОСТ 1956-70 делятся «а четыре

типа (I, II, III и IV). При этом чем выше степень гибкости жилы, гем нз большего количества про­

диаметром 0,30 мм.

В высоковольтных гибких кабелях КШВГ тип токо­ проводящих жил соответствует типу III. Жилы скручи­ ваются правильной сложной концентрической скруткой.

Для правильной простой системы скрутки число повивов и количество проволок в жиле связано следую­ щими соотношениями:

30

в центральном повиве две, три, четыре нлн пять про­ волок

Для правильной сложной системы скрутки соотноше­ ние между количеством стренг и количеством повивов из стренг определяется этими же отношениями.

Следовательно, количество проволок в жиле при пра­ вильной сложной концентрической системе скрутки определится из выражений:

если в центре стренги одна проволока, а в центре

При односторонней скрутке касание проволок в токо­ проводящей жиле происходит по линии (при 'разносто­ ронней скрутке —в точке), что повышает стойкость жил

кдеформациям.

Втабл. 2-8 приведенырезультатысравнительных испытаний,выполненных в НИКИ г.Томска по стой­

кости к механическим деформациям токопроводящих жил с односторонней и разносторонней скруткой пови-

b o b . Из таблицы видно, что стойкость токопроводящих жил с односторонней скруткой к различным видам де­ формации значительно выше, чем с разносторонней, и поэтому применение в гибких кабелях жил с односто­ ронней скруткоіТ более целесообразно.

Конструктивные данные токопроводящих жил кабелей КШВГ

За рубежом для высоковольтных гибких кабелей

восновном применяются многопроволочные жилы

(табл. 2-9) примерно той же степени гибкости, что и в нашей стране, хотя в некоторых странах (Франция, Италия) степень гибкости жил выше.

Одним из способов повышения стойкости жил является их уплотнение. В уплотненных жилах касание проволок происходит по плоскости, и жилы, скручен­ ные из уплотненных стренг, будут обладать повышен­ ной стойкостью к деформациям.

Отечественная кабельная промышленность имеет большой опыт по уплотнению секторных и круглых одноповивных и многоповивных жил, скрученных на про­ волок. Возможность уплотнения круглых жил, скручен­ ных из стренг, была впервые исследована в НИКИ г. Томска,

32

Таблица 2-8

Стойкость токопроводящих жил к механическим деформациям

Известно, что в неуплотненной жиле коэффициент заполнения составляет 71—76% и что благодаря уплот­ нению жил воздушные промежутки между проволоками сокращаются на 10—15%. Это позволяет уменьшить га­ баритные размеры жилы и снизить расход материалов, входящих в конструкцию кабеля.

В СССР уплотнение жил производят с помощью уплотняющих вальцов. За рубежом известны способы изготовления круглых уплотненных жил и без примене­ ния уплотняющих вальцов. Так, например, французская кабельная промышленность применяет способ уплотне­ ния жил при скрутке с помощью калибра, обеспечиваю­ щего равномерное обжатие проволок в каждом повиве.

Испытания изготовленных кабелей с уплотненными и неуплотненньши жилами сечением 16 мм2 показали, что в целом по стойкости к механическим деформа­ циям кабель с уплотненными жилами не только не уступает кабелю с неуплотненными жилами, но превос­ ходит последний, Так, например, после 15 000 циклов

34.

где 5до 1і 5п.о — площади кругов, описанных вокруг по* перечного сечения стренги соответственно до и после обжатия;

в) степень увеличения прочности стренги после об жатия

конструкции исходной стренги, но вписанной в круг диаметром d2.

Можно записать:

Ппр = 5 п.о/5сум2)

где

“5сум2—5от-

При полном обжатии стренги эти показатели примут вид:

,!л — — -^ г" " ; Л о б — 5 о у м / 5 д , 0 ; / і ц р —

== ^сум і/^сум 2'

НО

Теоретически возможное максимальное повышение прочности обжатых стренг достигает 25—27% для боль-

36

шинства конструкций. В целях сохранения гибкости (при наличии минимальных зазоров) следует ограни­ читься повышением прочности до 20% и рассчитать диаметр уплотняющего калибра по вышеприведенным формулам.

Исследования, проведенные в НИКИ г. Томска, по­ казали, что стойкость многопроволочных жил к цикли­ ческим деформациям определяется в основном величи­ ной перемещения (сдвига) одного повива относительно другого, зависящей от направления и шага скрутки по­ вива. Чем меньше относительный сдвиг между повивамн, тем выше стойкость жилы к деформациям.

