Провода и шины

Обмоточные провода предназначены для изготовления обмоток электрических машин, аппаратов и различных приборов. По мате­риалам, применяемым для изготовления токопроводящих жил, они делятся на медные, алюминиевые и из сплавов сопротивления. Вы­пускаются также провода с проводниками из драгоценных металлов, биметалов и специальных сплавов, в частности сверхпроводящих, но объем их выпуска незначителен и используются они в основном в изделиях, работающих в специфических условиях (высокая или низкая температура, вакуум, агрессивные среды).

По видам изоляцию обмоточных проводов можно классифициро­вать следующим образом: эмалевая; волокнистая и эмалево-волок­нистая; бумажная; пластмассовая, включая пленочную; стекловолокнистая, стеклоэмалевая и сплошная стеклянная.

Обмоточные провода с эмалевой изоляцией относятся к самой массовой и наиболее прогрессивной группе проводов, что обуслов­лено целым рядом их достоинств. Обладая малыми толщинами изо­ляции (несколько микрометров), хорошими физико-механическими и электроизоляционными характеристиками, нагревостойкостью, они позволяют создавать на их базе электрические машины и ап­параты с повышенным коэффициентом использования паза, что спо­собствует увеличению их мощности или снижению габаритов при сохранении существующих параметров. Кроме того, производство эмалированных проводов отличается меньшей трудоемкостью и вы­сокой производительностью технологического оборудования, но связано, как правило, с использованием токсичных веществ.

В настоящее время отечественная промышленность выпускает эмалированные провода с изоляцией на основе масляных и высоко­прочных синтетических лаков с температурными индексами (ТИ) 105, 120, 130, 166, 180 и выше, под которыми понимается та темпе­ратура, при которой ресурс провода равен 20000ч.

К числу проводов с ТИ 105 относятся обмоточные провода на масляной и поливинилацеталевой основах.

Медные эмалированные провода с изоляцией на основе масляных лаков (марка ПЭЛ) выпускаются в диапазоне диаметров 0,02-2,5мм. Эти провода имеют достаточно высокие электроизоляционные харак­теристики, которые сохраняются даже в условиях воздействия повы­шенных температур и влажности. Однако по механическим свойствам стойкости к воздействию растворителей они существенно уступают проводам с изоляцией на синтетических лаках. Провода марки ПЭЛ применяются, как правило, для изготовления катушек электриче­ских аппаратов, рамок приборов и т.п.

Круглые медные провода марок ПЭВ-1, ПЭВ-2 (диаметром 0,02-2,5мм) и прямоугольные медные провода марки ПЭВП (сечением 1,4-20мм²) – эмалированные провода с изоляцией на поливинилацеталевой основе. Круглые медные провода ПЭМ-1 и ПЭМ-2 (диаметром 0,02-2,5мм) и прямоугольные мед­ные провода марки ПЭМП-1 и ПЭМП-2 (сечением 1,4-20мм²) – на поливинилформалевом лаке «металвин». Круглые алюминиевые провода ПЭВА и ПЭВАт (диаметром 0,08—2,44 мм) – на лаке «винифлекс»; Цифры 1 и 2 в марках проводов соот­ветствуют нормальной и повышенной толщине изоляции.

На лаке «винифлекс» выпускаются жилы из сплавов высокого сопротивления: ПЭВКТ-1, ПЭВКТ-2, ПЭВКМ-1, ПЭВКМ-2, ПЭВМТ-1, ПЭВМТ-2, ПЭВММ-1, ПЭВММ-2, ПЭВНХ-1, ПЭВНХ-2 на основе константана, манганина и нихрома. Кроме того, на лаке «металвин» выпускаются медные хладостойкие провода марки ПЭМВМ, ПЭС, ПЭСА, ПЭСВ и др.

Провода с изоляцией на поливинилацеталевой основе отличают­ся высокими механическими характеристиками, хорошими электро­изоляционными свойствами, стойкостью к действию некоторых аг­рессивных сред, что позволяете с успехом использовать их для изго­товления обмоток электрических машин и аппаратов без дополни­тельных покрытий.

Эмалированные провода с ТИ 120 выпускаются марок ПЭВТЛ-1 и ПЭВТЛ-2 диаметром 0,05-1,6мм с изоляцией на основе полиуретанового лака. Электроизоляционные и физико-механические свойства этих проводов примерно соответст­вуют свойствам проводов с изоляцией на основе поливинилацеталевых лаков, но отличаются повышенной термопластичностью, что исключает их использование для электрических машин большой и средней мощности. Они применяются в основном в приборостроении и радиотехнической промышленности.

