כבלי חשמל במתח גבוה עם בידוד נייר מצופה עופרת ובלוטות כבלים

כבלי חשמל מיועדים להולכה וחלוקת חשמל בשטח ולהזנתו בקולטי זרם.

למרות שכבלים יקרים יותר להתקנה מקווים עיליים, הם משמשים יותר ויותר כפתרון המועדף. כיום, כבלי מתח גבוה מופעלים בעיקר ברמות מתח של 380 קילו וולט, 110 קילו וולט, 35 קילו וולט, 20 קילו וולט, 10 קילו וולט ו-400 וולט.

בעוד שהיום מייצרים כמעט רק כבלים עם בידוד פלסטי ו נדן XLPE, כבל המתח הגבוה הקלאסי הוא מה שנקרא כבל נייר.

כבלי XLPE החלו להיות מונחים באופן נרחב לפני שנות ה-80, אם כי במדינות מסוימות תהליך זה החל מאוחר יותר. תכונה בולטת במיוחד של רמת מתח זו היא המגוון העצום של סוגי כבלי פולימר אלטרנטיביים.

כבלי חשמל מבודדים מנייר (משמאל) לעומת כבל XLPE

כבלי חשמל עם בידוד נייר ספוג

לכבלי עופרת מבודדים מנייר יש כמעט אותו מבנה בסיסי עבור רמות מתח בין 400 וולט ל-35 קילו וולט.הם שימשו להעברת כוח מאז הצגתן של מערכות החשמל הראשונות בסוף המאה ה-19.

כבל אספקת חשמל משוריין מהמאה ה-20

עבור מתחי הפעלה עד וכולל 35 קילו וולט, כבלים כאלה מיוצרים עם בידוד של נייר כבלים ספוג בשמן רוזין במעטפת עופרת ושריון, בהתאם לתנאי הנחת.

כבלים וחוטים המונחים על ספינות המשמשות בתעשיות הכרייה והייצור ובחקלאות מיוצרים בעיקר עם בידוד גומי או פלסטיק בצינור גמיש עשוי גומי או PVC.

כבלי חשמל נבדלים על ידי מספר הליבות: אחת, שתיים, שלוש וארבע ליבות. המוליכים יכולים להיות בודדים או מרובי חוטים, ובצורתם - עגולים, מגזריים, מפולחים וסגלגלים.

כפי שהוזכר לעיל, כבל תלת-חוטי במתח של עד 6 קילו-וולט הופיע בסוף המאה ה- XIX. בהתחלה זה היה כבל עם חוטי נחושת עגולים, שכבה עבה של בידוד ספוג נייר על החוטים, ובאותו עובי עם שכבת בידוד (חגורה) משותפת על החוטים המבודדים המפותלים יחד, כלומר מתחת לעופרת. נְדָן.

דוגמה לכבל עופרת בפרסומת של Kabelwerke Brugg משנת 1927.

הנחת כבל 30 קילו וולט בגרמניה בשנת 1928.

פיתוח כבל החשמל הולך בדרך של הגברת מתח העבודה של הכבל ואמינות פעולתו, אך לא על ידי הגדלת עובי שכבת הבידוד נוספת, אלא על ידי שיפור האיכות ושיפור השימוש בכבל הבידוד. חומר בכבל.

שיפור האינדיקטורים הכלכליים של הכבל, כלומר.מעל הכל, הוזלת מחירו נקבעת על ידי חיסכון בחומרים בסיסיים עקב שימוש טוב יותר ושיפור התהליך הטכנולוגי (צמצום מחזור הייצור, הפחתת פסולת ופסילות בייצור).

בשנות ה-20 הוחלפו מוליכים עגולים בכבלי חשמל מרובי ליבות במוליכי סגמנט ומגזר, מכיוון שרמת ייצור הכבלים עלתה כל כך עד שהייתה אפשרות לייצר כבלי חשמל אמינים עם מוליכים לא עגולים עד 10 קילוואט כולל. .

הסוג העיקרי של כבל חשמל מנייר ספוג הוא כבל המגזר.