С этой точки зрения достаточно перспективным для гибких кабелей может явиться применение жил, скру­ ченных с переменным направлением, т. е. когда один участок жилы скручивается в одном направлении, а сле­ дующий— в противоположном. Чтобы осуществить та­ кую скрутку, необходимо, видимо, совместить скрутку и наложение резиновой оболочки на жилу, при этом тол­ щина оболочки должна быть достаточно большой, что­ бы не позволить жиле раскручиваться. Очевидно, потре­ буется ряд конструктивных решений, обеспечивающих сохранение скрутки на определенном участке жилы при наложении оболочки, а также определение оптимальных конструкций таких жил. Однако возможное повышение циклической прочности жил, а главное, возможность значительного повышения производительности (за счет исключения отдельной операции скрутки жилы) при из­ готовлении хотя бы некоторых типов кабелей делают исследования в этом направлении весьма актуальными.

2-3. И ЗО Л ЯЦ И О Н Н Ы Е М АТЕРИАЛЫ

Для того чтобы обеспечить необходимые размеры, массу и надежные эксплуатационные характеристики высоко­ вольтных гибких кабелей, их изоляция должна обладать одновременно высокими электрическими и механически­ ми свойствами. Таким комплексом свойств обладают изоляционные резины. Свойства резин, применяемых для гибких кабелей в нашей стране, регламентируются ГОСТ 2068-70. В табл. 2-10 приведены основные элект­ рические показатели изоляционных резин, определенные после пребывания их в воде в течение 24 ч при темпера­ туре 20 °С.

37

Таблица 2-10

Электрические свойства резин

Для изоляции жил в высоковольтных кабелях приме­ няют резину с характеристиками ие ниже типа РТІТ-1.

Наряду с высокими электроизоляционными свойства­ ми резины для высоковольтных кабелей должны обла­

в изоляции и между изоляцией и полупроводящпм эла­ стичным экраном (при слабой адгезии последнего к изо­ ляции) .

Качество кабеля и срок службы его во многом зави­ сят от физико-механических характеристик изоляцион­ ной резины (табл. 2-11).

Для изоляционных резин, имеющих непосредственный контакт с токопроводящей жилой, работающей, как пра­ вило, при высокой температуре, особенно важен вопрос сопротивления тепловому старению. Поэтому ГОСТ 2068-70 определяет допустимые пределы старения резин: после выдержки в термостате в течение 96 ч при темпе­ ратуре 120 °С снижение предела прочности' при разрыве и относительного удлинения не должно превышать 50%.

38

Основные свойства каучуков и других компонентов резиновой смеси

Изоляционная резина представляет собой сложную мно­ гокомпонентную систему, в состав которой, помимо кау­ чука, входит до 10—15, а иногда и более разнообраз­ ных веществ (ингредиентов). Каждый компонент оказы­ вает то или иное влияние на свойства резины. Ниже при­ водится краткая характеристика каучуков и основных ингредиентов, применяющихся в изоляционных резинах для высоковольтных кабелей.

Н а т у р а л ь н ы й к а у ч у к (НК) по химическому со­ ставу представляет собой цис-1,4-полимер изопрена.

Являясь неполярным диэлектриком, НК обладает хо­ рошими диэлектрическими и технологическими свойст­ вами. Он легко пластицируется, каландруется, шприцу­ ется, совмещается с синтетическими каучуками и имеет высокую клейкость.

Наличие в молекуле НК двойных связей объясняет повышенную его активность к воздействию ряда хими­ ческих веществ: кислорода, озона и др., поэтому изоля­ ционные резины на основе НК обладают существенными недостатками: значительно более низкой по сравнению с бутиловыми и этиленпропиленовыми резинами нагре­ востойкостью и быстро разрушаются под действием

(щелочно-металлических) и комплексных катализато­ ров.

В последние годы с помощью комплексных катализа­ торов (алюминий алкилов с четыреххлористым титаном и др.) удалось получить изопреновый каучук, содержа­ щий до 98—99% цис-1,4-полимера изопрена.

Такой каучук по структуре, эластичности и физико­ механическим свойствам приближается к натуральному каучуку. Технология изготовления резиновых смесей и получения вулканизатов на его основе идентична техно­ логии производства резиновой изоляции на основе нату­ рального каучука.

В изоляционных резинах применяются диэлектриче­ ский изопреновый каучук СКИ-ЗД, который по электро­ изоляционным свойствам не уступает НК, а по осталь­ ным характеристикам находится на уровне изопренового каучука общего назначения (СКИ-3).

39