Кабельные линии электропередачи
Зарождение в начале XIX в. техники передачи электроэнергии по изолированным проводникам, получившим впоследствии общее название «кабели», было связано с необходимостью передачи электрических сигналов. Силовые кабелипоявились в конце XIX в. вместе с первыми электрическими генераторами и началом развития электроснабжения. В настоящее время силовые кабельные линии сооружаются в тех случаях, когда строительство воздушных линий нецелесообразно по причинам экономического, архитектурно-планировочного или экологического характера.
Совокупность этих причин в наибольшей степени проявляется при решении вопросов электроснабжения крупных городов и промышленных зон, где в большинстве случаев приходится считаться с необходимостью отчуждения достаточно больших территорий под трассы воздушных линий, а также с экологическими и эстетическими недостатками их сооружения в густонаселенных районах. Поэтому в последние десятилетия для электроснабжения таких районов все шире используются кабельные линии, а в крупнейших городах с целью высвобождения территории для жилищного строительства все чаще ранее сооруженные воздушные линии заменяются кабельными.
Кабельная линия (КЛ) как электроустановка состоит из следующих элементов: собственно силового кабеля (или кабелей), оборудования для соединения и секционирования участков кабеля и присоединения концов кабеля к аппаратуре и к шинам распределительных устройств (кабельная арматура),а также аппаратуры подпитки маслом или газом (для масло- и газонаполненных кабелей). Кабели могут прокладываться не только в земляных траншеях, но и в различных кабельных сооружениях— в коллекторах, туннелях, каналах, блоках, шахтах, в кабельных этажах и двойных полах, по эстакадам и в галереях.
Основными элементами кабеля являются: токопроводящая жила, изоляция и оболочка.
В качестве материалов токоведущих элементовв основном используют медь и алюминий. В последнее время в связи с дефицитностью и высокой стоимостью меди при Uном ≤ 35 кВ преимущественно изготовляются кабели с алюминиевыми жилами.
Электрическая изоляциякабеля предназначена для создания электрически прочного диэлектрического (непроводящего) промежутка между токопроводящими жилами и между жилами и другими заземленными элементами (металлическими оболочками). Изоляция токопроводящих жил традиционных конструкций кабелей может быть реализована с использованием различных электроизоляционных материалов. В настоящее время промышленность выпускает кабели с бумажной пропитанной, пластмассовой и резиновой изоляцией. Последние изготовляются в ограниченном количестве на напряжения до 1 кВ. Производство кабелей с пластмассовой изоляцией в настоящее время расширяется, поскольку они имеют ряд преимуществ по сравнению с кабелями с бумажной пропитанной изоляцией, основными из которых являются простота изготовления, большее удобство монтажа и эксплуатации, а также большие допустимые температуры нагрева в стационарных режимах, при перегрузках и коротких замыканиях.
Бумажная электрическая изоляция кабелей с номинальным напряжением до 35 кВ для увеличения электрической прочности пропитывается составами различной вязкости. При этом различают кабели, пропитанные нормально, обедненно и нестекающим составом. При Uном ≥ 110 кВ вязкая пропитка не обеспечивает требуемой электрической прочности изоляции при экономически приемлемых габаритах кабеля. Поэтому для таких кабелей увеличение электрической прочности достигается заполнением бумажной изоляции маслом или газом под давлением. В первом случае кабели получили название маслонаполненных, во втором — газонаполненных.
Защита бумажной электрической изоляции кабелей от увлажнения при хранении и в процессе монтажа и дальнейшей эксплуатации линии обеспечивается наложением металлических оболочек.Кабели с такой изоляцией в нашей стране изготовляют в свинцовых и алюминиевых оболочках. В последнем случае оболочка может выполняться гладкой или гофрированной (для обеспечения требуемой гибкости). Неметаллические оболочки (из пластмассы или резины) применяются для кабелей с синтетической или резиновой изоляцией.
Представление о конструкции кабеля можно получить, рассмотрев рис. 3.16.
Рис. 3.16. Трехжильный кабель 10 кВ с бумажной изоляцией:
1 – многопроволочная секторная токопроводящая жила; 2 – бумажная электрическая изоляция; 3 – свинцовая оболочка; 4 – защитный покров свинцовой оболочки (подушка под броней); 5 – броня из двух стальных лент; 6 – наружный защитный покров, из хлопчатобумажных лент, пропитанных асфальто-битумным составом.
Три изолированные бумажными лентами секторные жилы заключены в герметичную бесшовную свинцовую оболочку, поверх которой имеется ленточная броня (для защиты оболочки от механических повреждений) и наружный покров, защищающий броню и оболочку от воздействия внешней среды.