铅套纸绝缘电缆密封套高压电力电缆
电力电缆用于该地区的电力传输和分配,并通过集电器为其供电。
尽管电缆的安装成本高于架空线路,但它们越来越多地被用作首选解决方案。如今,高压电缆主要在 380 kV、110 kV、35 kV、20 kV、10 kV 和 400 V 电压等级下运行。
虽然今天几乎只生产塑料绝缘电缆 交联聚乙烯护套,经典的高压电缆就是所谓的纸电缆。
XLPE 电缆在 1980 年代之前开始广泛铺设,尽管在一些国家这一过程开始得较晚。该电压等级的一个特别显着的特点是可供选择的聚合物电缆类型种类繁多。
纸绝缘电力电缆(左)与 XLPE 电缆
浸渍纸绝缘电力电缆
纸绝缘铅电缆在 400 V 至 35 kV 的电压等级下具有几乎相同的基本结构。自 19 世纪末第一个电力系统问世以来,它们就被用于电力传输。
20世纪铅套铠装供电电缆
对于高达并包括 35 kV 的工作电压,根据敷设条件,此类电缆在铅护套和铠装中采用油松香浸渍电缆纸绝缘制成。
铺设在用于采矿和制造业以及农业的船舶上的电缆和电线主要由橡胶或塑料绝缘材料制成,软管由橡胶或 PVC 制成。
电力电缆按芯数区分:一芯、二芯、三芯和四芯。导体可以是单线或多线,形状可以是圆形、扇形、分段和椭圆形。
如上所述,19 世纪末出现了电压高达 6 kV 的三线电缆。起初,它是一根电缆,采用圆形铜线,线材上有一层厚厚的浸纸绝缘,在绞合在一起的绝缘线上有一层相同厚度的普通(带)绝缘层,即在引线下鞘。
1927 年 Kabelwerke Brugg 广告中的铅电缆示例。
1928 年在德国敷设 30 kV 电缆。
电力电缆的发展方向是提高电缆的工作电压和运行的可靠性,但不是通过进一步增加绝缘层的厚度,而是通过提高绝缘电缆的质量和改进使用电缆中的材料。
电缆经济指标的提高,即最重要的是,其价格的降低取决于基本材料的节省,因为它们得到了更好的利用和技术流程的改进(减少了生产周期,减少了生产中的废料和废品)。
在 1920 年代,多芯电力电缆中的圆形导体被分段和扇形导体所取代,因为此时电缆生产水平已大大提高,以至于可以使用高达 10 kV(含)的非圆形导体生产可靠的电力电缆.
浸渍纸电力电缆的主要类型是扇形电缆。
这种电缆在每根线芯上都有一层绝缘层(相绝缘),在三根绝缘线芯绞合在一起(带绝缘)上有一层公共绝缘层。这种电缆称为带绝缘电缆,或根据电场类型称为带绝缘电缆。它,具有非径向场的电缆,以及浸渍类型 - 具有粘性浸渍的电缆。
为了指定这种类型的电缆,根据屏蔽和外壳的类型使用符号(品牌),例如:
- SG — 无铠装电缆和导线帽,
- CA——在铅护套上涂一层沥青,
- SB — 导线上方是两条钢带的铠装和一层浸有沥青的电缆纱线(黄麻),
- SBG — 与之前的设计相同,但保险杠上没有黄麻覆盖物,
- OP 和 SK — 带扁线或圆线铠装的电缆。
品牌的第一个字母表示有外壳,最后一个字母表示保护套的类型。
为了通过减小多芯电力电缆(二芯、三芯和四芯)的直径来节省铅,电缆的导体不是圆形的,而是扇形或段形的。
扇形导体的三芯电缆比相同截面的圆导体电缆的直径大约小 15%。在三芯电缆中引入扇形导体所节省的铅量估计平均为 20%。
三相电缆的导体可以是椭圆形接近椭圆形。这种静脉形状的优点是椭圆形静脉没有扇形静脉那样的尖角。
在35kV高压电缆中使用椭圆形导体,可以对电缆绝缘层中浸渍成分的热变化提供一定的补偿,从而提高电缆质量。
电缆厂制造电力电缆绝缘层的主要绝缘材料是电缆纸和阅读剂。
对电缆的纸层进行浸渍是为了用矿物油或其他一些电连接更强的浸渍化合物代替纸中和纸带层之间的空气。
纸的作用不仅是保持浸渍化合物。电缆绝缘层中纸的存在使得可以获得其断裂强度比浸渍混合物的断裂强度高约3倍的绝缘层。
用于生产电力电缆绝缘层的电缆纸必须具有一定的机械性能,以确保纸带在电缆芯上紧密重叠,正确实施浸渍工艺所需的物理性能,并且不得含有杂质,这降低了浸渍后纸张的电性能。
20和35 kV带绝缘电缆的结构不能提供足够的运行可靠性,主要是由于电场的非径向性导致电缆绝缘中存在切向梯度分量。
对于此电压,应用了一种结构,该结构将三个铅脉拧成一个普通的带状铠装,通常由品牌 OSB 指定。该设计于 1923 年由 A. Yakovlev 和 S. M. Bragin 首次提出。
电压高于 20 kV 的高压电缆一直作为单芯电缆生产,即具有径向电场,因为在这种情况下,电缆在高压下的可靠性尤为重要。
对于 110 和 220 kV,它们主要用于 充油电缆 其主要特点是这种电缆的纸绝缘层浸渍有低粘度矿物油,在电缆中产生的超压作用下,它很容易沿着电缆的中心空心线移动。
当电缆的温度发生变化时,自由流动的油可以在电力设备的帮助下补偿绝缘层体积的温度变化,这在具有粘性浸渍的电缆中导致空隙的形成和破坏。
中空芯的存在使得在生产中干燥和馈送电缆成为可能,因此其中几乎没有气泡和气体夹杂物残留。
生产中,电缆缠绕在卷筒上,在一定的正压下连接到专用油箱中。得益于此设备,即使温度发生显着变化,电缆中也不会形成气体夹杂物。
电压为 35 kV 的现代电缆 OSB-35 3×120
电缆密封件
提供电缆接线头和连接器以允许电缆连接到其他设备或相互连接。
由于电缆的长度有限,因此需要连接配件——所谓的电缆密封套。电缆盒的作用是将电缆的两端相互连接起来。
莱比锡博物馆的 30 kV 电缆连接演示,打开后展示了这种电缆连接的工作原理:
铝线直接连接采用铝锉焊接加工而成。在铜线的情况下,放置所谓的焊接套管,电缆芯并焊接。
裸金属导体用10~30mm宽油纸手工包扎至绝缘厚度为电缆绝缘厚度的2.5倍。
缠绕前,电缆混合物和纸必须加热到 130 度,以便水分蒸发。为此使用了开放式煤炉。当然,这只能在户外进行。
为防止水分进入套管,采用工厂制造的铅或镀锌钢内套管连接铅护套并焊接牢固。
在焊接过程结束前不久,将电缆化合物倒入孔中以避免气穴。
在对电力电缆进行浸渍工艺时,必须采取一切措施,使浸渍前残留在绝缘层中的水分蒸发掉。并尽可能完全浸渍电缆的整个绝缘层,最大限度地减少 NS 耳语期间绝缘层中可能形成的空气夹杂物。
浸渍剂必须经过定期清除机械杂质,真空处理去除电缆浸渍过程中积聚的水分,脱气去除溶解在其中的气体(空气)。
在将所谓的“铅内套”装入铸钢外壳并填充树脂绝缘层之前,必须在钢带加强件和铅套之间进行金属连接。
冷却至少 3 小时后,安装的插座可以使用很长时间(30 年或更长时间)。
有关为电力电缆安装电缆密封件的设备和技术的更多信息,请参见此处:电源线连接器