Силовые маслонаполненные кабели с бумажной изоляцией


Силовые маслонаполненные кабели с бумажной изоляцией Маслонаполненные кабели (МНК, OF Cables) с бумажно-масляной изоляцией в России остаются пока наиболее распространенными кабелями высокого напряжения. При этом чем выше класс номинального напряжения кабелей, тем больше удельный вес МНК среди всех кабелей высокого напряжения.

МНК в России и в странах СНГ применяются для электроснабжения городов и крупных потребителей энергии, для вывода мощности с тепловых станций и гидроэлектростанций, а также для передачи электроэнергии через труднопроходимые местности (водные пространст-ва, горные районы и др.).
Основные типы конструкций силовых МНК, выпускаемых по ГОСТ 16441-78 (производитель – завод «Камкабель») – кабели низкого давления (до 3-5 атм.) в свинцовой или алюминиевой оболочке на номинальное на-пряжение 110, 150 и 220 кВ (см. рис. 19) и кабели высокого давления (10-15 атм.) в стальном трубопроводе на номинальное напряжение 110, 220, 330, 380 и 500 кВ. Повышение давления масла приводит к увеличению электрической прочности бумажно-масляной изоляции и к возможности применения силовых МНК при более высокой рабочей напряженности электрического поля в изоляции кабелей (до 15 кВ/мм и более).

