Жоғарғы кернеулі күштік кабельдің оқшауламасы

Ауа желілеріне қарағанда, кабельдік желілер қымбат, сондықтан олар қаланың аса құрылысты аудандарында, өнеркәсіптік орындар территориясында, яғни ауа желілерін қолдану мүмкін емес жерлерде қолданылады.

Кабельдің талсымдары бір-бірінен және сыртқы металдық қаптан, механикалық және электрлік беріктігі күшті, оқшаулағыш материал қабаты арқылы оқшауланады. Оқшаулағыш материал ретінде көбінесе талсымға тығыз қапталған және минералды маймен сіңдірілген кабельдік қағазды қолданады.

Талсымға қағаздың тығыз қапталуының (оралуы) қалыңдығы 2 - 17 мм және ені 10 - 30 мм болады. Механикалық берік қағаз таспаларының қолдануымен іске асады. Сіңдірілу алдында қағаз оқшаулама сіңдірілу процесінде құрғатылуы керек, ол процесс вакуумда 120 - 130⁰С температурада жүргізіледі. Майдың орнына жоғары қысымды газды пайдалануға болады.

35 кВ дейінгі кернеуде күштік жоғары вольтті кабельдер көбінесе үш талсымды болады, 110, 500 кВ және одан да жоғары кернеуде бірталсымды болады. Қағаз майлы оқшауламаға жұмыс кернеулері, коммутациялық және кейде (егер кабель ауа тораптарымен жалғанса) импульстік асқын кернеулер әсер етеді. Кабель оқшауламасының тесілуі жылулық және ионизациялық құбылыстардан болады және кабельдік оқшауламада рұқсат етілген жұмыс кернеуліктерін арттыру үшін келесі әдістер қолданылады:

- кернеуліктің жергілікті жоғарылауынан сақтайтын өткізгішті немесе жартылай өткізгішті экрандарды қолдану арқылы өрісті реттеу;

- әр талсымның оқшауламасының бетінде меншіктік металдық қаптарды немесе метализацияланған қағаздан жасалған экранды қолдану, сонымен қатар бірталсымды кабельдерді жасау. Бұл шараларды радиалды өріске әкеледі, яғни белдеулік оқшауламасы бар үш талсымды кабельдерде болатын беріктікті төмендететін өрістің тангенциалды құраушысын жоғалтады;

- оқшауламаны градирлеу кабель талсымдарындағы кернеулікті төмендетеді немесе оқшауламаның қалыңдығын азайту арқылы оқшауламаның қалыңдығы бойымен кернеулектің бірқалыпты таралуын қалыптастырады. Кабельдердегі оқшауламаны градирлеу, тығыздығы мен қалыңдығы әртүрлі қағаздардың көмегімен іске асады. Жұқа және тығыз қағаздың диэлектрлік беріктігі жоғары болады және талсымға жақын қабаттарға оралады. Келесі қабаттар арзан және диэлектрлік беріктігі төмен қағаздан жасалады. Үшқабатты градирлеу арқылы кернеуі 110 кВ кабельдің майқағаз оқшауламаның 16,8-мм-ден 12,6-мм-ге дейін қалыңдығын азайтуға болады;

- ионизациялық процестердің жүруін қиындататын және қағаз-май немесе қағаз-газды оқшауламаның электрлік беріктігін біршама жоғарылататын қысымды жоғарылату, сонымен қатар тесіп өту кернеуінің кернеуді түсіру уақытына тәуелділігін төмендетеді (азайтады) және жоғары деңгейде оқшауламаның электрлік беріктігін тұрақтандырады. Компаундпен немесе маймен сіңдірілген кабельдік оқшауламаның ионизациялық процестерінің жүруі газдық қосылыстарда аз интенсивтіліктің разрядынан немесе май қабыршақтарының жекелей (жарым-жартылай) деформациясына әкеліп соғады және сіңдірілген кабельдерде газдық қуыстар мен көбіктер пайда болады. Кабельдер тұрғысында конструктивті айырмашылықтар болады.

Компаундпен, тұтқырлықпен сіңдірілген кабельдер. Бұл кабельдерде оқшаулатқыш май - канифольді компаундпен сіңдіріледі. Майға канифольді қосу (1-3% майдың көлемі) сіңдіретін салмақтың құбырлығын арттырады, ол кабельдің ұштарынан компаундтың ағып кетуінен және иілмелі трассалардағы кабельдерде компаундтың артық ағуынан сақтайды.

Қағаз таспаларының саңылауы 1,5-3,5 мм спираль бойынша кабель талсымына тығыз бұрылады (оралады), ал саңылаулар кабель иілген кезде таспаны жырылудан сақтайды. Саңылаудағы майдың беріктігі қағаз беріктігінен кіші болады, сондықтан саңылаулар қабаттасудан сақтану керек.

Кернеуі 15 кВ-тан аспайтын үш фазалы кабельдер әрдайым белдеулік оқшауламамен орындалады. Кабельдің қимасын жақсырақ пайдалану үшін кабель талсымдары секторлық форманы қайталайтын фазалық оқшаулама үстінен барлық талсымдар белдеулік оқшауламамен қапталады.

Оқшауланған талсымдар арасындағы аралық төмен пробалы оқшауламамен толтырылады. Белдеулік оқшауламаның үсті герметикалық қорғасынды немесе алюминийді қабықпен және болат таспаларынан немесе сымдарынан жасалған сақтандырғыш сауытпен қапталады. Сауыт битумдық қоспа және сіңдірілген жіптің көмегімен тоттан сақтандырылған.

20 және 35 кВ кернеулерде жеке қорғасындалған немесе экрандалған талсымдары бар кабельдер қолданылады. Бұл кабельдерде (8.1 суретті қараңыз) радиалды өріс пайда болуы үшін және көпсымды дөңгелек (домалақ) талсым өрісінің жергілікті күшеюінің болдырмау үшін талсымның (1)және фазалық оқшауламаның (3) үстінен фолгадан немесе метализацияланған қағаз таспасынаң жасалған экрандар 2,4 қапталады. Белдеулік оқшауламасы бар кабельдерге қарағанда радиалды өріс кабель оқшауламасындағы кернеуді екі есеге дейін арттыруға мүмкіндік береді. Белдеулік оқшауламасы бар кабельдермен салыстырғанда жеке қорғасындалған талсымды кабельдердің тоқтық жүктемесі 10-20% артық болады.

8.1 Сурет– Жеке қорғасындалған кернеуі 35 кВ үш орамды кабелдің орындалуы

Кернеуі 3-35 кВ компаундпен, құбырлықпен сіндірілген қалыпты кабельдерді деңгей айырмасы 10-15м тік жүретін немесе ұзақ, өте иілген трассаларда қолдануға болмайды, өиткені сіңдірілген салмақ ағып кетеді де, кабель қабығы бүлінеді. Мұндай кабельдер жоғары температурада ағып кетпейтін битумдық қоспамен немесе синтетикалық смола негізіндегі қоспамен сіңдірілген қағаздан да жасалады.

Маймен толтырылған кабельдер. Кернеуі 110 кВ және одан да жоғары кабель талсымдарының қағаз оқшауламасы, кабельді артық қысымда болатын тұрақтылығы мен газ төзімділігі жоғары, таза газсыздандырылған маймен сіңдіріледі. Май толтырылған кабельдер әрдайым бірталсымды болып және майдың қысымына байланысты төмен ( р_изг 1 ати дейін ) орта ( р_изг=3-5 ати ) және жоғары ( р_изг=10-15 ати) қысымды болады.

Май оқшауламаға талсым ортасындағы май каналынан саңылаулар арқылы өтеді. (кернеуі 220-500 кВ жоғары қысымды кабелдерде). Май толтырылған кабелдің құрылысы 8.2 суретте келтірілген.

8.2 Сурет – Май толтырылған кабель

1 - майөткізгіш жүйе, 2 - сым, 3 және 5 - жартылай өткізгіш қағаздан орындалған экран, 4 -оқшаулама, 6 - қорғасын қабы, 7 - күшейткіш және қорғаушы қаптар. Сурет 8.2 – Май толтырылған кабель кернеуі 110-220 кВ маймен толтырылған орта қысымды кабель. Төмен температураларда ( 0⁰ С- тан төмен) май толтырылған кабельдің сипаттамалары нашарлайды, өйткені жоғары тұтқырлықта сіңу нашарлайды. Бұл май толтырылған кабельдердің солтүстік аудандарда қолдануын қиындатады.

Қысымды майы немесе газы бар болат құбырларындағы кабельдер. Бұл кабельдерді май толтырылған кабельдермен салыстыруға болады және олар 110-500 кВ кернеуде де қолданады. Құбырдағы майдың қысымы 15 ати - ге дейін (8.3 Сурет – Болат түтіктегі май толтырылған кабель).

Сурет 8.3 – Болат түтіктегі май толтырылған кабель

Алдын ала вакуумдалған және құрғатылған 2 ішінде үш оқшауланған фаза (5) тартылады. Кабель диаметірімен салыстырылғанда диаметрі 2,6-2,8 есе үлкен құбыр оқшауланған қабатты жақсы сақтандырады, сондықтан кабельдің қабығы жеңілдетіліп жасалады. Жартылай өткізгішті қағаз экранының үстінен екі перфоаридтелген мыс таспалары 4 (жүргізіледі) қапталады. Құбырға тарту кезінде кабель бүлінбеу үшін мыс таспаларына мыстан немесе қоладан жасалған жартылай домалақ сымдар (1) спираль түрінде қапталады. Монтаждан кейін құбыр оқшауламаны (6)сіндіретің маймен (3) толтырылады. Құбырдағы қысымды бір-бірінен 10-15км қашықтықта орналасатын сорғы станциялары автоматты түрде ұстап тұрады.

