Металлические оболочки силовых кабелей
Обновлено: 02.05.2024
Классификация и маркировка силовых кабелей
Силовые кабели удобно классифицироваться по номинальному напряжению, на которые они рассчитаны. Классификационными признаками могут служить также вид изоляции и конструктивные особенности кабелей.
Все силовые кабели по номинальному рабочему напряжению можно условно разделить на две группы. В группу низкого напряжения включены кабели, предназначенные для работы в электрических сетях с изолированной нейтралью переменного напряжения 1, 3, 6, 10, 20 и 35 кВ частотой 50 Гц. Эти же кабели могут быть использованы с заземленной нейтралью и в сетях постоянного тока. Такие кабели выпускаются с бумажной пропитанной, пластмассовой и резиновой изоляцией, причем наиболее перспективным видом изоляции является пластмассовая. Кабели с пластмассовой изоляцией более просты в изготовлении, удобны при монтаже и эксплуатации.
Производство силовых кабелей с пластмассовой изоляцией в настоящее время значительно расширяется. Силовые кабели с резиновой изоляцией выпускаются в ограниченном количестве. Кабели низкого напряжения в зависимости от назначения выпускаются в одножильном, двухжильном, трехжильном и четырехжильном исполнении. Одножильные и трехжильные кабели используются в сетях напряжением 1-35 кВ, двух- и четырехжильные кабели используются в сетях напряжением до 1 кВ.
Четырехжильный кабель предназначен для четырехпроводных сетей переменного напряжения. Четвертая жила в нем является заземляющий или зануляющий, поэтому ее сечение, как правило, меньше сечения основных жил. Однако при прокладке кабелей во взрывоопасных помещениях и в некоторых других случаях сечение четвертой жилы выбирается равным сечению основных жил.
В группу кабелей высокого напряжения включены кабели, предназначенные для работы в сетях переменного напряжения 110, 220, 330, 380, 500, 750 кВ и выше, а также кабели постоянного напряжения от +100 до +400 кВ и выше. Основная масса кабелей высокого напряжения в настоящее время изготовляется с пропитанной маслом бумажной изоляцией - это маслонаполненные кабели низкого и высокого давления. Высокая электрическая прочность изоляции этих кабелей обеспечивается избыточным давлением масла в них. Однако за рубежом получили также распространение газонаполненные кабели, в которых используется газ, как в виде изолирующей среды, так и для создания избыточного давления в изоляции. Кабели высокого напряжения с пластмассовой изоляцией являются наиболее перспек-тивными.
Маркировка силовых кабелей обычно включает буквы, обозначающие материал, из которого изготовлены жилы, изоляция, оболочка, и тип защиты покрова. Маркировка кабелей высокого напряжения отражает также особенности его конструкции.
Медные токопроводящие жилы в маркировке кабелей не отмечаются специальной буквой, алюминиевая жила обозначается буквой А, стоящей в начале маркировки. Следующая буква маркировки кабеля обозначает материал изоляции, причем бумажная пропитанная изоляция не имеет буквенного обозначения, полиэтиленовая изоляция обозначается буквой П, поливинилхлоридная - буквой В, а резиновая изоляция - буквой Р. Далее следует буква, соответствующая типу защитной оболочки: А - алюминиевая, С - свинцовая, П - полиэтиленовый шланг, В - оболочка из поливинил хлорида, Р - резиновая оболочка. Последние буквы обозначают тип защитного покрова.
Например, кабель марки СГ имеет медную жилу, бумажную пропитанную изоляцию, свинцовую оболочку, защитные покровы отсутствуют. Кабель марки АПаШв имеет алюминиевую жилу, изоляцию из полиэтилена, алюминиевую оболочку и шланг из поливинилхлоридного пластиката.
Маслонаполненные кабели в своей маркировке содержат букву М (в отличие от газонаполненных - буква Г), а также букву, обозначающую характеристику давления масла в кабеле и связанные с этим особенности конструкции. Например, кабель марки МНС - это кабель маслонаполненный, низкого давления, в свинцовой оболочке с упрочняющим и защитным покровом или кабель марки МВДТ - маслонаполненный кабель высокого давления в стальном трубопроводе.