Основную часть эмалированных проводов с ТИ 130 составляют провода с изоляцией на полиэфирных (полиэтилентерефталатпых) лаках. Круглые медные провода марок ПЭТВ-1 и ПЭТВ-2 выпуска­ются в диапазоне Ø0,03-2,5мм. Выпуска­ются также и круглые алюминиевые провода марки ПЭТВА, диа­метр которых составляет 0,14-2,5мм. Прямоугольные провода с по­лиэфирной изоляцией (марки ПЭТВП) выпускаются только мед­ные сечением 1,4-24,3мм². Для механизированной намотки элект­родвигателей выпускаются провода марки ПЭТВМ с Ø0,25-1,40мм, которые отличаются повышенной толщиной изоля­ции.

Изоляционные пленки на основе полиэфиров достаточно стойки к действию растворителей, выдерживают испытание на термопла­стичность при 200°С, отличаются повышенной электрической проч­ностью, но механические характеристики их ниже, чем у поливинилацеталевых пленок. Основным недостатком этих проводов являет­ся низкая стойкость к тепловому удару, т. е. кратковременному воз­действию высоких температур, что обусловлено химической при­родой полимера. В связи с этим провода марки ПЭТВ не рекомен­дуется использовать в электрооборудовании, режим работы кото­рого предполагает наличие токовых перегрузок.

К ТИ 155 относятся в основном эмалированные провода с изо­ляцией на полиэфирамидной основе марки ПЭТ-155. Они выпуска­ются с медными жилами как круглого (диаметром 0,06-2,44мм), так и прямоугольного (марка ПЭТП-155) сечения в диапазоне 1,6-11,2мм². По своим электроизоляционным и механическим харак­теристикам данные провода идентичны проводам марки ПЭТВ. но обладают более высокой нагревостойкостью и стойкостью к теп­ловому удару, что значительно расширяет области их использова­ния.

Более высокие параметры, чем провода марки ПЭТ-155, имеют провода марки ПЭТМ с изоляцией на основе полиэфирциануритимидного лака, также относящиеся к ТИ 155. На более высокие температуры (180 ° Си выше) используются, как правило, эмалированные прово­да с изоляцией на полиамидной и полиимидной основах, когда необхо­димо обеспечить надежную работу электрооборудования с ТИ 180 ивыше, особенно при тяжелых условиях изготовления обмоток.

Медные круглые провода марки ПЭТ-200 и прямоугольные мар­ки ПЭТП-200 имеют ТИ 200.

Для длительной работы в интервале температур 220-240°С применяются медные и медные никелированные эмалированные провода с изоляцией на полиимидной основе. Однако производство этих проводов связано с использованием дорогих де­фицитных и токсичных материалов, что затрудняет их производство и существенно ограничивает области их применения.

Провода с волокнистой изоляцией на основе хлопчатобумажной пряжи, натурального шелка, а также синтетических волокон из­готовляются, как правило, методом двухслойной обмотки токопроводящих жил. Медные круглые (диаметром 0,36-5,20мм) и пря­моугольные (сечением 1,7-83,1мм²) провода с двухслойной хлоп­чатобумажной изоляцией имеют марку ПБД. Алюминиевые провода с тем же типом изоляции (АПБД) выпускаются в диапазоне диамет­ров 1,32-8,00мм и сечений 6,8-88,7мм².

Провода с изоляцией из двух слоев натурального шелка выпус­каются как с медными прямоугольными жилами сечением 2,24-8,00мм² (марки ПШД), так и с жилами круглой формы из мягкого (марки ПШДКМ) и твердого (марки ПШДКТ) константана в диапа­зоне диаметров 0,09-0,40 и 0,09-0,15мм соответственно.

Медные круглые провода марок ПЭБО (диаметром 0,40-2,20мм), ПЭШО (диаметром 0,05-1,50мм), ПЭЛО (диаметром 0,20-1,32мм) имеют изоляцию из одного слоя хлопчатобумажного, шелкового и лавсанового волокна соответственно и относятся к ТИ 105.

Обмоточные провода с волокнистой и эмалево-волокнистой изо­ляцией используются, как правило, для намотки электрических машин, аппаратов и приборов в тех случаях, когда при изготовлении обмоток провод испытывает повышенные механические нагрузки и нет жестких ограничений по толщине изоляции.

Обмоточные провода с бумажной изоляцией относятся к ТИ 105 и выпускаются главным образом для изготовления обмоток масля­ных трансформаторов.

Для трансформаторов высокого напряжения используются про­вода марки ПБУ (сечением 12-109мм²) с изоляцией из уплотнен­ной высоковольтной кабельной бумаги толщиной 0,08мм.

В мощных силовых трансформаторах и реакторах для уменьше­ния потерь вследствие поверхностного эффекта и повышения гибко­сти провода используются подразделенные и транспонированные провода.

Подразделенные провода марок ПБП и ПБПУ состоят из двух или трех элементарных изолированных проводников, которые рас­полагаются в проводе параллельно и имеют общую бумажную изоля­цию, удвоенная толщина которой составляет 0,96-2,96мм. Эле­ментарные проводники для подразделенных проводов изготовляют­ся в диапазоне сечений 13,5-68,8мм².