Газ толтырылған кабельдер. Бұл кабельдер кернеуі 35 кВ және одан да жоғары қатты иілмелі трассаларда кең қолданылады. Бір талсымды кабельдің құрылымы май толтырылған кабелдің құрылымына ұқсас. Құрғатылған азот немесе 20% элегаз қосылған азот қысым берілгенде талсым ортасындағы өткізгіш арнаны толтырады және сіңдірілген оқшауламаға өтіп кетеді. Газ қысымы оқшауламаның электрлік беріктігін жоғарылатады және ионизациялық процестердің жүруін қиындатады. Төмен (р = 2 ати дейін), орташа (р =3-6 ати) және жоғары (р = 12-15 ати) қысымды кабельдер қолданылады. Кабельдердегі қысымды арнайы муфталар арқылы біріктірілген сығылған газға толтырылған балондар автоматты түрде ұстап тұрады. Мұнда арматура май толтырылған кабельдермен салыстырылғанда қарапайым және арзан болады. 35 кВ кернеуге сонымен қатар үшталсымды кабельдер шығарылады. Газ өткізгіш арналар (1) қорғасын қабығы (3) жанындағы талсымдар (2) арасында орналастырылады.

Резеңке және пластмасс оқшауламалы кабельдер кеңінен қолданылады. Бұл кабельдердің оқшауламасындағы кернеуліктері үлкен емес, 2-2,3 кВ/мм дейін, 35 кВ кернеуге дейін шығарылады. Полиэтиленді кабельдер жеңіл және ылғал өткізбейтін қапты керек етпейді, полиэтиленнің жоғары меншікті кедергісі және диэлектрлік шығындары аз болады.

Полихлорвинил және резеңке оқшауламасы бар кабельдер 6 кВ кернеуге дейін шығарылады және полиэтиленді оқшауламасы бар кабельдермен салыстырғанда электрлік сипаттамалары нашар. Кабелдік муфталар. Кабелдің жеке бөліктерін (участкілерін) бір-бірімен жалғастыру соңғы кабелдік муфталар арқылы жүзеге асады. Олар кабелді қою кезінде жасалынады. Компаундпен сіңдірілген кабельдер үшін, жалғастырушы муфталар кабельдің қабығына герметикалық дәнекерленген сырты металл қаппен дайындалады. Тылсымды оқшамалама сіңдірілген оқшауламалы қағазды бұрау (орау) арқылы жүзеге асады. Оқшауланған талсымдар мен корпус арасындағы кеңістік битумдық мастикамен және эпоксидті смоламен толтырылады. Талсымдардың гильзалық қосылулары престеледі. (опрессовываются).

6 - 10 кВт кернеуге дайындалған соңғы кабельдік муфталар битумдық компаундпен толтырылған металдық воронка немесе перчатка түрінде жасалады.

Бекітілген және жартылай бекітпелі жалғастырушы муфталар жоғары қысымды герметикалық және электрлік беріктікті сақтау керек, сондықтан май мен газ толтырылған кабельдерде олардың құрылымы өткерме оқшаулатқыштардың құрылымына ұқсас келеді.

Дебиеттер тізімі

1. Богородицкий Н.П., Пасынков В.В., тареев Б.М. Электротехнические материалы. – М.: Энергия, 1985. – 304с.

2. Дмитриевский В.С. Расчет и конструктирование электрической изоляции. - М.: Энергоиздат, 1985. – 304с.

3. Алиев И.И., Казанский С.Б. Кабельные изделия. - М.: Радиософт, 1985. – 304с.

4. Бернштейн Л.М., Изоляция электрических машин общепромышлен- ного применения. – М.: Энергия, 1971. – 367с.

5.Серебряков А.С. Электротехническое материаловедение. Электроизоля-

ционные материалы. - М.: Маршрут, 2005. – 280 с.

6. Козырев Н.А. Изоляция электрических машин. – Л.: Госэнергоиздат, 1962. – 264с.

7. Бекмагамбетова К.Х. Электротехническое материаловедение: Учебное пособие. – Алматы: Изд – во «Ғылым», 2001.- 275 с.

Мазмұны

Кіріспе.......................................................................................................................31.

№ 1 дәріс. Электрлік оқшаулаулағыш. Электротехникалық бұйымдар мен конструкциялардың

өндірісіндегі электроқшаулағыш заттардың мағынасы......................................6

2. № 2 дәріс. Электрлік оқшауламаның жұмыс істеу шарты .............................11

3. №3 дәріс. Механикалық кернеу. Басқа әсерлер...............................................16

4. №4 дәріс. Изоляторларды ( оқшаулағыштарды) топтастыру. Олардың талаптары мен технологиясы.................................................................................21

5. № 5 дәріс. Электрлік машиналардың оқшауламасы және оларға қойылатын

талаптар....................................................................................................................26

6. №6 дәріс. Трансформаторлардың оқшауламалары және оларға қойылған

талаптар....................................................................................................................317.

№7 дәріс. Конденсаторлардың оқшауламасы және оларға қойылатын

талаптар. Кабельдер мен сымдардың оқшауламалары.......................................35

8. №8 дәріс. Күштік кабельдер. Топталуы және жіктелуі..................................39

Әдебиеттер тізімі.....................................................................................................45