ОБОЛОЧКИ И ИЗОЛЯЦИИ. ПРОВОЛОЧНАЯ БРОНЯ И СТАЛЬНАЯ ОБОЛОЧКА КАБЕЛЕЙ
Кабели, подвергающиеся в условиях эксплуатации растягивающим усилиям, а также для защиты от повреждения бронируют оцинкованными стальными проволоками (ГОСТ 7372-66) с пределом прочности 35—50 кгс/мм2 и удлинением не менее 12%. Стальные проволоки накладывают повивом, направленным навстречу скрученным жилам, чтобы при растяжении кабеля он не раскручивался. Шаг наложения брони принимают равным 20 D. .
Для прокладки кабелей внутри помещений применяют оцинкованную сегментную (прямоугольную) стальную проволоку. Кабели диаметром 13—37 мм бронируют стальной проволокой шириной 5 мм и толщиной 1,5 мм и кабели диаметром более 37 мм — проволокой шириной 6 мм и толщиной 1,7 мм. Допускается замена сегментной (прямоугольной) стальной проволоки оцинкованной круглой стальной проволокой диаметром 1,4—4,0 мм.
Кабели связи в больших длинах для прокладки по дну морей и океанов бронируют оцинкованной стальной проволокой но ГОСТ 1526–42. Обычно для глубоководного участка кабеля применяют однослойную броню проволокой диаметром 4—6 мм с пределом прочности не менее 240 кгс/мм2 и удлинением не менее 3%. Прибрежные участки кабеля, подвергающегося воздействиям волнения моря во время штормов, приливов и отливов, бронируют двумя слоями оцинкованной стальной проволоки диаметром 4—6 мм (наружный слой брони обычно из проволоки диаметром 6 мм).
Кабель марки ЭВТ для переносных шахтных установок бронируют семипроволочными стренгами из проволок диаметром 0,5— 0,8 мм.
Кабели, подвергающиеся растягивающим.нагрузкам в процессе эксплуатации, изготовляют с двухслойной броней из оцинкованных стальных проволок диаметром 1,4—4,0 мм с пределом
прочности не менее 240 кгс/мм2 и удлинением не более 3%.
Кабели для геофизических работ, предназначенные для измерений и перфорации в глубоких скважинах, подвергают многократным спускам и подъемам через блок-баланс диаметром 400—
'600 мм и принимают на барабан со значительным натяжением. Оцинкованную стальную проволоку для этих кабелей применяют диаметром 1,1— 1,8 мм по ГОСТ 7372–66 с пределом прочности не менее 240 кгс/мм2 и удлинением не более 3%. Стальные проволоки при наложении брони предварительно нагартовывают в одной из плоскостей, после чего они находятся в повиве без пружинящих усилий и при обрыве не раскручиваются.
Кроме того, бронированный кабель в процессе производства подвергают тренировке путем, растяжения под определенной нагрузкой нагретым до 105° С. Тренированный кабель после многократных спусков в скважину сохраняет удлинение минимальным. Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией и в оболочке из этих материалов с целью защиты от механических повреждений и повреждения грызунами оплетают мягкой оцинкованной стальной проволокой диаметром 0,3 мм с пределом прочности не менее 35—50 кгс/мм2 и удлинением не менее 8%.
Стальные оболочки кабелей
Стальные оболочки изготовляют путем сварки лент толщиной 0,3—'0,5 мм, свернутых в трубку. Сварку оболочки осуществляют током промышленной частоты с помощью вольфрамового электрода в атмосфере аргона и гелия, методом сопротивления с помощью дисковых электродов или на высоких частотах при индукционном подводе энергии к свариваемому шву.
