Кабели на напряжение 35 кВ следует испытывать на надежность. Испытания проводят в воде, содержащей 0,5% NaCl. При испытаниях образцы кабеля помещают в стальную трубу с уплотнительными фланцами, заполненную водой при давлении 2 МПа (20 атм). Образцы соединяют последовательно в кабельную линию и подвергают воздействию 200 циклов нагрева и охлаждения с приложением между жилой и экраном переменного напряжения 35 кВ. Испытательный цикл состоит из нагрева током по жиле до длительно допустимой температуры 90 °С, выдержки при установившейся температуре в течение 4 ч. Температура нагрева в последних 20 циклах повышается до максимально допустимой температуры 130 °С. После воздействия 200 циклов образцы кабеля должны выдержать испытание постоянным напряжением 175 кВ в течение 10 мин. Кроме перечисленных конструкций в России выпускают также силовые кабели с пластмассовой изоляцией специального назначения, например кабели с изоляцией из вулканизированного полиэтилена на напряжение 1 и 6 кВ для гермозоны атомных электростанций, предназначенные для работы при температуре окружающей среды от -50 до +60 °С, влажности окружающей среды 90% и уровне радиации 0,1 Гр/ч. Эти кабели трех- или четырехжильные (марки ПвБВнг, ПвВнг -- бронированные или без брони), имеют оболочку из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести, не распространяющего горение. Для подводной прокладки выпускают кабели на 1 и 6 кВ трех- четырехжильные, имеющие изоляцию из вулканизированного полиэтилена, броню из круглых стальных оцинкованных проволок и защитный полиэтиленовый шланг (марка ПвКШп). Кабель на напряжение 35 кВ для подводной прокладки имеет более сложную конструкцию: круглая медная жила; полупроводящий экран толщиной 1 мм; эмиссионный слой толщиной 0,4 мм; изоляция из вулканизированного полиэтилена толщиной 7 мм; полупроводящий экран 1,2 мм; экран из наложенных продольно двух медных поперечно гофрированных лент толщиной 0,25 мм, скрепленных лавсановой лентой оболочка из поливинилхлоридного пластиката или каспалона (марки ПвВ или АПвВ). В отечественной практике кабели с пластмассовой изоляцией обычно маркируют по следующему принципу. Первая буква А указывает на то, что жила алюминиевая, медные жилы не маркируют. Вторая буква означает материал изоляции (П -- полиэтилен, В -- поливинилхлорид), при этом в маркировке может быть указание на вид полиэтиленовой или поливинилхлоридной композиции.
Например, индекс Пс означает применение для изоляции самозатухающего полиэтилена, Пв -- вулканизированного и т.п. Следующие буквы П и В означают наличие шланга из полиэтилена (П), поливинилхлорида или каспалона (В). Алюминиевая оболочка обозначается буквой А, стальная -- буквами СТ. Тип защитных покровов и брони обозначают буквами Б, БГ и т.д. Например, кабель на напряжение 6 кВ может иметь марки АВВБ, ВВБ, АПВБГ и т.д. За рубежом кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение от 6 до 35 кВ изготовляют как в одножильном, так и в трехжильном исполнении, хотя наиболее широко применяют одножильные кабели, которые более экономичны. Трехжильный кабель такого типа показан на рис. 3.2.2. В качестве экрана обычно используют медную ленту. Иногда применяют также комбинацию обмотки медной ленты с медной проволокой, наложенной поверх медной ленты по спирали. В некоторых конструкциях экран образуют медные проволоки, наложенные, например, волнистой обмоткой, поверх которых накладывают медную ленту методом обмотки. Междужильное заполнение изготовляют из какого-либо термопластичного материала или из полиэтилентерефталатных волокон.