Обмоточные провода марок ПВДП-1 и ПВДП-2 имеют двухслой­ную пластмассовую изоляцию из полиэтилена низкой и высокой плотности, что позволяет их эксплуатировать при напряжениях соответственно 380 и 660В. На рабочее напряжение до 3кВ выпускается провод марки ППВЛ с двухслойной полиэтиленовой изоляцией. Провод марки ППВМ в качестве наружного слоя имеет композицию на основе модифицированного полипропилена. Эти провода относятся к ТИ 105 и применяются в основном для изготовления обмоток по­гружных электродвигателей, которые работают в среде перекачива­емой жидкости при повышенных температурах и давлениях. Они выпускаются, как правило, с одно-, семи- и девятнадцатипроволочной жилой, номинальный диаметр которой находится в диапазоне 2,24-7,8мм. Провода марок ПЭТВПДЛ-З и ПЭТВПДЛ-4 выпускаются с медными жилами в диа­пазоне диаметров 1,74-2,83мм. Изоляция данных проводов состо­ит из слоя полиэфирной эмали, трех (четырех) слоев лавсановой пленки и двух слоев лавсановой нити с подклейкой и пропиткой по­лиэфирной смолой марки ТФ-60 и относится к ТИ 120.

Нагревостойкие провода с пленочной изоляцией (ТИ 180) вы­пускаются в основном прямоугольной формы и имеют следующие марки: ППФ – с изоляцией из ленточного фторопласта-4; ППФИ – с изоляцией из ленточного фторопласта-4 и полиимидно-фторопластовой пленки; ППИ, ППИ-К, ППИ-V – с изоляцией из полиимидно-фторопластовой пленки; ППИП-1, ППИП-2 ППИПК-1, ППИПК-2, ППИПК-3 – с изоляцией одной, двумя или тремя лентами дублированной полиимидно-фторопластовой пленки (размеры сторон а =1,12-4,00мм, b= 7,50-12,60мм).

Некоторая часть обмоточных проводов с пленочной изоляцией применяется для обмоток высоковольтных электрических машин. К их числу относится прямоугольный провод марки ППЛБО, изоля­ция которого состоит из трех слоев лавсановой пленки и одного слоя хлопчатобумажной пряжи. Данный провод выпускается в диапазоне 3,0-80мм² и относится к ТИ 105.

Обмоточные провода со стекловолокнистой изоляцией получили очень широкое распространение ввиду высокой надежности, повы­шенной нагревостойкости, стойкости к токовым перегрузкам. Они применяютсяв основном для обмоток электродвигателей, работаю­щих в тяжелых условиях (химостойкое оборудование), электродви­гателей для кранов: морских судов и сухих трансформаторов. Вы­пускаются они с медными и алюминиевыми жилами как круглого, так и прямоугольного сечения. На ТИ 155 изготовляются провода с изоляцией из двух слоев стекловолокна, которое подклеивается и пропитывается глифталевым лаком (провода марок ПСД, ПСДТ, ПСД-Л, ПСДТ-Л, АПСД). Индекс Т в марке провода указы­вает на применение утоненного стекловолокна, Л – на дополни­тельный слой лака. А – на алюминиевую жилу. При использовании для подклейки и пропитки стекловолокна кремнийорганического лака выпускаются провода марок ПСКД, ПСДКТ, ПСДКТ-Л, ПСДК-Л (ТИ 180). На более высокие температуры (500-600°С) применяются провода марки ПОЖ, которые имеют биметалличе­скую жилу (медь-никель) и стекловолокнистую изоляцию на кремнийорганическом замасливателе, пропитанную органосиликатными составами. Аналогичную медно-никелевую жилу имеет провод марки ПНСДК.

Стеклоэмалевая изоляция обмоточных проводов в своей основе содержит систему SiО₂-РbО-В₂О₃. что позволяет данным про­водам длительно работать при высоких температурах. Наличие биметаллической медно-никелевой жилы (никель наносится мето­дом плакирования) повышает стойкость проводов к действию окисли­тельной среды. Для повышения эластичности и электрических ха­рактеристик стеклоэмалевая изоляция покрывается, как правило, органосиликатными составами. Для длительной эксплуатации при 400^оСвыпускаются обмоточные провода со стеклоэмалевой изоля­цией марки ПЭЖБ. Радиальная толщина изоляции составляет 3-7мкм, а пробивная напряженность – около 30МВ/м.

Для работы при более высоких температурах (500°С) выпускают провод с жилой из биметаллической проволоки серебро-никель, который имеет марку ПЭЖБ-700 и обладает повышенной толщиной изоляции (7-10мкм).

Обмоточные провода со сплошной стеклянной изоляцией получа­ются методом вытягивания тонкой металлической нити из разогре­того токами высокой частоты прутка металла, находящегося в стек­лянной трубке, и относятся к классу микропроводов. Провода с манганиновой жилой (диаметр 3-100мкм) имеют марку ПССМ и используются в основном для приготовления резисторов. Медные провода марки ПМС имеют диаметр 5-200мкм, а толщина изоля­ции составляет 1-35мкм. Провода со сплошной стеклянной изоля­цией оценивают по погонному электрическому сопротивлению и тем­пературному коэффициенту сопротивления. В соответствии с этими параметрами они подразделяются на восемь групп и три класса.

Выпускаются также высо­кочастотные провода, жилы которых скручиваются из отдельных эмалированных проволок для уменьшения потерь от поверхностно­го эффекта и эффекта близости (марки ЛЭШО, ЛЭШД. ПЭЛО. ЛЭЛД, ЛЭП, ЛЭПКО); обмоточные провода с дельта-асбестовой изоляцией (марка ПДА), применяемые в тяговых электродвигате­лях; сверхвысокопроводящие и криопроводящие провода с жила­ми на основе сплавов ниобий-титан, ниобий-цирконий, эма­лированные различными лаками.

Установочные провода предназначены для распределения элект­рической энергии в силовых и осветительных установках при не­подвижной прокладке на открытом воздухе и внутри помещений, а также для питания электродвигателей и подключения промышлен­ных и лабораторных переносных приборов и аппаратуры. Данные провода выпускаются на напряжение 380, 660 и 3000В круглой и плоской формы с медными и алюминиевыми жилами, которые изоли­руются резиной или пластмассой и располагаются параллельно ли­бо скручиваются в сердечник.

Провода с резиновой изоляцией допускают длительный нагрев жил до 65°С, при использовании теплостойкой резины на основе бутилкаучука – до 85°С, а провода с кремнийорганической резиновой изоляцией могут длительно работать при 180°С. В некоторых случаях эти прово­да могут иметь резиновую (ПРРП), пластмассовую (ПРВД) или металлическую (ПРФЛ) оболочку.

Монтажные провода применяются в основном короткими отрез­ками для неподвижной прокладки при внутри- и межблочных соеди­нениях приборов, аппаратов и других электрических и радиотех­нических устройств. В связи с разнообразием условий их при­менения монтажные провода имеют большое количество марок, со­держащих следующие буквенные обозначения; первая буква М монтажный; вторая буква В – поливинилхлоридная изоли­ния, П – полиэтиленовая, ПО – облученная полиэтиленовая, Р – резиновая, С – из стекловолокна, Л– лавсановая, Ф – фторопластовая, Ш – шелковая. Последующие буквы обо­значают: К – капроновая оболочка; Э – экран в виде оплетки из медной проволоки; Т – тропическое исполнение; У – усиленная жила и т.д. Иногда на втором месте в марке провода ставится бук­ва Г (гибкий).

По типу изоляции монтажные провода можно разделить на три группы; общего применения, нагревостойкие и высоковольтные.

Монтажные провода общего применения выпускаются обычно с медными лужеными жилами с волокнистой, пластмассовой и ком­бинированной изоляцией в капроновой оболочке или без нее и предназначены для работы при переменном напряжении до 1000В в диапазоне температур от -50 до +70°С.

Нагревостойкие монтажные провода изготовляются, как прави­ло, с применением изоляции из сшитого (облученного) полиэтилена, кремнийорганической резины, фторопластов, а также комбинации стекловолокна с фторопластовой пленкой, что позволяет их исполь­зовать в интервале температур от -60 до +250°С.

Высоковольтные монтажные провода (например, марки ПВМП-2) с полиэтиленовой изоляцией используются при напряже­ниях 2, 2,5 и 4кВ и при температурах от -60 до +85°С.

Для воздушных линий электропередачи выпускаются неизолиро­ванные провода из меди, алюминия, алюминиевых сплавов, а также сталеалюминиевые провода, которые изготовляются путем скрутки из отдельных элементарных проволок. В некоторых случаях для повышения стойкости проводов к атмосферным воздействиям их по­верхность покрывают термостойкой смазкой.

Медные провода (марки М) выпускаются в диапазоне сечений 4-400мм² с числом проволок от 1 до 37; алюминиевые (марки А) – 16-800мм² с числом проволок от 7 до 61; из алюминиевого упроч­ненного сплава (марки Ап) – 16-185мм² с числом проволок от 7 до 19.

Кабели

Силовые кабели предназначены для передачи и распределения электрической энергии при напряжении промышленной частоты и постоянном напряжении и являются наиболее ответственными изде­лиями кабельной отрасли.