При аргонодуговой сварке (вольфрамовыми электродами на промышленной частоте) образуется шов с наличием незначительного грата как с наружной, так и с внутренней стороны оболочки. Скорость сварки шва по этому способу меньше, чем при высокочастотной сварке, а применяемая для оболочки стальная лента должна быть тщательно очищена. При сварке с помощью дисковых электродов кромки стальных лент сваривают внахлест одна над другой. На оболочке со сварным швом по этому методу образуется канавка—след движения верхнего дискового электрода. При высокочастотной сварке стальной оболочки шов образуется с наличием грата как с наружной, так и с внутренней поверхности оболочки. С поверхности шва избыток металла удаляется непосредственно на агрегате.
Стальные сварные оболочки для повышения гибкости кабеля подвергают гофрированию, аналогично применяемому при гофрировании алюминиевых оболочек. Гофрированные стальные оболочки обладают повышенной радиальной жесткостью и при изгибах кабелей сохраняют круглое сечение, что особенно важно для легко деформируемых городских кабелей связи. Такие оболочки благодаря радиальной жесткости не нуждаются в броне стальными лентами, но склонность стали к коррозии вызывает необходимость тщательной защиты ее покровами из битума и пластмасс. Из-за меньшей плотности стали и меньшей толщины оболочки, чем свинцовые оболочки, масса гофрированной стальной оболочки составляет около 26% массы свинцовой оболочки. Стоимость стальных оболочек составляет 64% к алюминиевым и 50% к свинцовым оболочкам. Стальные оболочки применяют в кабелях связи, контрольных и силовых кабелях с пластмассовой изоляцией.
Конструкция силового кабеля
Силовой кабель состоит из основных элементов: токопроводящих жил, изоляции, оболочек и защитных покровов.
Также в конструкцию кабеля могут входить экраны, жилы защитного заземления и заполнители.
Силовой кабель различают:
– по роду металла токопроводящих жил (кабели с алюминиевыми и медными жилами); – по роду материалов, которыми изолируются токоведущие жилы (кабели с бумажной, с пластмассовой и резиновой изоляцией);
– по роду защиты изоляции жил кабелей от влияния внешней среды (кабели в металлической, пластмассовой и резиновой оболочке);
– по способу защиты от механических повреждений (бронированные и небронированные);
– по количеству жил (одно-, двух-, трех-, четырех и пятижильные).
Каждая конструкция кабеля имеет свои обозначения и марку.
Марка кабеля составляется из начальных букв слов, которые описывают конструкцию кабеля.
Рис. 1 - Сечения силового кабеля
а) двужильные силовые кабели с круглыми и сегментными жилами;
б) трехжильные силовые кабели с поясной изоляцией и с отдельными оболочками;
в) четырехжильные силовые кабели с нулевой жилой секторной, круглой и треугольной формы
1. Токопроводящая жила
3. Изоляция жилы
4. Экран на токопроводящей жиле
5. Поясная изоляция
7. Экран на изоляции жилы
10. Наружный защитный покров.
Элементы конструкции силового кабеля и их назначение.
Токопроводящие жилы являются проводниками электрического тока.
Силовой кабель имеет основные и нулевые жилы.
Основные жилы применяются для передачи электрической энергии, а нулевые - для прохождения разности токов фаз при и неравномерной нагрузке.
Токопроводящие жилы силового кабеля изготовляют из алюминия и меди однопроволочными и многопроволочными.
По форме жилы бывают круглыми, секторными или сегментными.
Алюминиевые жилы кабеля до 35 мм 2 включительно изготовляют однопроволочными, 50-240 мм 2 – однопроволочными или многопроволочными, 300-800 мм 2 – многопроволочными.
Медные жилы до 16 мм 2 включительно изготовляют однопроволочными, 25 - 95 мм 2 – однопроволочными или многопроволочными, 120 - 800 мм 2 – многопроволочными.
Нулевая жила или жила защитного заземления обычно 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.
Жила защитного заземления применяется 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 кабеля пропитывается вязкими пропиточными составами (маслоканифольными или электроизоляционными синтетическими).
Недостатком кабеля 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.
Кабель с вязким пропиточным составом, свободная часть которого удалена, называется кабелем с обедненно-пропитанной изоляцией.
Такой кабель 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 кабель с бумажной изоляцией, пропитанной особым составом на основе церезина или полиизобутилена.
