3.1 Энергетикалық міндеттегі кабельдер мен өткізгіштер
Энергетикалық міндеттегі кабельдер мен өткізгіштерге күштік кабельдер, әуелік желі тасымалы үшін арналған оқшауланбаған өткізгіштер, бақылау кабельдері және күштік өткізгіштердің түрлі типтері жатады.
Әуелік желі электртасымалына арналған өткізгіштер. Жоғарғы кернеулі алыс қашықтағы электр тасымалы үшін әуелік желі электртасымалы қолданылады.
Оқшауланбаған өткізгіштер электрлік транспортты қамтамасыз ету үшін, қосалқы станциядағы жалғаулар үшін, сонымен қатар әуелік желі электр тасымалы үшін қолданылады. Әуелік желі үшін арналған өткізгішті алюминиден(өткізгіш маркасы А қимасы 10… 1500 мм2), мыстан (өткізгіш маркасы М қимасы 4…400 мм2) дайындайды. Маркасы АС қимасы 10… 1250 мм2 болаталюминий өткізгіші кеңінен қолданылады. Болат алюминий өткізгіші үлкен механикалық беріктікті болады. .
Кесте 3.1 Түрлі ток өткізгіш талсымның мінездемесі
Талсымның түрлері Талсымның номиналды қимасы, мм2
дөңгелек фасонды
мысты алюминды мысты алюминды
Бірсымды 1 …50 25…240 25…50 25…240
Көпсымды 16…240 25…240 25…240 25…240
Металды қабықтың ажырауына әкеліп соқтыруы мүмкін. Құрамның ағымды жиналуы негізінен оралған көл сымды желілердегі сымдар арасындағы аралықтарда және металдық қабық пен гуаляция арасындағы саңылаулармен және сонымен қатар қағазды оқшаулағыш ішінде жүзеге асады.
Осының салдарынан трассаның жоғарғы аймақтарында оқшаулаудағы ауалық саңылаулардың пайда болуы салдарынан кабелдің электрлі төзімділігі азая бастайды. Құрамның ағып кетуін азайту үшін кабельдің құрылыс ұзындықтарынның қосылуы кезіндегі стопорлы муфталарды қолдану арқылы тұтқырлығын көбейту арқылы жүзеге асыруға болады. Құрамның кабель бойының бір секциясынан екіншісіне ауысып тұруын қамтамасыз ететін стопорлы муфталар кабельдер төсемдерінің деңгейлер айырымдарын ұлғайтады. Дегенмен, тіке және тіке бағытталған еңіс трассалар үшін, оларды қолдану кезде тиімді емес. Едәуір дәрежеде оқшауламасы аз сіңдірілген кабельдерді қолдану төсем деңгейлерінің айырымдарын ұлғайтады. Мұндай кабельдердің кәдімгі құрылымдағы кабельдерге қарағанда әлектрлі төзімділігі төмен, сондақтан олар 6кВ жоғары емес кернеуде шығарылады. Тіке және тіке бағытталған еңіс трассалардың төсемдері үшін деңгейлер айырымдары шектеусіз құраммен сіңдірілген қағазды оқшауламасы кабельдердің арнайы тобы бар.
Бұл сіңдірілген құрамның үлкен тұпқырлығы бар, бұл әрине іс жүзінде кабель бойымен жылжуын жоққа шығарады. Ақпайтын құраммен сіңдірілген изоляциялы кабельдер бір желімде және үшжеліде 6,10 және 35 кВ кернуіне шығарылады, дегенменолардың құрылымдары іс жүзінде кәдімгі кабельдердің құрылымдарынан айырмашылығы жоқ. Мұндай кабельдердің маркалары «Ц» әрпінен басталады. Ал аз сіңдірілген изоляциялы кабельдердің белгіленуіне сызықша арқылы «В» әрпі қосылады. Кабельге арнайы есептелген оқшауламасы қалыңдығы кернеу класымен анықталадыжәне де ол желі бетіндегі электрлі өріс кернеулігі оқшауламасындағы кері пропорциясының оның диаметріне тәуелділігімен түсіндірілетін желінің диаметріне тәуелді. Кабельді «С» әрпінің белгіленуі қорғасын қабатының барлығын білдіреді. Мұндай қабықтардың материалы ретінде қорғасын немесе таза қорғасынмен салыстырғанда жоғары механикалық төзімділігі бар қорғасынды – сурьмалы құймалар қолданылады.
