Cables d'alimentació d'alta tensió amb aïllament de paper revestit de plom i passacables
Els cables d'alimentació estan destinats a la transmissió i distribució d'electricitat a la zona i a l'alimentació amb captadors de corrent.
Tot i que els cables són més cars d'instal·lar que les línies aèries, cada cop s'utilitzen més com a solució preferida. Actualment, els cables d'alta tensió funcionen principalment a nivells de tensió de 380 kV, 110 kV, 35 kV, 20 kV, 10 kV i 400 V.
Mentre que avui dia gairebé només es produeixen cables amb aïllament plàstic i Funda de XLPE, el cable clàssic d'alta tensió és l'anomenat cable de paper.
Els cables XLPE es van començar a col·locar àmpliament abans de la dècada de 1980, tot i que en alguns països aquest procés va començar més tard. Una característica particularment notable d'aquest nivell de tensió és la gran varietat de tipus de cable de polímer alternatius.
Cables d'alimentació aïllats en paper (esquerra) vs. cable XLPE
Cables d'alimentació amb aïllament de paper impregnat
Els cables de plom aïllats en paper tenen gairebé la mateixa estructura bàsica per a nivells de tensió de 400 V a 35 kV.S'han utilitzat per a la transmissió d'energia des de la introducció dels primers sistemes d'energia a finals del segle XIX.
Cable d'alimentació blindat del segle XX amb funda de plom
Per a tensions de funcionament de fins a 35 kV inclosos, aquests cables es fabriquen amb un aïllament de paper de cable impregnat de colofonia amb oli en una funda i una armadura de plom, depenent de les condicions de col·locació.
Els cables i filferros col·locats als vaixells utilitzats en les indústries mineres i manufactureres i en l'agricultura es fabriquen principalment amb aïllament de cautxú o plàstic en una mànega flexible de cautxú o PVC.
Els cables d'alimentació es distingeixen pel nombre de nuclis: un, dos, tres i quatre nuclis. Els conductors poden ser d'un sol o de diversos cables i de forma: rodona, sectorial, segmentada i ovalada.
Com s'ha esmentat anteriorment, a finals del segle XIX va aparèixer un cable de tres fils amb una tensió de fins a 6 kV. Al principi, era un cable amb filferros de coure rodons, una capa gruixuda d'aïllament impregnat de paper als cables i el mateix gruix amb una capa d'aïllament comuna (cinturó) als cables aïllats retorçats junts, és a dir, sota un cable. funda.
Un exemple de cable de plom en un anunci de Kabelwerke Brugg de 1927.
Col·locació d'un cable de 30 kV a Alemanya l'any 1928.
El desenvolupament del cable d'alimentació va en la línia d'augmentar la tensió de treball del cable i la fiabilitat del seu funcionament, però no augmentant encara més el gruix de la capa d'aïllament, sinó millorant la qualitat i millorant l'ús del cable d'aïllament. material al cable.
La millora dels indicadors econòmics del cable, és a dir.sobretot, la reducció del seu preu ve determinada per l'estalvi de materials bàsics pel seu millor ús i millora del procés tecnològic (reducció del cicle productiu, reducció de residus i rebuigs en producció).
A la dècada de 1920, els conductors rodons dels cables d'alimentació multinucli es van substituir per conductors de segment i sector, ja que el nivell de producció de cable havia augmentat tant en aquest moment que es va fer possible produir cables d'alimentació fiables amb conductors no rodons de fins a 10 kV inclosos. .
El tipus principal de cable d'alimentació de paper impregnat és el cable sectorial.
Aquest cable té una capa aïllant a cada nucli (aïllament de fase) i una capa aïllant comuna sobre els tres nuclis aïllants retorçats entre si (aïllament de la corretja) Aquest cable s'anomena cable amb aïllament de corretja o, segons el tipus de camp elèctric en això, un cable amb camp no radial, i pel tipus d'impregnació - cable amb impregnació viscosa.
Per designar un cable d'aquest tipus, s'utilitzen símbols (marques) en funció del tipus d'escut i coberta exterior, per exemple:
- SG: cable sense blindatge i gorres sobre el plom,
- CA: s'aplica una capa d'asfalt a la funda de plom,
- SB: a sobre del plom hi ha una armadura de dues tires d'acer i una coberta de fil de cable impregnat de betum (jute),
- SBG: igual que el disseny anterior però sense coberta de jute sobre el para-xocs,
- OP i SK: cable amb una armadura de cables plans o rodons.
La primera lletra de la marca indica la presència d'una closca, i la darrera indica el tipus de cobertes protectores.
Per tal d'estalviar plom reduint el diàmetre dels cables d'alimentació de múltiples nuclis (dos, tres i quatre nuclis), els conductors del cable no es fan rodons, sinó en forma de sector o segment.
Un cable de tres fils amb conductors sectorials és aproximadament un 15% més petit de diàmetre que un cable amb conductors rodons de la mateixa secció transversal. L'estalvi de plom resultant de la introducció de conductors sectorials en cables de tres conductors es pot estimar en una mitjana del 20%.
Els conductors d'un cable trifàsic poden tenir la forma d'un oval que s'aproxima a una el·lipse. L'avantatge d'aquesta forma de vena és que la vena ovalada no té cantonades tan afilades com la vena sectorial.
L'ús de conductor oval en cables d'alta tensió de 35 kV pot proporcionar una certa compensació dels canvis tèrmics en la composició d'impregnació de la capa d'aïllament del cable i així millorar la qualitat del cable.
Els principals materials aïllants dels quals es fa la capa aïllant del cable d'alimentació a la fàbrica de cables són el paper de cable i el compost de lectura.
La impregnació de la capa de paper del cable es realitza per substituir l'aire del paper i entre les capes de cintes de paper amb oli mineral o algun altre compost impregnant que sigui més fort en connexió elèctrica.
El paper del paper no és només contenir el compost impregnant. La presència de paper a la capa d'aïllament del cable permet obtenir una capa d'aïllament la resistència a la ruptura de la qual és aproximadament 3 vegades superior a la resistència a la ruptura de la mescla impregnant.
El paper de cable utilitzat per a la producció de la capa d'aïllament dels cables d'alimentació ha de tenir certes propietats mecàniques que garanteixin una superposició estreta de les tires de paper al nucli del cable, propietats físiques necessàries per a la correcta implementació del procés d'impregnació i no ha de contenir impureses, que redueixen les propietats elèctriques del paper després de la impregnació.
La construcció del cable de 20 i 35 kV amb aïllament de corretja no pot proporcionar una fiabilitat suficient en el funcionament, principalment a causa de la presència de components de gradient tangencial a l'aïllament del cable causats per la no radialitat del camp elèctric.
A aquesta tensió s'aplica una estructura amb tres venes de plom retorçades en una armadura de banda comuna, designada convencionalment per la marca OSB. Aquest disseny va ser proposat per primera vegada l'any 1923 per A. Yakovlev i S. M. Bragin.
Els cables d'alta tensió per a tensions superiors a 20 kV s'han produït sempre com a cable d'un sol nucli, és a dir. amb un camp elèctric radial, ja que en aquest cas la fiabilitat del cable a alta tensió és de particular importància.
Per a 110 i 220 kV s'utilitzen principalment cables plens d'oli la característica principal de la qual és que l'aïllament de paper d'aquest cable està impregnat d'oli mineral de baixa viscositat, que es pot moure fàcilment al llarg del cable al llarg del nucli buit central sota la influència de l'excés de pressió creada al cable.
Quan la temperatura del cable canvia, l'oli que es mou lliurement permet compensar amb l'ajuda d'equips elèctrics els canvis de temperatura en el volum de la capa aïllant, que en el cable amb impregnació viscosa condueixen a la formació de buits i destrucció.
La presència d'un nucli buit permet assecar i alimentar el cable en producció de manera que pràcticament no hi queden bombolles ni inclusions de gas.
En producció, el cable s'enrotlla en un tambor i es connecta a un dipòsit d'oli especial sota una determinada pressió positiva. Gràcies a aquest dispositiu, no es formen inclusions de gas al cable, fins i tot amb canvis significatius de temperatura.
Cable modern OSB-35 3×120 per a tensió 35 kV
Segell de cables
Es proporcionen terminals de cable i connectors per permetre que els cables es connectin a altres equips o entre si.
Atès que els cables estan fets a una longitud limitada, calen accessoris de connexió, els anomenats prensaestopes. La funció de la caixa de cables és connectar els dos extrems del cable entre si.
Una demostració d'un enllaç per cable de 30 kV del Museu de Leipzig que, quan s'obre, mostra com funciona aquest enllaç per cable:
La connexió directa del fil d'alumini està soldada i mecanitzada amb una llima d'alumini. En el cas dels cables de coure, es col·loquen les anomenades mànigues de soldadura, els nuclis de cable i es solden.
Els conductors metàl·lics nus s'emboliquen a mà amb paper d'oli de 10 a 30 mm d'ample fins que el gruix de l'aïllament és de 2,5 vegades el gruix de l'aïllament del cable.
Abans d'enrotllar, la barreja de cables i el paper s'han d'escalfar a 130 graus perquè la humitat pugui bullir. Per a això es van utilitzar estufes de carbó obertes. Per descomptat, això només era possible a l'aire lliure.
Per evitar que la humitat entri als casquilles, s'utilitza un casquet interior fabricat a fàbrica de plom o acer galvanitzat per connectar les beines de plom i soldar-les amb força.
Poc abans del final del procés de soldadura, s'aboca un compost de cable al forat per evitar les butxaques d'aire.
Quan es realitza el procés d'impregnació del cable d'alimentació, s'han de prendre totes les mesures per evaporar la humitat que queda a la capa d'aïllament abans de la impregnació. i impregneu tota la capa d'aïllament del cable tan completament com sigui possible, minimitzant les inclusions d'aire que es poden formar a la capa d'aïllament durant els xiuxiueigs NS.
El compost impregnant s'ha de sotmetre a una neteja periòdica d'impureses mecàniques, un tractament al buit per eliminar la humitat acumulada durant la impregnació del cable i una desgasificació per eliminar el gas (aire) dissolt en ell.
Abans que l'anomenada "manga interior de plom" estigui tancada en una carcassa d'acer fos i s'ompli d'aïllament de resina, s'han de fer connexions metàl·liques entre el reforç de la cinta d'acer i la funda de plom.
Després de refredar-se durant almenys 3 hores, l'endoll instal·lat es pot utilitzar durant molt de temps (30 anys o més).
Per obtenir més informació sobre el dispositiu i la tecnologia per instal·lar segells de cables per a cables d'alimentació, consulteu aquí:Connectors del cable d'alimentació