לכבל זה יש שכבת בידוד על כל ליבה (בידוד פאזה) ושכבת בידוד משותפת על פני שלושת הליבות המבודדות המפותלות יחד (בידוד רצועה).כבל כזה נקרא כבל עם בידוד רצועה או לפי סוג השדה החשמלי ב זה, כבל עם שדה לא רדיאלי, ולפי סוג ההספגה - כבל עם הספגה צמיגה.

כדי לייעד כבל מסוג זה, נעשה שימוש בסמלים (מותגים) בהתאם לסוג המגן והכיסוי החיצוני, למשל:

• SG - כבל ללא שריון וכובעים מעל העופרת,
• CA - שכבת אספלט מונחת על מעטפת העופרת,
• SB - מעל העופרת יש שריון משתי פסי פלדה וכיסוי של חוט כבלים (יוטה) ספוג ביטומן,
• SBG - זהה לעיצוב הקודם אך ללא כיסוי יוטה על הפגוש,
• OP ו-SK - כבל עם שריון של חוטים שטוחים או עגולים.

האות הראשונה של המותג מציינת נוכחות של מעטפת, והאחרונה מציינת את סוג כיסויי המגן.

על מנת לחסוך בעופרת על ידי הפחתת הקוטר בכבלי חשמל מרובי ליבות (שתיים, שלוש וארבע ליבות), מוליכים של הכבל עשויים לא עגולים, אלא בצורת מגזר או קטע.

כבל תלת ליבות עם מוליכים מגזר קטן בקוטר בכ-15% מכבל עם מוליכים עגולים באותו חתך רוחב. ניתן להעריך את החיסכון בעופרת כתוצאה מהכנסת מוליכים מגזריים בכבלים בעלי שלושה מוליכים בממוצע של 20%.

המוליכים של כבל תלת פאזי יכולים להיות בצורה של אליפסה המתקרבת לאליפסה. היתרון של צורת הווריד הזה הוא שלווריד הסגלגל אין פינות חדות כמו הווריד המגזרי.

השימוש במוליך סגלגל בכבלי מתח גבוה של 35 קילו וולט יכול לספק פיצוי מסוים על שינויים תרמיים בהרכב ההספגה בשכבת הבידוד של הכבל ובכך לשפר את איכות הכבל.

חומרי הבידוד העיקריים מהם עשויה שכבת הבידוד של כבל החשמל במפעל הכבלים הם נייר כבלים ותרכובת קריאה.

הספגה של שכבת הנייר של הכבל מתבצעת על מנת להחליף את האוויר בנייר ובין שכבות סרטי הנייר בשמן מינרלי או תרכובת אימפרגנציה אחרת החזקה יותר בחיבור לחשמל.

תפקיד הנייר הוא לא רק להחזיק את התרכובת ההספגה. הימצאות נייר בשכבת הבידוד של הכבל מאפשרת לקבל שכבת בידוד שעוצמת השבירה שלה גבוהה פי 3 בערך מחוזק השבירה של תערובת ההספגה.

נייר הכבלים המשמש לייצור שכבת הבידוד של כבלי החשמל חייב להיות בעל תכונות מכניות מסוימות המבטיחות חפיפה הדוקה של פסי נייר על ליבת הכבל, תכונות פיזיקליות הנחוצות ליישום נכון של תהליך ההספגה, ואסור להכיל זיהומים, אשר מפחיתים את התכונות החשמליות של הנייר לאחר הספגה.

בניית כבל 20 ו- 35 קילו וולט עם בידוד רצועה אינה יכולה לספק אמינות מספקת בפעולה, בעיקר בשל נוכחותם של רכיבי שיפוע משיקיים בבידוד הכבל הנגרמים מחוסר רדיאליות של השדה החשמלי.

על מתח זה מוחל מבנה עם שלושה ורידי עופרת המעוותים לשריון רצועה משותף, המיועד באופן קונבנציונלי על ידי המותג OSB. עיצוב זה הוצע לראשונה בשנת 1923 על ידי A. Yakovlev ו-S. M. Bragin.

כבלי מתח גבוה למתחים מעל 20 קילו וולט יוצרו מאז ומתמיד כבל חד ליבתי, כלומר. עם שדה חשמלי רדיאלי, שכן במקרה זה ישנה חשיבות מיוחדת לאמינות הכבל במתח גבוה.