Қағазды сіңдірілген изоляциялы кабельдерде тек қана металды герметикалық қабық қолданылады. Полиэтилен, поливинилхлорид немесе басқа да полимерлерді қолдану олардың төмен бағада болғанымен, мүмкін емес, себебі: бұндай қабық арқылы уақыт өте келе изоляцияға ылғал өтіп, кабельдің тесілуіне әкеліп соқтырады.
Қабықтың материалы ретінде сонымен қатар қорғасын сияқты тамшы және ауыр емес, алюминий қолданылады. Мұндай жағдайда кабельдің белгілеуіне «А» әрпі қосылады. Дегенмен алюминийдің электрохимиялық коррозияға тұрақтылығы аз болғандықтан, мұндай қабықты полимерлі жабынмен қорғау қажет; алюминийлі қабық қатты болғандықтан, үлкен қимадағы кабельдер үшін иілгіштікті көтеріп және майысу кезіндегі бұзылудың алдын алу үшін, оны гофрирлеу қажет.
Сонымен қатар, алюминийлі қабықтар қорғасынды қабықтан 2-2,5 есе төзімді және вибрациялы әсерлерге тұрақты болып келеді.
Температураның жоғары болуынан және вибрациялы күштің әсерінен өз-өзінен қорғасын кристалдарының өсуі байқалады, бұл оның механикалық қасиеттерінің нашарлауына әкеліп, оның жарықшақтануына әкеліп соқтырады. Созылымдық күштің ұзақ қолдануынан қорғасынды қабықтың тұрақтылығы төмендеп, ол созылады. Осының салдарынан тіке және тіке бағытталған еңіс трасса аймағының төменгі жағында қорғасын қабықтары созылуының қайтымсыз процестері байқалады, бұл олардың ажырауына әкеліп соқтырады.
Алюминийдің жоғары электрөткізгіштігі одан жасалған қабықтарды, кабельдерді сыртқы электрлік әсерлерден қорғау үшін экран ретінде қолдануға мүмкіндік береді, әсіресе жоғары жиіліктерде немесе қабықты нолдік желі ретінде қолдану кезінде.
Металдық қабықтар жеткілікті түрде герметикалы, бірақ барлық жағдайда механикалық әсерлерден қажетті қорғауды қамтамасыз ете алмайды. Мысалы, жердегі жабынға, кабельге елеулі радиалды әсерлер әсер етуі мүмкін. Бұл жағдайда әдетте қабықтың сыртынан аз ғана қадаммен қалыңдығы 0,3 … 0,8 мм болатын екі болат ленталардан тұратын броня қояды. Бронь қорғасын немесе алюминь қабығын бүлдірмей үшін, оны битумды құраммен сеңдірілген, кезекпе-кезек орналасқан кабель жіптері мен кабель қағаздарынан тұратын қабаттардан тұратын жастықшаға орналастырады. Болат ленталарының коррозиясын алдын алу үшін бронь сыртынан сыртқы жабын орналастырады. Бұдан қорғаныс жабындарының түрі «Б» әрпімен маркіленеді.
Егер кабельгеедәуір дәрежеде созылымдық күш әсер етсе, болат ленталарынан құралған броня қорғай алмаса, 4 немесе 6 мм диаметрлі мырышталған болат сымдары қолданылады. Сымды броньді аз ғана ара қашықтықта тегіс бүтін ораммен орналастырады, бұл едәуір дәрежеде созылымды күш әсеріне төтеп бере алады. Бұл құрылымда сонымен қатар броня астына және сыртқы жабынға жастықша қарастырылған. Мұндай қорғаныш жабыны «К» әрпімен маркіленеді, бұл броня астымен сыртқы жабын жастықша консрукциясының ерекшелігін көрсетеді.
Мысалға, қағазды сіңдірілген изоляциялы күш беретін кабельдердің 1 … 10 кВ кернеуге арналған маркілеудің бірнеше үлгілерін келтірейік. Оның конструкциясы 2.1суретте келтірілген.