Такой состав имеет повышенную вязкость, вследствие чего при нагреве кабеля, проложенного вертикально или по крутонаклонной трассе, он не стекает вниз.
Кабель 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.
Силовой кабель с резиновой изоляцией применяют в сетях переменного тока до 1 кВ и постоянного тока до 10 кВ.
Силовой кабель с пластмассовой изоляцией имеет изоляцию из поливинилхлоридного пластиката в виде сплошного слоя или из композиций полиэтилена.
Также используется кабель 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 силового кабеля.
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 силового кабеля на напряжение до 1 кВ допускается использовать в качестве четвертой (нулевой) жилы в четырехпроводных сетях переменного тока с глухозаземленной нейтралью за исключением установок с 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 кабеля 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 защитным покровам 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 кабель 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 кабель только от механических повреждений.
Броня из стальных проволок помимо этого воспринимает также и растягивающие усилия.
Такие усилия возникают в кабелях при вертикальной прокладке кабелей на большую высоту или по крутонаклонным трассам.
Для предохранения брони кабеля от коррозии ее покрывают наружным покровом, который выполнен 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 использование бронированного кабеля обычной конструкции из-за наличия между оболочкой и броней кабеля «подушки» с содержанием горючего битума.
В таких случаях должен использоваться кабель с негорючей «подушкой» и наружный покров, изготовленный на основе стеклянной пряжи из штапельного стекловолокна.
Силовые кабельные линии предназначены для подключения различных потребителей электрической энергии к электрической сети. В данной статье рассмотрим особенности конструкции силовых кабелей. Не зависимо от типа силового кабеля, основными конструктивными элементами кабеля являются токопроводящие жилы и изоляция. Помимо данных элементов в конструкции силовых кабелей может также присутствовать защитный экранирующий слой, защитная броня, заземление (заземляющая жила, металлическая оболочка), а также различные заполнители. Ниже приведем краткую характеристику и назначение приведенных конструктивных элементов силового кабеля.
Токопроводящие жилы
Токопроводящие жилы – это основной конструктивный элемент кабеля. Они служат в качестве проводника электрического тока от источника к потребителю. Жилы кабелей изготавливают из меди или алюминия. Существуют отдельные типы кабелей, в которых в качестве материала для токопроводящих элементов выступают алюмомедные жилы. Конструктивно жилы силовых кабелей могут быть выполненными монолитными (однопроволочными) или многопроволочными. Кабель одножильный с медной многопроволочной жилой (марка ПВ-3 или ПУгВ) Кабель одножильный с медной многопроволочной жилой ( марка ПВ-3 или ПУгВ) По форме токопроводящие жилы могут быть круглыми, плоскими, секторными, сегментными. В зависимости от назначения кабельной линии, в ней может быть одна, две, три или более жил. Если в кабеле есть защитная заземляющая или нулевая жила, то она, как правило, имеет меньшее сечение, чем фазные жилы. Кабель алюминиевый с нулевой жилой круглого сечения и тремя фазными жилами секторного сечения в монолитном исполнении. (марка АВВГ) Кабель алюминиевый с нулевой жилой круглого сечения и тремя фазными жилами секторного сечения в монолитном исполнении. (марка АВВГ) По фазным жилам кабеля и нулевой (нейтральной) жиле протекает ток нагрузки. Заземляющая жила кабеля предназначена для соединения корпусов электрического оборудования, электроприборов, которые в нормальном режиме не должны находиться под напряжением, с заземляющим контуром. То есть при помощи заземляющей жилы обеспечивается заземление оборудования (электроприборов), подключенных к тому или иному силовому кабелю.
