2. Проекти на кабелни линии
2.1. Главна информация
Кабелна преносна линия (CL) се състои от един или повече кабели и кабелни фитинги за свързване на кабели и за свързване на кабели към електрическо оборудване или шини на разпределителна уредба.
За разлика от въздушните линии, кабелите се полагат не само на открито, но и на закрито, в земята и във водата. Следователно CR са изложени на влага, химическа агресивност на водата и почвата, механични повреди по време на земни работи и разместване на почвата при проливни дъждове и наводнения. Конструкцията на кабела трябва да осигурява защита срещу посочените влияния.
Според номиналното напрежение кабелите се разделят на кабели за ниско напрежение (до 1 kV), кабели за средно напрежение
(6…35 kV), кабели за високо напрежение (110 kV и повече). Според вида на тока се разграничават AC и DC кабели.
Кабелите се изработват като едножилни, двужилни, трижилни, четирижилни и петжилни.
Кабелите за високо напрежение се изпълняват като едножилни; двужилни - DC кабели; трижилни - кабели средно напрежение.
Кабелите за ниско напрежение се произвеждат с до пет жила. Такива кабели могат да имат един, два или три фазови проводника, както и нулев работен проводник N и нулев защитен проводник PE или комбиниран нулев работен и защитен проводник PEN.
Според материала на проводимите жила, кабелите с
алуминиеви и медни проводници. Поради недостига на мед най-широко приложение намират кабелите с алуминиеви проводници. Като изолационен материал кабелна хартия, импрегнирана с маслен колофон, пластмаса и
каучук . Има кабели с нормална импрегнация, обеднена импрегнация и импрегнация с некапещ състав. Кабели собеднена или нетечна импрегнация се полага по трасе с голяма денивелация или по вертикални участъци от трасето.
Кабелите за високо напрежение са пълни с масло или газ. При тези кабели хартиената изолация е пълна с масло или газ под налягане.
Защитата на изолацията от изсъхване и проникване на въздух и влага се осигурява чрез поставяне на херметична обвивка върху изолацията. Защитата на кабела от възможни механични повреди се осигурява от броня. За защита от агресивността на външната среда се използва външно защитно покритие.
2.2. Кабели до 35 kV
Най-широко приложение в електрозахранващите системи имат кабелите за номинално напрежение до 35 kV включително. На фиг. 2.1,а е показано напречно сечение на кабел с напрежение 6,10 kV. Общ изглед на такъв кабел е показан на фиг. 2.1б.
Проводниците 1 са сегментирани, за да придадат на кабела цилиндрична форма. Кабелните сърцевини, като правило, са многожични, за малки секции - монолитни. Всяка жила има собствена фазова изолация 2. И трите жила имат ремъчна (обща) изолация 3. Пълнители 8 служат, подобно на сегментирани жила, за да придадат на кабела цилиндрична форма. Херметичната обвивка 4 служи за защита на изолацията на кабела от изсушаване и проникване на влага. Възглавница 5 служи за защита на херметичната обвивка от механични повреди от броня 6, която предпазва кабела от механични повреди. Външният защитен капак 7 предпазва стоманената броня от агресивността на външната среда.
Допълнителното укрепване на фазовата изолация чрез обща (ремъчна) изолация се обяснява по следния начин. Кабелните мрежи с напрежение 6,35 kV работят с изолирана неутрала и могат да работят дълго време в режим на затваряне на една фаза към земята. При нормална работакабел, напрежението между всяка фаза и земята (метална запечатана обвивка) е равно на фазовото напрежение, а напрежението между фазите е линейно.
Ориз. 2.1. Проектиране на кабели за напрежение 10 kV
Ако приемем, че няма ремъчна изолация, между фазите имаме двоен слой фазова изолация, предназначен за мрежово напрежение, а между фазата и земята - един слой изолация, предназначен за фазово напрежение.
Когато една фаза е късо към земята, напрежението на тази фаза става нула и напреженията спрямо земята на другите две фази се увеличават до напрежение линия-линия. Следователно изолацията на всяка фаза по отношение на земята трябва да се извърши не за фаза, а за линейно напрежение. При наличие на обща изолация на колана това не е необходимо. Между жилата има два слоя фазова изолация, предназначени за мрежово напрежение, между сърцевината и земята - също два слоя изолация (фазов изолационен слой и изолационен слой на колана), предназначени за мрежово напрежение.
Електрическото поле на кабел с обща метална обвивка не е еднородно (фиг. 2.1, c). Силовите линии имат различни ъгли на наклон към слоевете хартиена изолация. Електрическата якост на изолацията от ламинирана хартия в надлъжна посока е с порядък по-малка, отколкото в напречна посока. С относително малък
напрежения (до 10 kV) все още е възможно да се направи икономически изгодна кабелна конструкция. При напрежения над 10 kV увеличаването на дебелината на изолацията на нехомогенността на електрическото поле става икономически нецелесъобразно.
Кабелите за напрежение 20.35 kV се изработват с отделно оловни или отделно екранирани проводници (фиг. 2.2, а). Жилата на кабел 1 са кръгли. Всяка фаза на кабела върху хартиената изолация на фаза 2 има своя собствена оловна обвивка 3 или слойтънка перфорирана медна или метализирана хартия. Междуфазното запълване с кабелна прежда 4 осигурява на кабела цилиндрична форма. Бронята от стоманена тел 5 и външният защитен капак 6 изпълняват същите функции като кабелите 6. 10 kV.
Отделна оловна обвивка или отделен екран за всяко ядро създава еквипотенциални повърхности около изолацията на всяко ядро и следователно изравнява електрическото поле и го прави радиално по отношение на изолационните слоеве (фиг. 2.2, b). Дебелината на фазовата изолация е по-малка, отколкото би се изисквало при неравномерно електрическо поле, конструкцията на кабела е икономически осъществима.
Ориз. 2.2. Проектиране на кабели за напрежение 20…35 kV
Обозначението на кабела отразява материала на жилата, изолацията, наличието на определени защитни обвивки, номиналното напрежение на кабела, броя и напречните сечения на тоководещите жила. В табл. 2.1 показва декодирането на основните букви, използвани при маркировката на кабела.
Наличието на буквата С (първата колона на таблица 2.1) означава импрегниране на хартиена изолация с неоттичащ церезин. Нормалната импрегнация не е отбелязана.
Буквата A (втората колона) показва, че кабелните жила са направени от алуминий. Медните проводници не са посочени в маркировката на кабела.