Сурет 3.1. Белдікті изоляциясы бар үш желім кабельдің конструкциясы
1-ток өткізгіштік желі; 2-желілі изоляция; 3-белдікті изоляция; 4-фаза аралық толтырулар; 5-қорғасынды немесе алюминийлі қабық; 6-броня астына жастықша; 7-екі болат ленталарынан құралған бронь; 8-сыртқы қорғаныш жабыны
ҚГ – қорғаныш жабыны жоқ, қорғасынды қабығы бар мысты желілі кабель;
АҚГ – жоғарыдағыдай, бірақ алюминь желілі;
СКл – мыс желілі және дөңгелек қалайыланған сымдардан тұратын броньдерден құралған кабель (су астында салу үшін қолданылады);
Ц ААБ Шв – ақпайтын құраммен сіңдірілген, алюминий желі мен қабықтан, және ПВХ пластинкасынан жасалған шлангымен жабылған екі болат ленталы броньді, изоляциялы кабель (жерге салу үшін қолданылады);
СБл-В – екі қалайыланған болат лентасынан құралған броьдерден, аз сіңдірілген изоляциясы бар мыс желілі кабель.
20 және 35 кВ кернеудегі күш беретін кабельдерде әр желінің изоляция сыртында өткізгіштік экран мен металды қабық болады. 20 кВ кернеудегі кабельдерді 25 … 400мм2 қимадағы бір желілі және 185мм2 қимадағы үш желілі қылып дайындайды. 35 кВ кернеудегі кабельдерді 120 … 300мм2 қимадағы бір желілі және 120 … 150мм2 қимадағы үш желілі қылып дайындайды, ал дөңгелек сымда броньдер кабельдерді 150мм2 қимада дайындайды.
35 кВ кернеудегі кабельдерді азғантай қимадағы желімдерді қолданбайды, себебі: бұл жағдайда изоляция қалыңдығы үлкен болады, яғни мұндай кабельдерді қолдану үнемсіз болып табылады. Бұл кабельдердегі дөңгелек мыс немесе алюминь желімдердің сыртынан жартылай өткізгіштік ленталардан тұратын экран салады, одан соң сіңдірілген қағаз изоляциясын, қайтадан экран және қорғасынды қабықты салады.
Су астына салатын кабельдің конструкциясы 3.2 суретте көрсетілген.
Сурет 3.2 Су астына салатын бөлек-бөлек қорғасынмен желіленген үш желілі кабельдің конструкциясы.
1-ток өткізгіштік күш; 2,4-жартылай өткізгіштік қағаздан тұратын экран; 3-сіңдірілген қағаз изоляциясы; 5-қорғасынды қабық, сіңдірілген кабельді жіптен толтыру; 7-сымды бронь; 8-сыртқы қорғаныш жабыны;
20 кВ-қа есептелген кабільдердегі изоляция қалыңдығы 6-7 мм құрайды, ол желінің қимасына байланысты, ал 35 кВ есептелген кабельдердегі изоляция қалыңдығы 9 мм құрайды. Бұл кабельдердегі қорғасын қабығының қалыңдығы желі қимасына байланысты және ол 1,4 … 2,8мм құрайды. (Алюминь қабықтары өздерінің қаттылығына байланысты қолануда орын таппады). Бөлектенген қорғасынды желілер арасы кабельді жіппен немесе әйнекті жіппен сіңдірілген затпен толтырылып оралады. Сыртынан оралған фазаларға маталы лента немесе кабельді жіп салынып толтырылады, одан соң қорғаныш жабынмен қоршалады.
20 және 35 кВ кернеудей күш беретін кабельдердің маркілеу үлгілеріне мысал келтірейік:
ОСБ – үш бөлек-бөлек оқшаланған және мыс желілері қорғасындалған, лентілі броньді күш беретін кабель;
А ОСК – үш бөлек-бөлек оқшаланып, алюминьді токөткізгіштік желілері қорғасындалған және дөңгелек сымдардан тұратын броньнен құралған күш беретін кабель.
Төмен және жоғары изоляциялы қысымдағы май толтырылған кабельдер.
Жоғары кернеуге арналған қағазбен сіңдірілген май толтырылған кабельдері тек қана мыс желілерінен және қорғасын немесе алюминь қабықтарынан жасалады. Мұндай кабельдер су астына салу кезінде, ірі қалаларда электрмен қамтамасыз ету жүйелерінде, элекстанциялардағы қуаттылық пен схемалық құрамдарды сыртқа шығаруға үлкен қолданысқа ие.
Электр төзімділікті ұлғайту үшін, изоляцияны қысымның әсерінен аз тұтқырлы маймен сіңдіреді, бұл қысымды көбейтіп, газды қабыршақтардағы ауа түзулуден сақтайды. Артық қысым бойынша изоляциядағы майларды, жоғары және төмен қысымды май толтырылған кабельдерді ажыратады. Төмен қысымды қорғасын қабықты кабельдерде артық қысым 0,025 .. 0,3 МПа, ал алюминийлі гофриленген қабықта 0,025 … 0,5 МПа құрайды. Ал жоғары қысымды кабельде ол 0,11 … 0,16 МПа тең. Отандық практикада төмен қысымды кабельдерде желілердің 120 … 800мм2 қимасымен үш фазалы тізбекте 110 … 220 кВ номиналды кернеуде қолданылады. Ал жоғары қысымды кабельдер, желілердің сол қималармен 110 … 500 кВ кернеуіне есептелінген.
Төмен қысымды кабельдер мысты күйдірілген қалайыланған сымдардан жасалған, дөңгелек желі ортасындағы май арнасы бар бір фазалы консрукцияны құрайды.
Егер кабельдің изоляциясы синтетикалық маймен сіңдірілсе, желінің қалайыланбаған сымын қолдануға болады.
Желінің 120мм2 қимасы ортасында 9мм диметрлі каналға ие болуы керек, 150 … 625 мм2 қималары – 12 мм, ал 800 мм2 қимасы – 14 мм төмен болуы керек.
Қысым әсерінен май каналдан қағазды изоляцияға өте алады. форманың геометриялық тұрақтылығы мен қажетті қаттылығын қамтамасыз ету үшін төмен қысымды май толтырылған кабельдердің желілерін Z-пішіндес қалайыланған сымдардан жасайды (Сурет 3.3).
Майдың еркін өтуін қамтамасыз ету үшін ішкі каналдан изоляцияға, осы каналды түзетін сымдардың бетінен арнайы бедер қояды. Желі сыртынан жартылай өткізгіш қағаз ленталарының бірнешеуінен тұратын электрлі экран және жоғары вольтты кабельді қағаздан изоляция орнатады. Желі бойынша экранға жанасып тұрған изоляция қабатын жоғары вольтты кабельді қалыңдығы 0,08 мм тығыздалған қағаздан, изоляцияның қалған бөлігін – жоғары вольтты кабельді қалыңдығы 0,12 және 0,17 мм тығыздалмаған қағаздан жасайды. Изоляцияны орау кезінде көрші қабаттардағы ленталар бір-біріне сәйкес болып қалмау керек.
Изоляцияның қалыңдығы кабельге есептелгендей, токөткізгіш желінің қимасына және кернеу класына байланысты. 110 кВ кернеуі үшін – 9,6 … 11
мм; 220 кВ кернеуі үшін – 18 … 20,8 мм. Төмен қысымда май толтырылған кабельдер маркасы МН-4 аз тұтқырлы мұнай кабельді майымен сіңдіріледі. Төмен қысымды кабельдің изоциясы сыртынан желідегі экраннан айырмашылығы бар экран салады. Мұндай экранның сыртқы электроөткізгіштік лентасы металданған және перфорирленген болуы тиіс және оны қабыққа металданған бетімен орналастырады. Мұндай кабельдің қабығын мыс қоспалары бар қорғасыннан жасайды (0,03 … 1,05%) және (0,15 … 0,3%) немесе мыс (0,05% дейін), сурьма (0,15% … 0,3%), қалайы (0,35 … 0,5%), және теллур (0,05% дейін), және кабельсіз диаметріне байланысты ол 3 … 3,6мм қалыңдықта болады. Қорғасындалған қабық сыртынан магниттелген материалдан жасалған екі лентадан беріктендіргіш жабын салады. Майтолтырылған кабельдердің алюминь қабықтары токөткізгіштік желінің ху – келген қимасындағы номиналды қалыңдығы 2,5 мм. Диаметрі 45 мм дейін кабельдердің алюминь қабықтарын тегіс қылып жасайды, ал 45 мм көп болса – міндетті түрде гофрирлейді. Төмен қысымда майтолтырылған кабельдер бір желім болғандықтан, осындай үш кабельді төсеу кезінде жоғары вольтты үш фазалы кабельдік желі болып шығады. Төмен қысымды жоғары вольтты кабельдің конструкциясы 3.3 суретте көрсетілген.
Сурет 3.3. Маркасы МНСА төмен қысымды май толтырылған кабельдің конструкциясы: 1-токөткізгіштік желі; 2-жартылай өткізгіш қағаздан экрандар; 3-қағазды изоляция; 4-қорғасынды қабық; 5-сыртқы жабын.