Основу классификации силовых кабелей (рис. 9.1) составляет значение номинального напряжения, при котором кабель может ра­ботать длительное время. В соответствии с данной классификацией группу кабелей низкого напряжения составляют кабели, предназ­наченные для работы в электрических сетях с изолированной и за­земленной нейтралью переменного напряжения 1, 3, 6, 10, 20 и 35кВ, частотой 50Гц, а также в сетях постоянного напряжения (одно- и двухжильные кабели).

Силовые кабели низкого напряжения выпускаются с бу­мажной пропитанной, резиновой и пластмассовой изоляцией в одно-, двух-, трех- и четырехжильном исполнении (рис. 9.2-9.4). Одно- и трехжильные кабели предназначены для работы в сетях с напряже­нием 1-35кВ, а двух- и четырехжильные – с напряжением до 1кВ. Четвертая жила в кабеле является заземляющей или зануляющей, и поэтому ее сечение, как правило, меньше сечения основных жил. Жилы кабелей низкого напряжения изготовляются из меди и алюминия однопроволочные либо многопроволочные уплотненного типа. Применение скрученных из отдельных проволок жил сило­вых кабелей позволяет сохранить их гибкость при больших сече­ниях.

Рис. 9.1. Классификация силовых кабелей.

Система маркировки силовых кабелей отличается достаточной простотой и однозначностью. Согласно этой системе, медные токопроводящие жилы в маркировке кабелей не обозначаются специальной буквой. Наличие алюминиевой жилы обозначается буквой А, ко­торая ставится в начале марки кабеля. Следующая за ней буква ука­зывает на материал изоляции кабеля: П – полиэтилен, В – поливинилхлоридный пластикат. Р – резина, Пс – самозатухающий полиэтилен, Пв – вулканизированный полиэтилен.

Бумажная пропитанная изоляция не имеет буквенного обозначе­ния. Третья буква марки кабеля обозначает тип защитной оболоч­ки: А – алюминиевая, С – свинцовая, П – полиэтиленовая, В – поливинилхлоридная, Р – резиновая, HP – оболочка из резины, не поддерживающей горения. Последние буквы обозначают тип за­щитного покрытия: Б – броня из двух стальных оцинкованных лент с антикоррозионным защитным покровом, Бн то же, но не с горю­чим защитным покровом, Г – отсутствие защитных покровов поверх брони или оболочки, К – броня из круглых стальных оцин­кованных проволок с защитным покровом, П – броня из плоских стальных оцинкованных проволок с защитным покровом, Бб – броня из профилированной стальной ленты, Шв (Шп) – защит­ный покров из выпрессованного шланга из поливинилхлоридного пластиката (полиэтилена).

Силовые кабели низкого напряжения с бумажной пропитанной изоляцией по конструктивным признакам делятся в основном на ка­бели с поясной изоляцией (до 10кВ) и с отдельно освинцованным и жилами (20 и 35кВ).

Рис. 9.2. Двухжильные кабели с круглыми Рис. 9.3. Трехжильные кабели с

(а) и сегментными (б) жилами. круглыми (а) и сегментными жилами (б).

Силовые кабели с поясной изоляцией выпускаются трехжильного типа с секторными жилами из меди или алюминия в диапазоне сечений 6-240мм². В качестве изоляции в них используется ка­бельная бумага, которая накладывается на жилу методом обмотки и пропитывается затем вязким маслоканифольным составом. Поверх скрученного из изолированных жил сердечника кабеля наклады­вается поясная изоляция, толщина которой меньше, чем толщина фаз­ной (жильной) изоляции, так как жильная изоляция рассчитывается на линейное напряжение, которое в три раза больше фазного.

Рис. 9.4. Четырехжильные кабели.

В кабелях на напряжения 1 и 3кВ толщина изоляции выбирает­ся, как правило, из условия ее ме­ханической прочности (отсутствия повреждений при изгибах). Про­межутки между изолированными жилами заполняются жгутами из сульфатной бумаги.

Так как бумажная пропитанная изоляция имеет большую гигро­скопичность, то при ее использовании необходимо применять ме­таллические оболочки (свинцовые или алюминиевые), которые за­щищаются от механических повреждений и коррозии специальными покрытиями. Силовые кабели с поясной изоляцией составляют пока еще большую часть кабельной продукции и имеют следующие марки: АС, АСГ, СГ, ААШв, ААШп, СБ, СБГ, СШв, ААБ и т.д.

Существенным недостатком силовых кабелей с бумажной про­питанной изоляцией является ограничение при прокладке на мест­ности с большим перепадом высот, так как в этом случае пропиточ­ный состав постепенно стекает в нижнюю часть трассы, что приво­дит к повышению давления в кабеле и может вызвать повреждение оболочки. Одновременно верхний участок кабеля лишается значи­тельной части пропиточного состава, что приводит к образованию пу­стот и, следовательно, к уменьшению электрической прочности ка­беля. Поэтому указанные кабели рекомендуется применять при перепаде высот не более 20м, для кабелей на напряжение 1кВ, 15м для кабелей на напряжение 10кВ.