В МНК низкого давления для пропитки бумажной изоляции применяется маловязкое дегазированное масло (марки МН-3, МН-4 или их аналоги). При изготовлении кабелей сушка и пропитка изоляции производятся по технологии, исключающей появление воздушных и газовых включений в изоляции. В процессе монтажа и в эксплуатации масло в изоляции кабеля постоянно находится под избыточным давлением, которое автоматически поддерживается в заданных пределах, что исключает возможность образования газовых включений в изоляции даже при резком падении нагрузки. Давление масла поддерживается устанавливаемыми вдоль КЛ баками давления, которые принимают избыток масла при нагревании кабеля и отдают его при охлаждении. Силовые маслонаполненные кабели с бумажной изоляцией Рис. 19. Элементы конструкции маслонаполненных кабелей низкого давления.
Токопроводящие жилы кабеля сечением до 800 мм2 состоят из одного или нескольких повивов фасонных проволок. Внутренний повив жилы скручивается из z-образный проволок, образующих центральный маслопроводящий канал диаметром 12-14 мм, по которому происходит перемещение масла при изменении температуры нагрева кабеля. Жилы сечением 1000 мм2 и выше скручиваются из четырех или шести изолированных друг от друга сегментов для уменьшения сопротивления жилы переменному току за счет снижения влияния поверхностного эффекта и эффекта близости. Жилы изготавливаются из луженных медных проволок, которые являются слабым стимулятором старения масла.
Токопроводящая жила, а также изоляция кабелей высокого напряже-ния, экранируются полупроводящей бумагой для сглаживания поверхности жилы или оболочки. При этом масляные пленки между жилой и изоляцией, а также и между изоляцией и металлической оболочкой, обладающие меньшей электрической прочностью в сравнении с пропитанной бумагой, оказываются в зоне с нулевой напряженности электрического поля.
Экран по жиле имеет следующую конструкцию: три ленты бумаги марки КП-080 толщиной 0,08 мм или две ленты КП-120 толщиной 0,12 мм, одна лента двухцветной бумаги марки КПДУ-080, накладываемая полупроводящим слоем к жиле. Общая толщина экрана – 0,35 мм.
Экран по изоляции имеет следующую конструкцию: одна лента бумаги марки КПД-120 толщиной 0,12 мм, накладываемая изоляционным слоем к изоляции, одна лента бумаги КП-120, медная лента толщиной 0,1 мм, накладываемая с зазором 3–5 мм, прослоенная полупроводящей бумажной лентой марки КП-120. Общая толщина экрана – 0,45 мм.
Полупроводящие ленты экранов накладываются с зазором 0,5–2,0 мм, а двухслойные – с перекрытием 2–3 мм.
Изоляция жил выполняется из бумаги различной толщины и плотности (градирование изоляции), для чего применяются ленты кабельной бумаги (марки КВ, КВУ, КВМУ) толщиной 0,08 и 0,12 мм. При этом непосредственно у жилы слой изоляции выполняется из более тонкой уплотненной бумаги. Ленты кабельной бумаги накладываются на жилу с зазором 0,5–2,0 мм методом обмотки и пропитываются маловязким минеральным маслом МН-3 или МН-4 (или их аналогом).
Расчет толщины изоляции производится по напряжению промышленной частоты и по импульсному напряжению. Толщина изоляции для кабелей различных сечений жил равна 9,6–11 мм для кабелей 110 кВ и 18–20,8 мм для кабелей 220 кВ (рабочая напряженность – не более 8 кВ/мм).
Для защиты изоляции от увлажнения и от механических повреждений, а также для обеспечения работы под избыточным давлением поверх изоляции накладывается свинцовая или алюминиевая (гладкая или гофрированная) оболочка толщиной 2,5–4 мм.
Металлические оболочки имеют упрочняющие и защитные покровы. Упрочняющие покровы в виде нескольких синтетических лент и двух лент из немагнитного материала накладываются только поверх свинцовой оболочки. Алюминиевые оболочки упрочняющих покровов не имеют, так как алюминий не текуч и его механическая прочность в 2–2,5 раза выше по сравнению со свинцом. Защитные покровы кабелей в свинцовой оболочке состоят из чередующих слоев битума, лент поливинилхлоридного пластиката, лент предварительно пропитанной кабельной бумаги, кабельной пряжи и мелового покрытия. Для механической защиты на свинцовую оболочку может накладываться броня из стальных проволок. В случае применения алюминиевой обо-лочки используются защитные покровы повышенной влагостойкости. По существу это сплошной шланг из полиэтилена или поливинилхлоридного пластиката.
Для присоединения кабеля к линиям электропередачи, трансформаторам или элементам распределительного устройства используются концевые муфты марки МКМН с конусными фарфоровыми изоляторами и подмоткой неконденсаторного типа или с цилиндрическими фарфоровыми изоляторами и подмоткой конденсаторного типа. Для присоединения кабеля к трансформаторам используются также кабельные вводы в трансформатор марки КТНДУ, представляющие собой концевую муфту, вводимую непосредственно в промежуточную камеру трансформатора, заполненную маслом. Для соединения строительных длин кабелей используются соединительные муфты марки МСМН, состоящие из трех основных узлов (соединение токопроводящих жил, усиливающая изоляция и корпус). Для соединения строительных длин кабелей и разделения масла в двух смежных секциях фазы КЛ ис-пользуются стопорные муфты марки МСТМН.
Кабели низкого давления предназначены для прокладки в кабельных каналах и туннелях (кабели марок МНС, МНСШв, МНАШв, МНАгШв), в земле, при условии, что кабель не подвержен растягивающим усилиям и защищен от механических повреждений (кабели марок МНСШв, МНАШву), а также под водой и в болотистой местности, где кабель подвергается растягивающим усилиям и где требуется его дополнительная защита (кабель марки МНСК).
Опыт эксплуатации МНК низкого давления составляет около 80 лет и свидетельствует об их достаточно высокой надежности. Удельная повреждаемость КЛ низкого давления на напряжение 110 и 220 кВ составляет примерно 0,02 на 100 км в год. При этом большинство отказов обусловлено механическими повреждениями.
КЛ высокого давления содержит три одножильных кабеля, затянутых в стальной трубопровод. Для пропитки бумажной изоляции МНК высокого давления и заполнения трубопровода применяется вязкое масло типа С-220 (или его аналог), которое обеспечивает большую импульсную прочность кабелей. Компенсация изменения объема масла в КЛ, а также поддержание избыточного давления в заданных пределах осуществляется с помощью автоматического подпитывающего устройства (АПУ), расположенного на одном из концов КЛ.
