鉛套紙絕緣電纜密封套高壓電力電纜
電力電纜用於該地區的電力傳輸和分配,並通過集電器為其供電。
儘管電纜的安裝成本高於架空線路,但它們越來越多地被用作首選解決方案。如今,高壓電纜主要在 380 kV、110 kV、35 kV、20 kV、10 kV 和 400 V 電壓等級下運行。
雖然今天幾乎只生產塑料絕緣電纜 交聯聚乙烯護套,經典的高壓電纜就是所謂的紙電纜。
XLPE 電纜在 1980 年代之前開始廣泛鋪設,儘管在一些國家這一過程開始得較晚。該電壓等級的一個特別顯著的特點是可供選擇的聚合物電纜類型種類繁多。
紙絕緣電力電纜(左)與 XLPE 電纜
浸漬紙絕緣電力電纜
紙絕緣鉛電纜在 400 V 至 35 kV 的電壓等級下具有幾乎相同的基本結構。自 19 世紀末第一個電力系統問世以來,它們就被用於電力傳輸。
20世紀鉛套鎧裝供電電纜
對於高達並包括 35 kV 的工作電壓,根據敷設條件,此類電纜在鉛護套和鎧裝中採用油松香浸漬電纜紙絕緣製成。
鋪設在用於採礦和製造業以及農業的船舶上的電纜和電線主要由橡膠或塑料絕緣材料製成,軟管由橡膠或 PVC 製成。
電力電纜按芯數區分:一芯、二芯、三芯和四芯。導體可以是單線或多線,形狀可以是圓形、扇形、分段和橢圓形。
如上所述,19 世紀末出現了電壓高達 6 kV 的三線電纜。起初是用圓形銅線,線材上有一層厚厚的浸紙絕緣,在絞合在一起的絕緣線上有一層相同厚度的普通(帶)絕緣層的電纜,即在引線下鞘。
1927 年 Kabelwerke Brugg 廣告中的鉛電纜示例。
1928 年在德國敷設 30 kV 電纜。
電力電纜的發展方向是提高電纜的工作電壓和運行的可靠性,但不是通過進一步增加絕緣層的厚度,而是通過提高絕緣電纜的質量和改進使用電纜中的材料。
電纜經濟指標的提高,即最重要的是,其價格的降低取決於基本材料的節省,因為它們得到了更好的利用和技術流程的改進(減少了生產週期,減少了生產中的廢料和廢品)。
在 1920 年代,多芯電力電纜中的圓形導體被分段和扇形導體所取代,因為此時電纜生產水平已大大提高,以至於可以使用高達 10 kV(含)的非圓形導體生產可靠的電力電纜.
浸漬紙電力電纜的主要類型是扇形電纜。
這種電纜在每根線芯上都有一層絕緣層(相絕緣),在三根絕緣線芯絞合在一起(帶絕緣)上有一層公共絕緣層。這種電纜稱為帶絕緣電纜,或根據電場類型稱為帶絕緣電纜。它,具有非徑向場的電纜,以及浸漬類型 - 具有粘性浸漬的電纜。
為了指定這種類型的電纜,根據屏蔽和外殼的類型使用符號(品牌),例如:
- SG — 無鎧裝電纜和導線帽,
- CA——在鉛護套上塗一層瀝青,
- SB — 導線上方是兩條鋼帶的鎧裝和一層浸有瀝青的電纜紗線(黃麻),
- SBG — 與之前的設計相同,但保險槓上沒有黃麻覆蓋物,
- OP 和 SK — 帶扁線或圓線鎧裝的電纜。
品牌的第一個字母表示有外殼,最後一個字母表示保護套的類型。
為了通過減小多芯電力電纜(二芯、三芯和四芯)的直徑來節省鉛,電纜的導體不是圓形的,而是扇形或段形的。
扇形導體的三芯電纜比相同截面的圓導體電纜的直徑大約小 15%。在三芯電纜中引入扇形導體所節省的鉛量估計平均為 20%。
三相電纜的導體可以是橢圓形接近橢圓形。這種靜脈形狀的優點是橢圓形靜脈沒有扇形靜脈那樣的尖角。