Рисунок 2. Трехжильный кабель с пластмассовой изоляцией на напряжение 6-35 кВ: 1 -- жила; 2 -- центральное заполнение; 3 -- электропроводящий экран по жиле, 4 -- изоляция из сшитого полиэтилена; 5-- электропроводящий экран по изоляции; 6-- проводящая лента; 7-- металлический экран; 8-- междужильное заполнение; 9-- оболочка, 10 -- броня; 11 -- наружная оболочка
2. Силовые кабели с резиновой изоляцией
Основным преимуществом кабелей с резиновой изоляцией является их гибкость, позволяющая при прокладке допускать меньшие радиусы изгибов. При этом по электрическим параметрам такие кабели значительно уступают силовым кабелям с пропитанной бумажной или пластмассовой изоляцией. Вместе с тем, изоляционные оболочки кабелей с течением времени теряют свои эластичные свойства; физико-механические и электрические параметры их снижаются из-за старения резины. Старение резины может происходить под воздействием различных факторов (высокая температура, наличие озона, кислорода, света и т.д.) и является следствием окислительной деструкции содержащегося в резине каучука. Все это не позволяет в настоящее время выпускать кабели с резиновой изоляцией на высокие напряжения. В частности, на практике максимальные рабочие напряжения кабелей с резиновой изоляцией не превышают 35 кВ, хотя отдельные зарубежные фирмы и выпускают кабели с изоляцией из этиленпропиленовой резины на напряжения 66 и 110 кВ.
Как показывают исследования, причиной пробоя кабелей с резиновой изоляцией является разрушение резины озоном, возникающим в кабеле при ионизации воздушных включений. По этой причине для создания кабелей высокого напряжения крайне важно применять полупроводящие экраны на жиле и изоляции, а также озоностойкие резины.
Наиболее перспективными резинами для кабелей высокого напряжения являются резины на базе бутилкаучука и этиленпропиленового каучука.
Силовые кабели с резиновой изоляцией, выпускаемые в России, предназначены для неподвижной прокладки в сетях переменного напряжения 660 В или переменного и постоянного напряжения 1, 3, 6 и 10 кВ.
Кабели имеют медные или алюминиевые токопроводящие жилы круглой формы сечением от 1 до 500 мм2. Изоляция выполняется из изоляционной резины; поверх изолированных жил накладывается оболочка из свинца, поливинилхлорида или шланговой резины. При крайне важности кабели имеют упрочняющие покровы и защитные покровы обычной конструкции.
Учитывая зависимость от типа применяемой резины длительная рабочая температура кабелей составляет 65 и 90°С.
В зависимости от типа применяемых материалов морозостойкость кабелей находится в пределах от -10 до -60°С.
Специфические характеристики силовых кабелей с резиновой изоляцией, особенно их повышенная гибкость обусловливают их дальнейшее совершенствование и развитие. Сегодня вопрос о замене таких кабелей кабелями с пластмассовой изоляцией не должна быть решен положительно.
Срок службы гибких силовых кабелей по сравнению со сроком службы кабелей для стационарной прокладки (20-25 лет) значительно меньше (3-5 лет).
Заключение
кабель напряжение изоляция пластмассовый
Технико-экономические исследования показывают, что высокотемпературные сверхпроводящие кабели будут более эффективными по сравнению с другими видами электропередачи уже при передаваемой мощности более 0,4 -- 0,6 ГВ·А в зависимости от реального объекта применения. Высокотемпературные сверхпроводящие кабели предполагается в будущем использовать в энергетике в качестве токопроводов на электростанциях мощностью свыше 0,5 ГВт, а также глубоких вводов в мегаполисы и крупные энергоемкие комплексы. При этом необходимо реально оценивать экономические аспекты и полный комплекс работ по обеспечению надежности таких кабелей в эксплуатации.
Однако следует отметить, что при строительстве новых и реконструкции старых КЛ необходимо руководствоваться положениями ПАО «Россети», согласно которым на КЛ запрещено применять:
· силовые кабели, не отвечающие действующим требованиям по пожарной безопасности и выделяющие большие концентрации токсичных продуктов при горении;
· кабели с бумажно-масляной изоляцией и маслонаполненные;
· кабели, изготовленные по технологии силанольной сшивки (силанольносшиваемые композиции содержат привитые органофункциональные силановые группы, и сшивание молекулярной цепи полиэтилена (ПЭ), приводящее к образованию пространственной структуры, в этом случае происходит за счет связи кремний-кислород-кремний (Si-O-Si), а не углерод-углерод (С-С), как это имеет место при пероксидном сшивании).
Литература
1. Учебник «Конструкционные и электротехнические материалы», под ред. В.А.Филикова, 1990г.
2. Учебник «Электроматериаловедение», под ред. Н.Г.Дроздова и Н.В.Никулина, 1973г.