 |
| Предлагаемая статья – логическое продолжение материала этих же авторов «Универсальная система муфт для кабелей на напряжение до 35 кВ» («Новости ЭлектроТехники» N 2(20), 2003, с. 56-57), в котором основное внимание было уделено соединительным муфтам и универсальным болтовым соединителям. Нынешняя публикация посвящена следующему элементу универсальной системы кабельной арматуры – переходным муфтам на напряжение до 42 кВ. |
Вольфганг Хаверкамп,
член комитета IEEE/PES
Манфред Вилк,
член комитета VDE,
Тайко Электроникс Райхем ГмбХ
Перевод Игоря Маркелова,
ЗАО «РайЭнерго» |
Универсальная система кабельной арматуры
Переходные муфты
В настоящее время большинство кабельных сетей являются смешанными,
поскольку в них применяются кабели как с бумажной, так и с полимерной изоляцией, причем при развитии сетей и увеличении плотности энергопотребления количество соединений между кабелями с различными типами изоляции постоянно увеличивается. В такой ситуации для соединения различных кабелей (в том числе и кабелей с одинаковой изоляцией, но разной конструкции) удобно применять единую технологию (кроме всего прочего, это дает преимущества при обучении и использовании инструмента). В этом случае кабельщик имеет дело с небольшим числом базовых приемов при большом числе возможных вариантов соединения.
Соединение кабелей с разными типами изоляции приводит к усложнению конструкции муфты. Полимерный кабель не должен подвергаться какому-либо воздействию кабельных масел, соответственно кабель с бумажной изоляцией должен быть гарантированно защищен от утечки масла. Система универсальных муфт не должна зависеть от используемых в мире различных типов изоляционных материалов кабелей и от погодных условий при монтаже и эксплуатации.
|
Диаграмма.
Внедрение кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE) на примере одной из энергосистем Германии. График показывает процесс смены кабельной технологии с одновременным применением переходных муфт.
|
Оптимальный вариант – технология термоусаживаемой (ТУ) кабельной арматуры, которую отличает модульность компонентов. Это позволяет одинаково подходить к соединению кабелей различных конструкций и уровней напряжения и создать переходную арматуру.
ТУ муфты на среднее напряжение – это многослойная структура, повторяющая конструкцию кабеля. В них конструкция кабеля, соответствующая классу напряжения, восстанавливается наложением нескольких функциональных слоев и компонентов ТУ арматуры.
К арматуре для кабелей с бумажной изоляцией существует дополнительное требование: необходимо предотвратить перемещение масляной пропитки, опасной для полимерной изоляции, ухудшающей ее электрические свойства. В основном для кабелей с бумажной изоляцией применяется технология свинцовых муфт с битумным наполнением. Масло и битумный компаунд вытесняют все воздушные промежутки из свинцовой трубы. Битум вместе с трубой обеспечивают геометрическое выравнивание напряженности электрического поля (НЭП) в месте среза экрана и области соединителя.
ТУ, так называемая «сухая» технология, предусматривает полную блокировку кабельного масла на бумажной изоляции, чтобы можно было применить стандартные ТУ трубки для изоляции, ВНЭП и создания экрана. Материалы для блокировки масла не должны конструктивно отличаться от других компонентов муфты, поэтому применяются маслостойкие ТУ трубки, которые усаживаются на всю длину жильной бумажной изоляции. На срез металлической оболочки накладывается подмотка маслостойкой термоплавкой мастичной лентой или пластиной (их важнейшее свойство – герметичность в отношении масляных паров). Более 10000 часов при t=100ºС трубки испытываются на кабеле с бумажно-масляной изоляцией, и проводящий полимер, защищенный прошедшей испытания трубкой, не изменяет проводимость. Дополнительно маслостойкие трубки уплотняют внешние ленты бумажной изоляции, что улучшает ее поведение при импульсах перенапряжения.
Кабельная арматура должна просто и легко монтироваться, поэтому муфта включает минимум компонентов, обеспечивающих необходимую изоляционную прочность. Толщина обычных ТУ трубок ограничивается теплопроводностью полимера, обеспечивающей активацию механизма усадки по всей толщине стенки. Для увеличения толщины стенки изготавливаются двухслойные трубки методом со-экструзии: внутренний слой – это эластомерно сшитый полимер, а внешний – экранирующий полупроводящий ТУ полимер. При со-экструзии между двумя слоями материалов не образуются воздушные включения, что очень важно для высоковольтных муфт. При монтаже только верхний слой должен прогреться для нормальной усадки всей трубки, а эластомерный слой при этом обеспечивает постоянное усилие на усаживаемую поверхность. Так одной трубкой создается необходимая толщина изоляции и экран.
Для оптимизации параметров конструкции кабельной арматуры провели теоретический анализ с использованием моделирования электрического поля и с применением метода конечных элементов. Особое внимание было уделено распределению электрического поля на срезе изоляции жилы кабеля. Это особенно критично для кабелей с бумажной изоляцией, т.к. ее диэлектрическая прочность в осевом направлении в 10-15 раз ниже, чем в радиальном.
Термоплавкий заполнитель с функцией распределения НЭП, маслостойкая ТУ трубка и ТУ трубка контроля НЭП на границе прямого среза бумажной изоляции жил эффективно снижают концентрацию НЭП, что позволяет не создавать конический срез бумажной изоляции в районе соединителя.
Монтаж значительно упрощается, в его процессе исключаются ошибки, а габариты соединения сокращаются благодаря болтовым соединителям. Их конструкция, о которой авторы уже писали в предыдущей статье, универсальна, они применяются для цельнотянутых алюминиевых, многопроволочных алюминиевых и медных проводников сечением до 1000 мм2.
Толстостенная ТУ эластомерная экранированная изоляционная трубка, модифицированная маслостойкая трубка, материалы выравнивания НЭП и механические контактные соединители дают возможность относительно просто соединять кабели в смешанных сетях способом, подобным соединению кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена.
| 
|