Изоляция силовых кабелей
Изоляционный покров кабеля служит для обеспечения электрической прочности (изоляции жил кабеля) друг от друга и относительно земли (внешней оболочки кабеля). В силовых кабелях изоляционный покров есть на каждой из жил кабеля, а также общая изоляция, наложенная поверх всех токопроводящих жил – так называемая поясная изоляция. Изоляция силовых кабельных линий может быть резиновой (например кабель КГ), поливинилхлоридной (например ВВГнгLS), бумажной, полиэтиленовой (например кабель ВПП, СИП) . Кабель медный с многопроволочными фазными и заземляющей жилой меньшего сечения в резиновой изоляции и оболочки (марка кабеля КГ) Кабель медный с многопроволочными фазными и заземляющей жилой меньшего сечения в резиновой изоляции и оболочки ( марка КГ) Каждый из типов изоляции имеет свои преимущества и недостатки, и соответственно свою область применения. Для стационарной прокладки электрических проводок в сетях напряжением до и выше 1000 В (до 6 кВ) наиболее популярны силовые кабеля с поливинилхлоридной изоляцией – марки ВВГ, ВБбШв, ВБШв и другие, в том числе не распространяющие горения с маркировкой «нг».
Оболочки кабелей
Оболочка в силовом кабеле служит для обеспечения дополнительной жесткости, механической прочности кабеля, а также устойчивости его к различным агрессивным средам (влага, газы, прямое воздействие солнечных лучей, кислоты, масла и другие разрушающие вещества). В качестве дополнительной защиты кабеля может выступать алюминиевая, стальная, свинцовая, пластмассовая, поливинилхлоридная, резиновая оболочки. Алюминиевые оболочки силовых кабельных линий напряжением до 1000 В в отдельных случаях могут использоваться в качестве нулевого (нейтрального) проводника. Алюминиевая или свинцовая оболочка является неотъемлемым конструктивным элементом силовых кабелей с пропитанной бумажной изоляцией, так как оболочка в данном случае обеспечивает герметичность гигроскопичной бумажной изоляции.
Защитные покровы
Для обеспечения дополнительной защиты силовых кабелей, помимо оболочки в конструкции кабеля предусматриваются защитные покровы. Защитный покров представляет собой бронированный слой, который отделен от кабеля специальной подушкой и имеет дополнительный наружный покров. Силовой бронированный кабель с медными и алюминиевыми жилами (марки ВБбШВ и АВБбШВ) Силовой бронированный кабель с медными и алюминиевыми жилами (марки ВБбШВ и АВБбШВ) Бронированный слой силовых кабелей может быть выполнен стальными лентами или проволокой. Броня служит для защиты кабеля от механических повреждений и от растяжений (проволочная броня). Подушка обеспечивает защиту оболочки кабеля от повреждений стальными лентами или проволокой бронированного слоя, а также от коррозии (если внешняя оболочка кабеля металлическая или это экранированный слой). В качестве подушки используются ленты из различных материалов, кабельная пряжа или битум. Наружный покров служит для защиты стального бронированного слоя от коррозии. В данном случае защитным материалом может быть пропитанная кабельная пряжа, шланг из полиэтилена или поливинилхлорида.
Кабельные заполнители
Заполнители в силовых кабелях служат для обеспечения требуемой герметичности, электрической прочности, заполнения свободного пространства между конструктивными элементами внутри кабеля, а также для придания кабельной линии требуемой формы и жесткости (механической прочности). Кабель медный с заполнителем пустот между жилами (марка кабеля NYM) Кабель медный с заполнителем пустот между жилами ( марки NYM) В качестве заполнителя для силовых кабелей может применяться кабельная пряжа, резина, бумага, пластмасса. Кроме того, существуют маслонаполненные силовые кабели, в которых масло может выступать в качестве пропитки бумажной изоляции кабеля или в качестве заполнителя пустоты между жилами (маслонаполненный кабель в трубопроводе).
Экран силового кабеля
Экранирующий слой силового кабеля служит для защиты других кабельных линий, проложенных недалеко от данной линии, от воздействия электромагнитного поля (межкабельные наводки). Кабель медный экранированный с экраном в виде фольги (марка силового кабеля ВВГЭнг) Кабель медный экранированный с экраном в виде фольги (марка ВВГЭнг) В качестве экрана может быть использована алюминиевая или медная фольга, а также некоторые полупроводящие материалы.
Читайте также: