Система переходных и соединительных муфт на напряжение до 42 кВ

Здравствуйте уважаемые посетители сайта "Помощь электрикам"

Одним из основных функциональных требований для пере­ходных и соединительных муфт является удержание масляной пропитки внутри кабеля с бумажной изоляцией и исключение ее попадания как на полимерную изоляцию кабеля, так и на термоусаживаемые (ТУ) компоненты муфт. Вследствие исторических причин конструкции кабелей на среднее напряжение отличаются друг от друга в различных странах. Существующие ТУ маслостой­кие материалы, запирающие масляную пропитку, были химически модифицированы для упрощения их применения и повышения на­дежности муфты. Преимущества новой универсальной концепции для переходной и соединительной арматуры, применимой для все­го разнообразия кабелей с различными пропиточными составами, неоспоримы.

Разработка материалов. За последние 30 лет по всему миру все шире и шире применяется высоковольтная кабельная арматура на основе ТУ материалов. За это время диапазон их применения вырос до 72 кВ. В настоящее время проводятся испытания кабель­ной арматуры на напряжение 110 кВ.

Центральным вопросом является понимание влияния различ­ных типов изоляционных материалов кабелей, используемых по всему миру, на конструкцию муфт:

бумажная изоляция с различными пропиточными составами (стекающими [Ml] и нестекающими [MIND]); полимерная изоляция.

Термоусаживаемые соединительные муфты на среднее на­пряжение представляют собой многослойную структуру. Такой

подход был впервые применен для кабелей с полимерной изоляцией. В этих муфтах требуемая толщина изоляции, соответствующая классу напряжения, достигается наложением нескольких функциональных слоев ТУ трубок.

В отношении соединительных муфт для кабелей с бумажной изоляцией существует дополнительное требование по предотвращению перемещения масляной пропитки и, как следствие, вредно­му воздействию на полимерные компоненты. Именно поэтому бы­ли созданы маслостойкие термоусаживаемые трубки, с которыми в отдельных случаях необходимо было накладывать подмотку лен­той для фиксации слоев бумажной изоляции.

Новые эластомерпые ТУ трубки. Преимуществом кабельной арматуры должны являться простота и легкость монтажа. Из этого следует, что муфта должна включать как можно меньше компонен­тов, обеспечивающих необходимую изоляционную прочность. Толщина обычных ТУ трубок ограничивается теплопроводностью полимера, обеспечивающей активацию механизма усадки по всей толщине стенки. Для увеличения толщины стенки трубки создана технология изготовления двухслойных трубок методом со- экструзии, причем внутренний слой представляет из себя эластомерный сшитый полимер (на основе EPDM), а внешний слой - эк­ранирующий полупроводящий ТУ полимер. При монтаже только верхний слой должен прогреться для нормальной усадки всей трубки. При усадке эластомерный слой обеспечивает постоянное усилие на усаживаемую поверхность. Таким образом, становится возможным одной трубкой создать необходимую толщину изоля­ции и экран.

Модифицированные маслостойкие трубки. Дальнейшим раз­витием технологии ТУ кабельной арматуры явились модификация маслостойких трубок и создание трубок типа OBTF для осуществ­ления функций, совместно с другими описанными ниже компонен­тами, которые ранее достигались совместным применением пред­шествующих маслостойких трубок и подмотки лентой. Требова­ния, предъявляемые к модифицированным трубкам (OBTF), опре­делили механические характеристики нового материала, в частнос­ти гибкость, усилие при усадке, пластичность, которые и были улучшены. Другим проявлением изменений свойств в результате модификации явилось уменьшение жесткости на 16%. Пробные монтажи подтвердили результаты измерений физических свойств при испытаниях.

Положительный опыт, накопленный при применении предшествуюших маслостойких трубок, помог определить те характеристики , которыми должны обладать и новые трубки. Здесь нужно подчеркнуть герметичность в отношении паров масляной пропитки.

Эго было проверено на кабеле с бумажно-масляной изоляцией

при температуре 100°С в течение более 10000 ч. Проводящий по­лимер, защищенный маслостойкой трубкой, не обнаружил измене­ния проводимости после проведения испытаний.

Расширенная программа испытаний. Последовательность испытаний, приведенная в таблице, была проведена на двух трех­фазных переходных муфтах для кабелей на напряжение 24 кВ. Бы­ли использованы кабель с бумажно-масляной изоляцией (Ml) се­чением 150 мм с алюминиевыми многопроволочными жилами в отдельных свинцовых оболочках со стальной ленточной броней и однофазный кабель сечением 150 мм² с алюминиевой многопрово­лочной жилой с изоляцией из сшитого полиэтилена.

Аналогичные испытания были проведены на четырех трех­фазных переходных муфтах для кабеля с бумажной изоляцией, пропитанной нестекающим составом (MIND). Во время испытаний определялась работоспособность конструкции на различные виды нестекающей пропитки. Один тип был с синтетической пропиткой, другой - с натуральной. Например, кабель типа NF СЗЗ-100 имеет пропитку, основанную на канифоли и натуральных восках. Для сравнения: швейцарский кабель типа РРВ-Т пропитан синтетичес­ким составом, основанным на полиизобутилене. Результаты испы­таний показывают хорошую работоспособность системы для дан­ных видов пропиток, которые составляют 90% от всех известных.

Моделирование электрического поля. Имеющиеся сравни­тельные результаты и практический опыт подтверждаются теоре­тическим анализом при оптимизации параметров конструкции ка­бельной арматуры и определяют требования к материалам. Резуль­таты были получены с использованием анализа конечного элемента с помощью специальной программы. В работе основное внимание уделено двум важным деталям:

необходимости конического среза изоляции жил, обработке среза экрана.

Использование заполнителя с контролем напряженности эле­ктрического поля, маслостойкой трубки и термоусаживаемой труб­ки контроля напряженности электрического поля снижает ее до менее чем 0,35 кВ/мм на границе прямого среза бумажной изоля­ции жил, т.е. в коническом срезе бумажной изоляции нет необхо­димости. Данное улучшение явилось результатом одновременного применения желтой ленты заполнения пустот с соответствующими электрическими свойствами и проводящей полимерной трубки.

Системный подход. В настоящее время при переходе на кабели с полимерной изоляцией считается обычным то, что кабельная сеть является смешанной. Это получается, когда в существую­щую сеть кабелей с бумажной изоляцией врезаются кабели с пластмассовой изоляцией. Системный подход, разработанный фирмой «Райхем», заключается в том, что для смешанной сети применяется одна и та же технология, которая дает большое пре­имущество кабельщикам, в том числе при обучении и использова­нии инструмента. В этом случае кабельщик имеет дело с неболь­шим числом базовых приемов при большом числе возможных ва­риантов соединения.

Применение описанных материалов сделало возможным раз­работку последовательной системы соединительных и переходных муфт. Большой коэффициент термоусадки определил, что только несколько базовых изделий необходимы для покрытия всего диапа­зона сечений, вплоть до 500 мм². Система была разработана с уче­том возможности включения в комплект элементов для заземления, соединения брони и наружной герметизации с охватом того же ди­апазона сечений кабелей.

Выводы

Выше описана уникальная система для соединения ка­белей с бумажной изоляцией и кабелей с полимерной изоляцией. Технология объединяет толстостенную ТУ эластомерную экрани­рованную изоляционную трубку и модифицированную маслостойкую трубку. Это сочетание дает относительно простой способ со­единения, подобный новым соединительным муфтам для полимер­ных кабелей. Переходные муфты были испытаны в самых тяжелых условиях, сравнимых с условиями работоспособности кабелей с полимерной изоляцией. Теоретический анализ был сделан для того, чтобы подтвердить результаты испытаний. Сравнение, сделанное с другими присутствующими на рынке технологиями, отразило ожи­дания превосходной жизнеспособности ТУ муфт. Предоставленные отчеты показывают прекрасную работоспособность системы ТУ муфт для кабелей с бумажной и полимерной изоляцией на напря­жение до 42 кВ.