Элементы конструкции силовых кабелей и их назначение

Токопроводящие жилы являются проводниками электрического тока. Силовые кабели имеют основные и нулевые жилы. Основные жилы используются для передачи электрической энергии, а нулевые - для прохождения разности токов фаз при и неравномерной нагрузке.

Токопроводящие жилы силовых кабелей изготовляют из алюминия и меди однопроволочными и многопроволочными. По форме жилы выполняют круглыми, секторными или сегментными (см. рис. 1).

Алюминиевые жилы кабелей до 35 мм2 включительно изготовляют однопроволочными, 50-240 мм2 - однопроволочными или многопроволочными, 300-800 мм2 - многопроволочными.

Медные жилы до 16 мм2 включительно изготовляют однопроволочными, 25 - 95 мм2 - однопроволочными или многопроволочными, 120 - 800 мм2 - многопроволочными.

Нулевая жила или жила защитного заземления, как правило, имеет сечение, уменьшенное по сравнению с основными жилами. Она бывает круглой, секторной или треугольной формы и располагается в центре кабеля или между его основными жилами (см. рис. 1).

Жила защитного заземления используется для соединения не находящихся под напряжением металлических частей электроустановки с контуром защитного заземления.

Изоляция обеспечивает необходимую электрическую прочность токопроводящих жил по отношению друг к другу и к заземленной оболочке (земле). Применяется бумажная, резиновая и пластмассовая (поливинилхлоридная и полиэтиленовая) изоляция.

Изоляция, наложенная на жилу кабеля, называется изоляцией жилы, а наложенная поверх изолированных скрученных или параллельно уложенных жил многожильного кабеля, называется поясной изоляцией.

Бумажная изоляция кабелей пропитывается вязкими пропиточными составами (маслоканифольными или электроизоляционными синтетическими).

Недостатком кабелей с вязким пропиточным составом является крайне ограниченная возможность прокладки их по наклонным трассам, а именно - разность высот между концевыми их заделками не должна превышать: для кабелей с вязкой пропиткой до 3 кВ бронированных и небронированных в алюминиевой оболочке - 25 м, небронированных в свинцовой оболочке - 20 м, бронированных в свинцовой оболочке - 25 м, для кабелей с вязкой пропиткой 6 кВ бронированных и небронированных в свинцовой оболочке - 15 м, в алюминиевой - 20 м, для кабелей с вязкой пропиткой 10 кВ бронированных и небронированных в свинцовой и алюминиевой оболочке - 15 м.

Кабели с вязким пропиточным составом, свободная часть которого удалена, называют кабелями с обедненно-пропитанной изоляцией. Их применяют при прокладке на вертикальных и наклонных трассах без ограничения разности уровней, если это небронированные и бронированные кабели в алюминиевой оболочке на напряжение до 3 кВ, и с разностью уровней до 100 м - для любых других кабелей с обедненно-пропитанной изоляцией.

Для прокладки по вертикальным и крутонаклонным трассам без ограничения разности уровней изготовляют кабели с бумажной изоляцией, пропитанной особым составом на основе церезина или полиизобутилена. Этот состав имеет повышенную вязкость, вследствие чего при нагреве кабеля, проложенного вертикально или по крутонаклонной трассе, он не стекает вниз. Поэтому кабели с такой изоляцией можно прокладывать на любую высоту, так же как и кабели с пластмассовой и резиновой изоляцией.

Резиновая изоляция выполняется из сплошного слоя резины или из резиновых лент с последующей вулканизацией. Силовые кабели с резиновой изоляцией применяют в сетях переменного тока до 1 кВ и постоянного тока до 10 кВ.

Силовые кабели с пластмассовой изоляцией имеют изоляцию из поливинилхлоридного пластиката в виде сплошного слоя или из композиций полиэтилена. Также используются кабели с изоляцией из самозатухающего (не поддерживающего горения) и вулканизированного полиэтилена.

Экраны применяют для защиты внешних цепей от влияния электромагнитных полей токов, проходящих по кабелю, и для обеспечения симметрии электрического поля вокруг жил кабеля. Экраны выполняют из полупроводящей бумаги и алюминиевой или медной фольги.

Заполнители необходимы для устранения свободных промежутков между конструктивными элементами кабеля с целью герметизации, придания необходимой формы и механической устойчивости конструкции кабеля. В качестве заполнителей применяют жгуты из бумажных лент или кабельной пряжи, нити из пластмассы или резины.

Оболочки силовых кабелей. Алюминиевая, свинцовая, стальная гофрированная, пластмассовая и резиновая негорючая (найритовая) оболочки кабеля предохраняют внутренние элементы кабеля от разрушения влагой кислотами, газами и т. п.

