Конструкция кабелей и кабельные линии

Силовые кабели состоят из одной или нескольких токопроводящих жил, отделенных друг от друга и от земли изоляцией. Поверх изоляции для ее предохранения от вла­ги, кислот и механических повреждений накладывают защитную оболочку,и стальную ленточную броню с защит­ными покровами. Токопроводящие жилы, как правило, изготовляются из алюминия как однопроволочными (сечением до 16 мм²), так и многопроволочными. Применение кабелей с медными жилами предусмотрено только в специальных случаях, например во взрывоопасных помещениях, в шахтах, опасных по газу и пыли. На переменном токе до 1 кВ применяют четырехжильные кабели, сечение четвертой, нулевой жилы меньше, чем основных. Кабели в сетях переменного тока до 35 кВ – трехжильные, кабели 110 кВ и выше–одножильные. На постоянном токе применяют одножильные и двухжильные кабели.

Изоляция выполняется из специальной пропитанной минеральным маслом кабельной бумаги, накладываемой в виде лент на токопроводящие жилы. При прокладке кабелей на вертикальных и крутонаклонных трассах возможно перемещение пропитывающего состава вдоль кабеля. Поэтому для таких трасс изготовляются кабели с обедненно-пропитанной изоляцией и с нестекающим пропитывающим составом. Изготовляются также кабели с резиновой или полиэтиленовой изоляцией.

Защитные оболочки, накладываемые поверх изоляции для ее предохранения от влаги и воздуха, бывают свинцовыми, алюминиевыми или поливинилхлоридными. Рекомендуется широко использовать кабели в алюминиевой оболочке. Кабели в свинцовой оболочке предусмотрены для прокладки под водой, в угольных и сланцевых шахтах, в особо опасных коррозионно-активных средах. В остальных случаях выбор кабелей в свинцовой оболочке надо специально технически обосновать.

Свинцовые, алюминиевые или поливинилхлоридные оболочки надо защитить от механических повреждений. Для этого на оболочку накладывают броню из стальных лент или проволок. Алюминиевая оболочка и стальная броня в свою очередь подлежат защите от коррозии, химического воздействия и блуждающих в земле токов. Для этого между оболочкой и броней, а также поверх брони накладывают внутренний и внешний защитные покровы. Внутренний защитный покров (или подушка под броней)–
это джутовая прослойка из хлопчатобумажной пропитанной пряжи или из кабельной сульфатной бумаги. Поверх этой бумаги накладывают еще две поливинилхлоридные ленты. Наружный защитный покров – также из джута, пропитанного антикоррозионным составом. Для прокладки в туннелях и других местах, опасных в пожарном отношении, применяют специальные кабели с негорючими защитными покровами.

Каждая из трех жил кабелей 1–10 кВ имеет сектор­ную форму и обмотана фазной изоляцией (двумя или более слоями лентами пропитанной кабельной бумаги). Пространство между жилами заполняют жгутами из сульфат­ной бумаги. Поверх жил накладывают общую поясную изоляцию той же структуры, что и фазная изоляция жил кабеля.

Силовые линии электрического поля в кабелях с поясной изоляцией и общей металлической оболочкой имеют различные углы наклона по отношению к слоям бумаги, что обусловливает в них как нормальные, так и касательные (тангенциальные) составляющие поля. Это заметно ухудшает свойства кабеля, так как электрическая прочность изоляции вдоль слоев бумаги в 8–10 раз меньше по сравнению с прочностью при нормальном к бу­маге направлении силовых линий. Электрическая прочность
заполнителей также значительно ниже, чем пропитанной изоляции. Из-за этого недостатка кабели с поясной изоля­цией и общей металлической оболочкой не применяются на напряжение выше 10 кВ.

Трехжильные кабели 20–35 кВ состоят из отдельно освинцованных или экранированных жил. В первом случае бесшовная свинцовая оболочка положена поверх бумажной фазной изоляции каждой жилы. В кабеле с экранированными жилами поверх бумажной изоляции каждой жилы наложен экран–слой перфорированной медной ленты или ленты из перфорированной металлизированной бумаги. Свинцовая оболочка или экран создает эквипотенциальные поверхности вокруг изоляции каждой из фаз, при которых существуют лишь радиальные силовые линии электрического поля в фазной
изоляции. Свинцовые оболочки поверх жил сравнивают и тепловые поля в изоляции фаз.

Газонаполненные кабели применяются при напряжении 10–110 кВ. Это свинцованные кабели с изолирующей бумагой, пропитанной относительно малым количеством компаунда. Кабель находится под небольшим избыточным давлением инертного газа (обычно азота), что значитель­но повышает изолирующие свойства бумаги. Постоянство давления обеспечивается тем, что утечки газа компенсиру­ется непрерывной подпиткой.

Кабели переменного тока 110 и 220 кВ изготовляют маслонаполненными и, как правило, одножильными. Эти кабели изготовляются с изоляцией из бумажных лент различной плотности, пропитанных высоковольтным нефтяным или синтетическим маслом малой вязкости. Маслопроводящий канал этих кабелей через специальные муфты периодически по трассе прокладки соединяется с баками давления, которое может достигать 0,3 МПа. Избыточное давление масла исключает возможность образования пустот в изоляции кабеля и значительно повышает его электрическую прочность. По значению давления, под которым находится масло, кабели делятся на кабели низкого и высокого давления. Длительно допустимое избыточное давление масла в кабелях низкого давления должно быть в пределах 0,06–0,3 МПа, а в кабелях высокого давления–1,1–1,6 МПа. Кабели высокого давления наиболее целесообразны на 220–500 кВ при прямых трассах.