Қағазбен сіңдірілген изоляциялы төмен қысымды май толтырылған кабельдер келесі маркировкаларға ие:
МНСА – беріктенгіргіш жабыны және битумды құрам қабаттарынан тұратын қорғаныш жабыны, полимерлі ленталар мен сіңдірілген кабельді жіптен тұратын, қорғасынды қабығы бар төмен қысымды май толтырылған кабель.
Жерге төсеуге арналған, едәуір дәрежедегі созу күштеріне есептелмеген, механикалық әсерлерден қорғалған.
МНСК – жастықшадан құралған беріктендіргіш жабыны мен дөңгелек болатты мырышталған сымдардан құралған бронмен, битумды құрамнан тұратын сыртқы жабыннан, полимерлі ленталар және сіңдірілген кабельді жіптен тұратын қорғасынды қабықты төмен қысымды май толтырылған кабель су астына төсеуге арналған, яғни айтарлықтай дәредедегі күшке есептелген. Сонымен қатар, сымды бронь, кабельді кеме басқыштарының әсерінен зақымдалудан сақтайды.
МН АШв – ПВХ пластигінен жасалған шлангідегі алюминийді қабықтан тұратын төмен қысымды майтолтырылған кабель. Мекемелер, ғимараттар мен тунельдерге салу үшін арналған, яғни атмосфералық және механикалық әсерлерге есептелген.
Сурет 3.4. МВДТ маркалы жоғары қысымды майтолтырылған кабельдің конструкциясы.
1-кабельдің изоляцияланған фазасы; 2-май; 3-болатты құбыр; 4-антикоррозиялық жабын.
120 дан 700 мм2 кесімді қимасы бар мұндай кабельдердің желілерін дөңгелек формада дайындайды және иілгіштікті ұлғайту үшін 3 мм диаметрде мысты қалайыланған сымдардан бұрайды. Желіні айналып жатқан білікшелерде (вальцах) қысу жолымен нығыздайды. Желіні тығыздау кабельдің сыртқы өлшемін азайтуға мүмкіндік береді (соның салдарынан материалды үнемдеу шамамен 5% болады) және изоляциядағы сіңдірілген құрам мөлшерін азайтып, тіке және еңіс орналастыру кезіндегі оның орын ауысуын шектейді. Егер желі қимасы 625 мм2 тең немесе көп болса, оны төрт немесе алты секторларға бөледі, оларды бір-бірінен бірнеше жартылай өткізгіштік қағазды лента қабаттарымен изоляциялайды.
Желі сыртынан 0,30 … 0,45 мм қалыңдықтағы жартылай өткізгіш ленталарынан экран салады. Осы кезде, желімен изоляция арасындағы майқабыршақтары маймен сіңдірілген қағазбен салыстырғанда аз электрлік беріктігі бола отырып, нолдік кернеудегі электрлік өріс аймағында болады, бұл едәуір дәрежеде кабельдің электрлік парамертлері жақсартады. Сонымен қатар, изоляцияның электрлік беріктігі желі беттерін электрөткізгіш қағаз қабаттарымен тегістеу арқасында ұлғаяды. Экрандау үшін, әдетте арнайы екі түсті қағаз қолданылады, бұл қағаздардың жартылай өткізгіш бетінің бір жағын желі бетіне салады.
Қағаз ленталарынан жасалған, жоғары тұтқырлы изоляциялық маймен сіңдірілген изоляция қалыңдығы кабельдің номиналды кернеуіне тәуелділігі 2.2 кестесінде көрсетілген.
Ресейде стационарлы қондырғыларда энергияны таратумен беріліс үшін оралған 1…6кВ кернеудегі пластмассалы изоляциялы күш беретін кабельдер 1,5…240мм2 қимасындағы мыс және алюминь желілерінен дайындалады. Мұндай кабельдердің желілері дөңгелек немесе секторлы болуы мүмкін. Изоляция ретінде ПВХ пластикат қолданылады, сонымен қатар өздік өшетін және вереканизацияланған полиэтилен қолданады. Изоляция қалыңдығы желі қимасына байланысты 3,4 мм дейін құрайды. Фазааралық толтырғыш ретінде изоляция материалын қолданады. 6кВ кернеудегі үш фазалы кабельдерде белдік изоляция бетінен экструзия немесе ленталарды орау тәсілімен қалыңдығы 0,2 мм, изоляция материалына сәйкес келетін электрөткізгіш материалынан экран орнатылады.