Алюминиевую оболочку силовых кабелей на напряжение до 1 кВ допускается использовать в качестве четвертой (нулевой) жилы в четырехпроводных сетях переменного тока с глухозаземленной нейтралью за исключением установок со взрывоопасной средой и установок, в которых ток в нулевом проводе при нормальных условиях составляет более 75 % тока в фазной жиле.

Защитные покровы силовых кабелей. Так как оболочки кабелей могут повреждаться и даже разрушаться от химических и механических воздействий, их покрывают защитными покровами.

Защитные покровы предохраняют оболочки кабеля от внешних воздействий (коррозии, механических повреждений). К ним относятся подушка, бронепокров и наружный покров. В зависимости от конструкции кабеля применяют один, два или три защитных покрова.

Подушка накладывается на экран или оболочку для их защиты от коррозии и повреждения лентами или проволоками брони. Подушка выполняется из слоев пропитанной кабельной пряжи, поливинилхлоридных, полиамидных и других равноценных лент, крепированной бумаги, битумного состава или битума.

Для защиты от механических повреждений оболочки кабелей обматывают в зависимости от условий эксплуатации стальной ленточной или проволочной броней. Проволочную броню выполняют из круглых или плоских проволок.

Броня из плоских стальных лент защищает кабели только от механических повреждений. Броня из стальных проволок помимо этого воспринимает также и растягивающие усилия. Эти усилия возникают в кабелях при вертикальной прокладке кабелей на большую высоту или по крутонаклонным трассам.

Для предохранения брони кабелей от коррозии ее покрывают наружным покровом, выполненным из слоя кабельной или стеклянной пряжи, пропитанной битумным составом, а в некоторых конструкциях поверх слоев пряжи и битума накладывают выпрессованный поливинилхлоридный или полиэтиленовый шланг.

В шахтах, взрывоопасных и пожароопасных помещениях не допускается применять бронированные кабели обычной конструкции из-за наличия между оболочкой и броней кабеля «подушки» с содержанием горючего битума. В этих случаях должны применяться кабели с негорючей «подушкой» и наружный покров, изготовленный на основе стеклянной пряжи из штапельного стекловолокна.

Силовые кабели предназначены для распределения электрической энергии в осветительных и силовых электроустановках и в тех случаях, когда их применение экономически или технически более целесообразно, чем проводов.

Силовой электрический кабель состоит из токопроводящих жил (из меди или алюминия) круглой или секторной формы, однопроволочных или многопроволочных.

Кабель состоит из трех основных элементов: токопроводящей жилы, изоляции и герметичных оболочек с защитными покровами.

По виду изоляции и оболочки различают следующие силовые кабели: с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката(ПВХ) в оболочке из ПВХ пластиката (это кабели типа АВВГ, ВВГ, АВВГ нг-П, ВВГ нг-П, ВВВГ з, АВВГ з, АВБбШв, ВБбШв), с изоляцией из силанольносшитого полиэтилена в оболочке из ПВХ пластиката (это кабели типа АПвВГ, ПвВГ, АПвВГ-П, ПвВГ-П, АПвБбШв, ПвБбШв), с изоляцией из поливинилхлоридной композиции пониженной пожароопасности в оболочке из ПВХ композиции пониженной пожароопасности (это кабели типа АВВГ нг- LS, ВВГ нг- LS, АВБбШв нг- LS, ВБбШв нг- LS).

Для передачи и распределения электроэнергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 660В и 1000В частоты 50 Гц и для прокладки в сухих и влажных производственных помещениях, на специальных кабельных эстакадах, в блоках, а также для прокладки в земле и на открытом воздухе используется кабель типа АВВГ, ВВГ, АВВГ-П, АВВГ нг-П, ВВГ-П, ВВГ нг-П. Кабели этих типов с расширением “-П»не распространяют горение при одиночной прокладке, а с расширением «нг -П» не распространяют горение при прокладке в пучках. Для электроснабжения электроустановок, требующих уплотнение кабелей при вводе, используются кабели типа АВВГз, и АВВГз нг, ВВГз, ВВГз нг.

В кабелях с защитным покровом типа БбШв поясная изоляция выпресована из ПВХ пластиката, или материала изоляции, или другого равноценного материала. Защитный покров у кабелей этого типа состоит из: брони из двух стальных лент, наложенных так, чтобы верхняя лента перекрывала зазоры между витками нижней ленты, и из защитного шланга выпресованного из ПВХ пластиката, в кабелях марки с расширением «нг» из ПВХ пластиката пониженной горючести. Такие кабели применяются для передачи и распределения электроэнергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 660В и 1000В частоты 50 Гц. Для прокладки в земле, помещениях, туннелях, каналах, шахтах (кроме прокладки в блоках), а также на открытом воздухе, если кабель не подвергается значительным растягивающим усилиям, но при наличии опасности механических повреждений в процессе эксплуатации. Кабели с раширением «нг “также применяются для прокладки в кабельных сооружениях, помещениях и в сооружениях метрополитенов, в т.ч. пожароопасных и взрывоопасных зонах при отсутствии растягивающих усилий в процессе эксплуатации, исключая взрывоопасные зоны класса В-1 и В1а.

Кабели с изоляцией из силанольносшитого полиэтилена применяются для передачи и распределения электроэнергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 660В и 1000В частоты 50 Гц. Кабели типа АПвВГ и ПвВГ предназначены для прокладки одиночных кабельных линий в кабельных сооружениях, помещениях при отсутствии опасности механических повреждений. Допускается групповая прокладка кабелей в кабельных сооружениях при условии применения дополнительных мер по огнезащите. Также используются кабели с расширением “-П». Бронированные кабели с изоляцией из силанольносшитого полиэтилена типа АПвБбШв и ПвБбШв предназначены для прокладки в земле(траншеях) независимо от степени коррозионной активности грунтов и грунтовых вод, за исключением пучинистых и просадочных грунтов, и для прокладки одиночных линий в кабельных сооружениях. Допускается групповая прокладка кабелей в кабельных сооружениях при условии дополнительных мер по огнезащите.

Кабели с изоляцией из поливинилхлоридной композиции пониженной пожароопасности имеют расширение «LS». Это кабели, не распространяющие горение, с низким дымо- и газовыделением. Они предназначены для передачи и распределения электроэнергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 660В и 1000В частоты 50 Гц. Кабели изготавливаются для общепромышленного применения и атомных станций при поставках на внутренний рынок и на экспорт. Кабели предназначены для эксплуатации в кабельных сооружениях и помещениях, в том числе для использования в системах атомных станций классов 2, 3 и 4по классификации ОПБ-88/97. Кабели не распространяют горение при прокладке в пучках.

63. Токопроводящие жилы. Изоляция. Заполнители. Экраны.

64. Оболочки кабелей. Защитные покровы. Герметизирующие оконцеватели кабелей.

Для предохранения от увлажнения изоляции кабеля концы его должны быть герметично заделаны. Концы кабелей с бумажной изоляцией при длительном хранении должны быть заделаны свинцовыми колпачками (каппами), припаянными к металлической оболочке кабеля. Каппа должна быть припаяна таким образом, чтобы исключалась возможность разрушения при перемещении жил во время изгибания кабеля. Свинцовыми каппами, как правило, герметизируют концы кабелей на заводах-изготовителях.
Одним из способов заделки концов кабеля с поливинилхлоридной оболочкой или шлангом (например, кабель ААШв) является сварка торца оболочки или шланга при помощи паяльника или сварка в струе горячего воздуха сварочным пистолетом. Но эти способы усложняются тем, что необходимы электроэнергия и специальные горелки.
Термоусаживаемые каппы изготовляются по ТУ 16.К71-051-89 из полиэтилена марки 206-11К или 153-10К черного цвета по ГОСТ 16336-77.
На внутреннюю поверхность капп наносится адгезив. В качестве адгезивов применяют клеи-расплавы по ТУ 6-05-251-124-80 или по ТУ 6-05-041- 779-84. Прочность адгезива к полиэтилену и другим материалам (сталь, алюминий) при температуре 25± 10 °С не менее 0,015 кН/см. Термоусаживаемые каппы удобно применять вовремя ремонтных работ при неоднократном отрезании кабеля с барабана.
Внутренний диаметр, длина, толщина стенки капп указаны в табл., размеры капп до и после усадки приведены на рис.
Герметизацию кабелей с бумажной изоляцией и металлической оболочкой выполняют на предварительно очищенной от битумной мастики до металлического блеска оболочке. Кабель с пластмассовой оболочкой герметизируют также на оболочку, которая очищается от грязи и пыли.
При надевании капп на конец кабеля торец его не должен упираться в дно каппы, так как при усадке каппа усаживается и вдоль цилиндрической части. Пламя горелки при выполнении усадки вначале необходимо направлять в середину каппы и затем плавно по остальной поверхности.
Временную герметизацию кабелей с бумажной и пластмассовой изоляцией допускается выполнять путем намотки на концы кабелей липкой поливинилхлоридной ленты или заделки концов кабелей резиновыми или пластмассовыми колпачками.

Герметизирующая термоусаживаемая полиэтиленовая каппа: a — размеры каппы до усадки; б — размеры каппы после усадки; 1 — адгезив