На трассах с большим перепадом высот рекомендуется применять специальные кабели для вертикальной прокладки типа СБВ и ЦСБ. Кабель марки СБВ имеет обедненно пропитанную бумажную изоля­цию, которая изготовляется путем удаления некоторой части пропи­точного состава при нагреве в специальных устройствах. Снижение электрической прочности изоляции компенсируется повышением ее толщины. Для кабелей с обедненно пропитанной изоляцией перепад высот по трассе составляет не более 100м. В местностях с большим перепадом высот применяется кабель марки ЦСБ, бу­мажная изоляция которого пропитывается нестекающими пропи­точными составами на основе синтетического церезина, обладающи­ми большой вязкостью при рабочей температуре кабеля, хорошей адгезией к жиле и достаточно высокими электроизоляционными свойствами, что позволяет использовать их в сетях с напряжением до 10кВ.

На напряжения 20 и 35кВ изготовляются кабели либо в одножильном исполнении в свинцовой и алюминиевой обо­лочке с сечением жил 120-300мм², либо в трехжильном исполне­нии, при котором кабель скручивается из трех круглых изолиро­ванных бумажной пропитанной изоляцией жил, каждая из которых имеет свинцовую оболочку, что позволяет создать в кабеле радиаль­ное электрическое поле (марки ОСБ, ОСК, АОСБ, АОСБГ, АОСК). Кабели с отдельно освинцованными жилами сечением 120-150мм², сохраняют достаточную гибкость, содержат меньшее количество пропиточного состава и имеют лучшие условия для теплоотвода. Недостатком их являются большая масса и повышенный расход ме­талла для оболочек.

Силовые кабели с резиновой изоляцией предназначены в основ­ном для неподвижной прокладки с малыми радиусами изгиба в сетях переменного напряжения 660В или постоянного напряжения 1, 3, 6 и 10кВ. Данные кабели могут иметь медные или алюминиевые токопроводящие жилы как круглой, так и секторной формы, изоли­рованные изоляционной резиной. Поверх изолированных жил или сердечника кабеля, скрученного из нескольких жил накладывается оболочка из свинца, поливинилхлоридного пластиката или шлан­говой резины. В некоторых случаях, которые определяются усло­виями прокладки кабелей, они могут иметь упрочняющие покровы, состоящие из двух стальных лент, и защитные антикоррозионные покровы обычной конструкции.

Силовые кабели с пластмассовой изоляцией предназначены для неподвижной прокладки и могут эксплуатироваться в электриче­ских сетях переменного напряжения 1-35кВ. Это наиболее перспективный тип кабелей, поскольку они достаточно просты в из­готовлении, удобны при монтаже и эксплуатации. Применение пластмассовой (полиэтиленовой или поливинилхлоридной) изоля­ции, которая отличается хорошей технологичностью, гибкостью, до­статочно высокими электроизоляционными характеристиками и влагостойкостью, позволяет во многих случаях отказаться от при­менения металлических оболочек, что значительно снижает массу кабеля и его стоимость. Они изготовляются в одно- и многожильном исполнении с медными и алюминиевыми токопроводящими жила­ми круглой или секторной формы в диапазоне сечений 1,5-240мм². Для кабеля на напряжение 1-10кВ может использоваться как поливинилхлоридная, так и полиэтиленовая изоляция, причем применяется не только термопластичный (линей­ный) полиэтилен, но и сшитый, который имеет большую нагревостойкость. Кабели на напряжение 35кВ имеют только полиэтиленовую изоляцию, которая обеспечивает более высокие электроизоляцион­ные характеристики.

На переменное напряжение выше 35кВ применяются в основном силовые кабели маслонаполненного типа низкого (0,4-0,5МПа) и высокого (более 0,5МПа) давле­ний. Использование повышенного давления в кабеле затрудняет развитие ионизационных процессов в газовых включениях, что позволяет применять бумажную изоляцию, пропитанную маслом, при напряженности электрического поля 20-25MBм.

На напряжение 110-220кВ изготовля­ются, как правило, кабели низкого давления (рис. 9.5). Эти кабели имеют только медные луженые жилы сечением 120-800мм², по­верх которых накладывается бумажная изо­ляция, пропитанная маловязким минеральным маслом. Для улучшения подпитки бумажной изоляции маслом в центре жилы кабеля имеется канал, который формируется обычно из луженых Z-образных проволок. При большой толщине изоля­ции (для кабеля на напряжение 200кВ) иногда делаются дополни­тельные каналы под оболочкой кабеля, чтобы уменьшить перепад давления в изоляции при нагревании и охлаждении кабеля. Кроме того, канал в центре жилы может быть образован с применением

Рис. 9.5. Кабель марки МНСА на напряжение 110кВ.

спирально намотанной круглой или прямоугольной проволоки из нержавеющей стали, поверх которой накладывается несколько навивок сегментных проволок. Кабели низкого давления имеют только свинцовые или алюминиевые оболочки. Свинцовая оболочка всегда усиливается двумя медными лентами, наложенными с различ­ными шагами, а алюминиевая покрывается более влагостойким по­крытием в виде шланга из поливинилхлоридного пластиката. Для придания кабелю с алюминиевой оболочкой большей гибкости иног­да применяют гофрирование оболочки. Поверх оболочек кабелей низкого давления накладываются защитные по­крытия, тип которых определяется

Рис. 9.6. Кабель марки МВДТ.

условиями прокладки кабеля.

Система маркировки кабелей низкого давле­ния отличается достаточной простотой и вклю­чает в себя следующие буквенные обозначения: М – маслонаполненный, Н – низкого давле­ния, С – свинцовая оболочка, А – алюми­ниевая оболочка, Аг – гофрированная алюминиевая оболочка, Шв – шланг из поливинилхлоридного пластиката, Шву – то же, но с усиленным защитным слоем под шлангом, К – броня из круглых стальных оцинкованных проволок, А – защит­ный покров из слоев битумного состава лавсановых (или резино­вых) лент и пропитанной кабельной пряжи.

Маслонаполненные кабели высокого давления (в стальных тру­бопроводах) на переменные напряжения 110, 220, 500кВ выпуска­ются двух марок: МВДТ и МВДТк. Марка кабеля расшиф­ровывается следующим образом: М – маслонаполненный, В – высокого, Д – давления, Т – в стальном трубопроводе. Сочетание букв Тк, означает, что жила кабеля поставляется на место монтажа в контейнере с маслом. Электрическая прочность этих кабелей вы­ше, чем у кабелей низкого давления. Они более надежны в работе благодаря наличию прочной стальной оболочки, толщина которой составляет 10мм.

Как видно из рис. 9.6, конструкция кабеля содержит три фазы, затянутые в стальной трубопровод, который заполняется маслом под давлением 1,5МПа. Каждая фаза представляет собой жилу, скру­ченную из медных луженых проволок и изолированную пропитан­ной кабельной бумагой с высокой электрической прочностью. Для устранения эффекта проволочности перед изолированием на жилу наносится экран из полупроводящих лент. Наличие поверх изо­ляции экрана из медных перфорированных лент, разделенных дву­мя слоями полупроводящей бумаги, создает в кабеле радиальное по­ле, что способствует повышению электрической прочности изоляции. Для облегчения затягивания жил кабеля в трубопровод и улучше­ния теплоотвода фазы кабеля имеют проволоки скольжения, кото­рые выполняются из немагнитного материала.

При прокладке кабеля в земле стальной трубопровод защищается от коррозии нанесением покрова, состоящего из слоев тугоплавкого битума с каолином и гидроизолитом. Если кабель прокладывается в блоках, то наружные антикоррозионные покровы состоят только из слои битумного лака толщиной 0,1-0,25мм.

Маслонаполненные кабели высокого давления выпускаются в ди­апазоне сечений 120-1200мм² применительно к одной фазе.

Газонаполненные кабели представляют собой конструкцию, в ко­торой бумажная изоляция, пропитанная маслом, находится под давлением газа в пределах 0,7-3,0МПа.

Сжатый газ может непосредственно поступать в изоляцию кабеля (зазоры между лентами бумаги, пространство между проволоками внутри жилы) либо, не соприкасаясь с изоляцией, оказывать на нее давление через специальное устройство (мембрану). Заполнение га­зонаполненных кабелей производится, как правило, сухим и очи­щенным от примесей азотом. В некоторых случаях используется смесь азота и элегаза (SiF₆), которая имеет большую электрическую прочность.

В связи с тем, что электрические параметры газонаполненных ка­белей весьма нестабильны, поскольку достаточно сильно зависят от давления и температуры газа, такие кабели практически не применяются.

Кабели высокого напряжения с пластмассовой изоляцией выпускаются в одножильном исполнении на переменное на­пряжение 110 и 220кВ. Они имеют алюминиевые жилы круглой формы либо однопроволочные (сечением 350 и 500мм²), либо много­проволочные (сечением 625мм²), которые изолированы вулканизи­рованным полиэтиленом.

В соответствии с техническими условиями эти кабели выпуска­ются следующих марок; АПвП – кабель с алюминиевой жилой, изолированной вулканизированным полиэтиленом в оболочке из полиэтилена низкого давления; АПвПс – то же, но в оболочке из самозатухающего полиэтилена; АПвПу – то же, но с двойной обо­лочкой из самозатухающего полиэтилена; АПвВ – то же, но в обо­лочке из поливинилхлоридного пластиката.