עבור 110 ו-220 קילו וולט הם משמשים בעיקר כבלים מלאי שמן התכונה העיקרית שלו היא שבידוד הנייר של כבל זה ספוג בשמן מינרלי בעל צמיגות נמוכה, שיכול בקלות לנוע לאורך הכבל לאורך הליבה החלולה המרכזית בהשפעת הלחץ העודף שנוצר בכבל.

כאשר טמפרטורת הכבל משתנה, השמן הנע בחופשיות מאפשר לפצות בעזרת ציוד כוח על שינויי הטמפרטורה בנפח בשכבת הבידוד, אשר בכבל עם הספגה צמיגה מביאים להיווצרות חללים והרס.

הנוכחות של ליבה חלולה מאפשרת לייבש ולהזין את הכבל בייצור כך שלמעשה לא יישארו בו בועות ותכלילי גז.

בייצור, הכבל מלופף על תוף ומחובר למיכל שמן מיוחד בלחץ חיובי מסוים. הודות למכשיר זה, תכלילי גז אינם נוצרים בכבל, אפילו עם שינויי טמפרטורה משמעותיים.

כבל מודרני OSB-35 3×120 למתח 35 kV

אטמי כבלים

זיזי כבלים ומחברים מסופקים כדי לאפשר לחבר כבלים לציוד אחר או זה לזה.

מכיוון שהכבלים עשויים באורך מוגבל, נדרשים אביזרי חיבור - מה שנקרא בלוטות כבלים. תפקידה של קופסת הכבלים היא לחבר את שני קצוות הכבל זה לזה.

הדגמה של קישור כבלים של 30 קילו וולט ממוזיאון לייפציג, שכאשר הוא נפתח, מראה כיצד פועל קישור כבל כזה:

החיבור הישיר של חוט האלומיניום מרותך ומעובד עם קובץ אלומיניום. במקרה של חוטי נחושת, מה שנקרא שרוולי הלחמה ממוקמים, ליבות כבלים ומולחמים.

מוליכי המתכת החשופים עטופים ביד בנייר שמן ברוחב 10 עד 30 מ"מ עד שעובי הבידוד הוא פי 2.5 מעובי בידוד הכבל.

לפני הליפוף יש לחמם את תערובת הכבלים והנייר ל-130 מעלות כדי שהלחות תתבשל. לשם כך נעשה שימוש בתנורי פחם פתוחים. כמובן, זה היה אפשרי רק בחוץ.

כדי למנוע חדירת רטיבות לתותבים, נעשה שימוש בתותב פנימי מתוצרת עופרת או פלדה מגולוונת לחיבור עטיפות העופרת והלחמתם בחוזקה.

זמן קצר לפני סיום תהליך ההלחמה, יוצקים תרכובת כבלים לתוך החור כדי למנוע כיסי אוויר.

בעת ביצוע תהליך הספגה של כבל החשמל, יש לנקוט בכל האמצעים לאידוי הלחות שנותרה בשכבת הבידוד לפני ההספגה. ולהספיג את כל שכבת הבידוד של הכבל בצורה מלאה ככל האפשר, תוך מזעור תכלילי אוויר שעלולים להיווצר בשכבת הבידוד במהלך לחישות NS.

על תרכובת ההספגה לעבור ניקוי תקופתי של זיהומים מכניים, טיפול בוואקום להסרת לחות שהצטברה במהלך הספגה של הכבל והסרת גז להוצאת גז (אוויר) המומס בו.

לפני שמה שנקרא "שרוול פנימי עופרת" מוקף במעטפת פלדה יצוקה וממלא בבידוד שרף, יש לבצע חיבורי מתכת בין חיזוק פס הפלדה לנדן העופרת.

לאחר קירור של לפחות 3 שעות, ניתן להשתמש בשקע המותקן למשך זמן רב מאוד (30 שנה ומעלה).

למידע נוסף על המכשיר והטכנולוגיה להתקנת אטמי כבלים לכבלי חשמל, ראה כאן:מחברי כבל חשמל