在35kV高壓電纜中使用橢圓形導體,可以對電纜絕緣層中浸漬成分的熱變化提供一定的補償,從而提高電纜質量。
電纜廠製造電力電纜絕緣層的主要絕緣材料是電纜紙和閱讀劑。
電纜紙層的浸漬是為了用礦物油或其他一些電連接更強的浸漬化合物來代替紙中和紙帶層之間的空氣。
紙的作用不僅是保持浸漬化合物。電纜絕緣層中紙的存在使得可以獲得絕緣層,其斷裂強度比浸漬混合物的斷裂強度高約3倍。
用於生產電力電纜絕緣層的電纜紙必須具有一定的機械性能,以確保紙帶在電纜芯上緊密重疊,正確實施浸漬工藝所需的物理性能,並且不得含有雜質,這降低了浸漬後紙張的電性能。
20和35 kV帶絕緣電纜的結構不能提供足夠的運行可靠性,主要是由於電場的非徑向性導致電纜絕緣中存在切向梯度分量。
對於此電壓,應用了一種結構,該結構將三個鉛脈擰成一個普通的帶狀鎧裝,通常由品牌 OSB 指定。該設計於 1923 年由 A. Yakovlev 和 S. M. Bragin 首次提出。
電壓高於 20 kV 的高壓電纜一直作為單芯電纜生產,即具有徑向電場,因為在這種情況下,電纜在高壓下的可靠性尤為重要。
對於 110 和 220 kV,它們主要用於 充油電纜 其主要特點是這種電纜的紙絕緣層浸漬有低粘度礦物油,在電纜中產生的超壓作用下,它很容易沿著電纜的中心空芯移動。
當電纜的溫度發生變化時,自由移動的油可以在電力設備的幫助下補償絕緣層體積的溫度變化,這在具有粘性浸漬的電纜中導致空隙的形成和破壞。
中空芯的存在使得在生產中乾燥和饋送電纜成為可能,因此其中幾乎沒有氣泡和氣體夾雜物殘留。
生產中,電纜纏繞在捲筒上,在一定的正壓下連接到專用油箱中。得益於此設備,即使溫度發生顯著變化,電纜中也不會形成氣體夾雜物。
電壓為 35 kV 的現代電纜 OSB-35 3×120
電纜密封件
提供電纜接線頭和連接器以允許電纜連接到其他設備或相互連接。
由於電纜的長度有限,因此需要連接配件——所謂的電纜密封套。電纜盒的作用是將電纜的兩端相互連接起來。
萊比錫博物館的 30 kV 電纜連接演示,打開後展示了這種電纜連接的工作原理:
鋁線直接連接用鋁銼焊接加工而成。在銅線的情況下,放置所謂的焊接套管,電纜芯並焊接。
裸金屬導體用10~30mm寬油紙手工包紮至絕緣厚度為電纜絕緣厚度的2.5倍。
纏繞前,電纜混合物和紙必須加熱到 130 度,以便水分蒸發。為此使用了開放式煤爐。當然,這只能在戶外進行。
為防止水分進入套管,採用工廠製造的鉛或鍍鋅鋼內套管連接鉛護套並焊接牢固。
在焊接過程結束前不久,將電纜化合物倒入孔中以避免氣穴。
在對電力電纜進行浸漬工藝時,必須採取一切措施,使浸漬前殘留在絕緣層中的水分蒸發掉。並儘可能完全浸漬電纜的整個絕緣層,最大限度地減少 NS 耳語期間絕緣層中可能形成的空氣夾雜物。
浸漬劑必須經過定期清除機械雜質,真空處理去除電纜浸漬過程中積聚的水分,脫氣去除溶解在其中的氣體(空氣)。
在將所謂的“鉛內套”裝入鑄鋼外殼並填充樹脂絕緣層之前,必須在鋼帶加強件和鉛套之間進行金屬連接。
冷卻至少 3 小時後,安裝的插座可以使用很長時間(30 年或更長時間)。
有關為電力電纜安裝電纜密封件的設備和技術的更多信息,請參見此處:電源線連接器