Применение кабелей с пластмассовой изоляцией в электриче­ских сетях на переменное напряжение 100кВ и выше позволяет зна­чительно снизить стоимость кабельных линий, ускоряет процесс их монтажа и повышает удобства их эксплуатации.

Контрольные кабели предназначены для присоединения элект­рических приборов и аппаратов в электрических распределительных устройствах с переменным напряжением до 660В частотой до 100Гц или постоянным до 1000В при температуре окружающей сре­ды от -50 до +50^оC. Они могут прокладываться и на открытом воздухе при условии защиты их от механических повреждений и воздействия прямых солнечных лучей. Данные кабели изготовляют­ся с однопроволочными медными и алюминиевыми жилами сече­нием 0,75-10мм², число которых может составлять от 4 до 61.

Кабели могут выпускаться как в общем экране, так и с отдель­но экранированными жилами. В качестве материалов для изоляции токопроводящих жил таких кабелей применяются резины с нор­мальной и повышенной нагревостойкостью, а также пластические массы (полиэтилен, самозатухающий полиэтилен, поливннилхлоридный пластикат, фторопласт). Толщина изоляции, как правило, составляет 0,2-1,2мм. Оболочки таких кабелей изготовляются из резины, поливинилхлоридного пластиката или из металла (свин­цовая или стальная гофрированная).

Система маркировки контрольных кабелей практически не отли­чается от системы маркировки силовых кабелей низкого напряжения. Отличие состоит лишь в том, что на первом месте в марке контрольного кабеля ставится буква К, если кабель имеет медные жилы, и буквы АК, если алюминиевые.

Специальные кабели в зависимости от назначения и условий прокладки разделяются на гибкие высокого напряжения, для радиоустановок, аэродромные, для электросварки.

В последние годы наблюдается бурное развитие волоконно-оп­тических линий связи (ВОЛС), важнейшим элементом которых яв­ляются волоконно-оптические кабели (ВОК). Узкий световой ла­зерный луч, модулированный соответствующим образом, может рас­пространяться на большие расстояния и передавать огромный объем информации. Использование его для передачи в атмосфере за­труднено из-за больших потерь световой энергии, из-за поглоще­ния и рассеяния, обусловленных загрязнением передающей среды (частички пыли, сажи, газы, капли влаги). По мере развития про­изводства оптически чистых стекол и стеклянных нитей на их осно­ве появилась возможность передавать световую энергию по ВОК. основным элементом которых является ОВ (оптическое волокно). В качестве материала для ОВ используются стекла на основе чисто­го кварца. Луч света, введенный от лазера в ОВ, распространяется вдоль его оси, если показатель преломления в центре волокна больше, чем у его внешней поверхности. Этодостигается, например, путем изготовления двухслойного ОВ, центральная часть которого (сердечник) за счет легирующих добавок имеет показатель преломле­ния, немного больший наружного слоя ОВ (светоотражающая обо­лочка).

Направленное распространение светового потока происходит за счет многократных полных внутренних отражений световых лучей от границы раздела сердечник – оболочка. Диаметр сердечника не превышает 50мкм, оболочки – 100-150мкм. Такая стеклянная нить требует упрочнения и защиты от внешних воздействий, поэто­му ОВ поверх светоотражающей кварцевой оболочки имеет защит­ное полимерное покрытие.

Существуют разные варианты наложения защитной оболочки: в виде трубки, внутри которой свободно лежит стеклянная нить; в виде плотно наложенной полимерной оболочки. Двухслойная за­щитная оболочка, внутренний слой которой выполнен из легкого полимерного материала (например, силиконовой резины), предназ­начена для демпфирования механических воздействий на стеклово­локно со стороны внешнего полимерного защитного покрытия.

ВОК состоит из одного или нескольких ОВ, скрученных вместе или помещенных в специальный профильный сердечник с пазами, а также из упрочняющих элементов (высокопрочные синтетические нити) и защитных полимерных (полиэтилен, ПВХ-пластикат) обо­лочек.

Таким образом, ВОК могут изготовляться без применения метал­лических элементов, что принципиально отличает их от всех дру­гих кабелей и проводов.

Можно отметить следующие достоинства ВОК:

- широкополосность, позволяющая по одному ОВ передавать час­тоты до 1-3ГГц, обеспечивающие передачу огромного объема ин­формации;

- полная защищенность передачи от влияния внешних электро­магнитных полей;

- малые габариты и масса;

- отсутствие в конструкции остродефицитных цветных металлов (медь, свинец, алюминий), которые в огромных количествах ис­пользуются при производстве обычных кабелей связи;

- секретность передачи информации, так как излучение в окружа­ющее пространство практически отсутствует, а искусственный вывод энергии без разрушения ОВ чрезвычайно затруднен.

Эти и другие достоинства обусловили тенденцию к замене традиционных кабелей связи волоконно-оптическими.