Токопроводящие жилы кабелей высокого давления имеют круглую форму (без центрального маслопроводящего канала) и скручиваются из луженых медных проволок. Жилы сечением более 700 мм2 скручиваются из четырех секторов, изолированных слоями полупроводящей бумаги.
Экран по жиле состоит из трех полупроводящих лент бумаги КП-080 толщиной 0,08 мм или двух лент КП-120 толщиной 0,12 мм; при этом одна лента из двухцветной бумаги марки КПДУ-080.
Экран по изоляции имеет следующую конструкцию: одна лента двухцветной бумаги марки КПД-120; одна лента полупроводящей бумаги КП-120 для кабелей 110–220 кВ или три ленты для кабелей 330–500 кВ; одна полупроводящая металлизированная перфорированная лента толщиной 0,14 мм; одна медная перфорированная лента толщиной 0,15 мм с прослойкой ленты полупроводящей бумаги толщиной 0,12 мм.
Изоляция жил также выполняется из бумаги различной толщины и плотности, для чего применяются ленты кабельной бумаги толщиной 0,08 и 0,12 мм для кабелей 110 кВ и толщиной 0,08, 0,12 и 0,17 мм для кабелей на напряжение 220 кВ и выше. Ленты бумаги накладываются на жилу с зазором 0,5–2,0 мм методом обмотки и пропитываются маслом C-220.
Толщина изоляции для кабелей различных сечений равна 9,6–12,4 мм для кабелей 110 кВ, 17,5–20,7 мм для кабелей 220 кВ (рабочая напряженность – не более 9 кВ/мм) и 30–31 мм для кабелей 500 кВ (рабочая напряженность – не более 15 кВ/мм).
На экран по изоляции накладываются (с шагом 100–300 мм) не менее двух полукруглых проволок скольжения из немагнитного материала (медные луженные или бронзовые проволоки) размером 2,5?5 мм, предохраняющие его и изоляцию от повреждения при затягивании кабеля в трубопровод.
МНК высокого давления выпускаются двух марок: МВДТ – маслонаполненный кабель в свинцовой оболочке, снимаемой на месте прокладки при протягивании кабеля в трубопровод, и МВДТк – маслонаполненный кабель, доставляемый к месту прокладки в контейнере с маслом.
Для сооружения КЛ в России применяются в основном стальные катаные трубы с наружным диаметром 219 или 273 мм и толщиной стенки 10 мм. Стальной трубопровод является надежной защитой кабелей от механических повреждений.
Для присоединения кабеля к линиям электропередачи, трансформаторам или элементам распределительного устройства используются концевые муфты марки КМВДТ и кабельные вводы в трансформатор. Для соединения строительных длин кабелей используются соединительные муфты марки СМВДТ. Для соединения строительных длин кабелей в месте перехода от магистрального трубопровода к трубам разветвления, идущим к концевым муфтам или кабельным вводам в трансформаторы используются соединительно-развет-вительные муфты марки СРМВДТ. Для разводки фаз кабеля из трубопровода к концевым муфтам используются разветвительные муфты марки РМВДТ.
МНК высокого давления в стальном трубопроводе могут проклады-ваться в туннелях, в земле и под водой. Так, например, для вывода мощно-сти от Усть-Илимской ГЭС в 1975–1979 г.г. было сооружено 7 КЛ 500 кВ высокого давления длиной 1030–1100 м (проложены в двух туннелях), рассчитанных на передачу мощности 630 МВА по каждой КЛ. На Нижнекамской ГЭС в 1979–1983 г.г. было сооружено 4 КЛ 500 кВ длиной 420–840 м (проложены в двух туннелях), рассчитанных на передачу мощности до 400 МВА по каждой КЛ. На всех этих линиях использовался маслонаполненный кабель высокого давления (МВДТ) с сечением медной жилы 625 мм2 и толщиной изоляции 30 мм.
Отказы маслонаполненных КЛ высокого давления на номинальное напряжение 110-500 кВ носят единичный характер и обусловлены, в основном, предшествующими механическими повреждениями.
За рубежом к настоящему времени реализованы конструкции МНК на номинальное напряжение до 800 кВ включительно с сечением медной жилы до 2500 мм2 большой пропускной способности (до 2000 МВА и выше) для воздушной, подземной и подводной прокладки.
Одним из ведущих зарубежных производителей МНК высокого и сверхвысокого напряжения является корпорация Sumitomo Electric (Япония). Корпорацией Sumitomo Electric впервые были разработаны кабели с комбинированной изоляцией из кабельной целлюлозной бумаги и полипропиленовой пленки, пропитываемой кабельным маслом или специальной синтетической жидкостью (PPLP OF Cables). Ком-бинированная бумажно-пленочная изоляция PPLP (см. рис. 20) по сравнению с бумажной изоляцией имеет более высокую электрическую прочность при переменном и импульсном напряжении (соответственно, на 29 и 43 %), а также более низкие диэлектрические потери (фактор потерь tg в 4 раза меньше).
Силовые маслонаполненные кабели с бумажной изоляцией Рис. 20. Бумажно-пленочная изоляция PPLP.
В 1989 г. корпорацией Sumitomo Electric был изготовлен кабель на напряжение 500 кВ с изоляцией типа РРLP для линии Honshu–Shikoku, проложенной по мосту (сечение жилы кабеля – 2500 мм2, толщина изоляции кабеля – 25 мм). Длина линии–15,3 км, пропускная способность – 1200 МВА. В 1993 г. впервые был изготовлен кабель на напряжение 800 кВ с изоляцией типа РРLP (см. рис. 21) с пропускной способностью 2000 МВА (сечение жилы кабеля –2000 мм2, толщина изоляции кабеля – 30 мм). Опытный образец кабеля 800 кВ успешно прошел длительные стендовые испытания в Канаде. В перспективе пропускная способность МНК с PPLP изоляцией может быть увеличена до 3000 МВА при использовании напряжения 1100 кВ (при повышении давления масла в кабеле до 1 МПа).

Силовые маслонаполненные кабели с бумажной изоляцией Рис. 21. МНК низкого давления с PPLP-изоляциейна напряжение 800 кВ.
Среди других производителей МНК на напряжение 110 кВ и выше можно выделить крупнейших производителей кабельной продукции в Европе – компании NEXANS и Pirelli. Эти компании, например, участвовали в реализации в 1997 г. проекта кабельного перехода через Гибралтарский пролив. Длина подводного участка КЛ 400 кВ составляет 26 км, пропускная способность КЛ – 700 МВт. Для целей связи, управления и защиты были проложены также две подводные оптоволоконные линии, связанные с помощью бандажа на силовых кабелях.


Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: