Кабель высокого напряжения переменного тока

Кабель высокого напряжения переменного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3495503/24-07 (22) 12.10.82 (46) 07.10.83. Бюл. 11 37 (72) С.F. Глейзер, А.И. Губинский, Л.Е.Макаров, Ю.В.Образцов, И.Б.Пешков, Е.В.Семенова, Ю.Ф.Тележников и М.Г.Хануков (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (53) 621.315(088.8) (56) 1. Патент США М 3885085, кл. 174-36 (Н 01 В 9/02), опублик.

20.05.75.

2. Привезенцев В.А., Ларина Э,Т.

Силовые кабели и высоковольтные кабельные линии. М., "Энергия", 1970, с. 127.

З(511 Н 01 B 9/02; Н 01 В 9/06 (54) (57) КАБЕЛЬ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

ПЕРЕМЕННОГО ТОКА с изоляцией из пропитанных маслом бумажных лент, содер. жащий токопроводящую жилу, изоляцию, прилегающий,; жиле слой которой выполнен из бумажных лент с диэлектрической проницаемостью выше, чем диэлектрическая прсницаемость бумажных лент последующего слоя, и экран поверх изоляции, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что,с целью снижения диаметра кабеля при сохранении его электрических параметров, бумажные ленты в слое изоляции, прилегающем к экрану, имеют плотность выше плотности бумажных лент в предыдущем слое изоляции на величину, обеспечивающую уровень частичных разрядов .не выше допустимого.

1 1046

И зобретение относится к кабельнойтехнике, в частности к кабелям высокого напряжения и может быть использовано при разработке и изготовлении кабелей с изоляцией из пропитанных маслом бумажных лент.

В известных кабелях высокого напряжения для повышения электрической прочности при переменном и импульсном напряж:-ниях, и, соответственно, 10 снижения их габаритов, изоляция выполняется градированной. Причем у токопроводящей жилы слой изоляции выполняется с диэлектрической проницаемостью в 1,2-1,5 раза больше, 15 чем диэлектрическая проницаемость последующего слоя.

Такой способ градирования приводит к определенному выравниванию распределения напряженности электрического поля в изоляции кабеля и, соответственно, к снижению максимальной напряженности у токопроводящей жилы кабеля. При этом увеличивается кратковременная электрическая проч- 25 ность на переменном напряжении и прочность на импульсах. Все выпускаемые в СССР кабели высокого напря-женил по ГОСТ 16 41-78 имеют градированную изоляцию и являются достаточ- 3р но надежными изделиями в течение всего срока службы (2r>-30 лет).

Применение такого градирования позволило в свое время снизить толщину изоляции маслонаполненных кабелей. Так, например, толщина изоляции кабеля на напряжение 110 кВ снизилась с 12 до 10 мм, а кабеля на на- пряжение 220 кВ - с 22 до 18 мм 1 1).

Недостатком указанных кабелей является невозможность дальнейшего снижения диаметра. Это обусловлено тем, что снижение толщины изоляции приводит к увеличению напряженности электрического поля как у токопрово- 45 дящей Жилы, так и у наружного экрана, причем интенсивность ротора напряженности у наружного экрана выше, чем у токопроводящей жилы. Экспериментально установлено, что при отношении О/d с 2,5 (где 0 - диаметр кабеля по изоляции, d — диаметр токопроводящей жилы кабеля) пробой кабеля равновероятен как от жилы, так и от наружного экрана. Кро- 55 ме того, повышенная напряженность поля в слое изоляции у наружного экрана является причиной возникнове72 2 ния в этом месте ионизационных процессов и вследствие этого сокращения срока службы кабеля в целом.

Известно, что,с целью снижения диаметра кабеля и интенсивности ионизационных процессов в кабелях с твердой экструдированной изоляцией (в частности полиэтиленовой), между полупроводящими экранами и основной изоляцией накладывается так называемый эмиссионный слой, диэлектрическая проницаемость которого в несколько раз больше диэлектрической проницаемости основной изоляции.

Такой слой в кабелях высокого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена накладывается как между основной изоляцией и полупроводящим экраном по жиле, так и между основной изоляцией и наружным экраном. Указанный слой препятствует эмиссии электронов с выступов полупроводящих экранов в основную изоляцию и тем самым снижается уровень частичных разрядов и интенсивность ионизационных процессов изоляции.

Это обстоятельство позволяет повысить срок службы указанных кабелей (2).

Однако в кабелях высокого напряжения переменного тока с изоляцией из пропитанных бумажных лент, содержащих токопроводящую жилу, изоляцию, прилегающий к жиле слой которой выполнен из бумажных лент с диэлектрической проницаемостью выше, чем диэлектрическая проницаемость последующего слоя, и экран по изоляции, указанный принцип не приемлем при дальнейшем сокращении габаритов кабеля. Это обусловлено тем, что, несмотря на снижение усредненного значения напряженности поля у экранов, абсолютное значение напряженности в масляных зазорах увеличивается. Напряженность поля в масляных зазорах (Е ) может быть определена по формуле где E - усредненное значение напря— ср женности поля; Š— относительная диэлектрическая проницаемость бумажных лент и ЯМ вЂ” относительная диэлектрическая проницаемость масла.Из формулы видно, что с увеличением диэлектрической проницаемости бумаж6772 з 104 ных лент растет напряженность поля в масляных зазорах, что приводит к увеличению интенсивности частичных разрядов в них и снижает срок службы кабеля. цель йзоОретения - снижение диаметра кабеля высокого напряжения переменного тока с изоляцией из пропи танных маслом бумажных лент при сохранении его электрических параметров. указанная цель достигается тем, что в кабеле высокого напряжения переменного тока с изоляцией из пропитанных маслом бумажных лент, содержащем токопроводящую жилу, изоляцию, прилегающий и жиле слой которой выполнен из бума>хных лент с диэлектрической проницаемостью выше, чем диэлектрическая проницаемость бумажных лент последующего слоя, и экран поверх изоляции, бумажные ленты в слое изоляции, прилегающем к экрану, имеют плотность выше плотности бумажных лент в предыдущем слое,, изоляции на величину, обеспечиваю,щую уровень частичных разрядов не выше допустимого.

На черте>хе показана конструкция предлагаемого кабеля.

Кабель содержит токопроводящую жилу

1, слой 2 изоляции с диэлектрической проницаемостью = слой 3 изоляции > с диэлектрической проницаемостью

Е (0 < и плотностью бумажных лент 2,слой 4 изоляции с плотностью бу.мажных лент f > g< экран 5 по токопроводящей жиле, экран 6 поверх изоляции и оболочку 7.

Применение в прилегающем к экрану слое изоляции бумажных лент с плотностью выше, чем у лент предшествующего слоя, обеспечивает повышение надежности кабеля. Наиболее сущест-. венный эффект может быть получен в том случае, когда в качестве бума>хных лент этого слоя применяются ленты, плотность которых выше плотности лент основной изоляции, а их диэлектрическая проницаемость такая

>

В этом случае напряженность поля в масляных зазорах снижается, и пропорционально снижению напряженности уменьшается в них интенсивность час1

;тичных разрядов.

В качестве бумажных лент прилегающего к экрану слоя 4 изоляции при этом целесообразно использовать ленты на основе синтетических волокон с диэлектрической проницаемостью

10 близкой к диэлектрической проницаемости масла (Я = 2,2), что позволяет исключить повышение напряжен-. ности на границе бумага:масло и снизить уровень частичных разрядов в масляных зазорах.

Проведенные исследования кабелей показали, что плотность бумажных лент прилегающего к экрану слоя 4 изоляции должна быть в 1,15-1,55 раза выше плотности лент 3 основной изоляции. При этом толщина бумажных лент слоя 4 должна быть 80"120 мкм при толщине лент предыдущего слоя 3 соответственно 120-170 мкм. Дальней2g шее снижение толщины бумажных лент нецелесообразно из-за появления в . слое 4 морщин и вмятин.

Увеличение толщины слоя 4 эффективно до значений 7-10 от общей толко щины изоляции кабеля. При больших значениях толщины слоя 4 наложение всей изоляции кабеля высокого или сверхвысокого напряжения за один проход становится невозможным из-за необходимости использования большого количества обмотчиков изолировочной машины.

В таблице приведены конструктивные параметры и результаты сравнительных

4р испытаний кабеля по прототипу и предлагаемого кабеля.

Как следует из таблицы, эа счет применения в слое изоляции, непосредственно прилегающего к внешнему

45 экрану, бумажных лент с плотностью большей, чем плотность у лент предшествующего слоя, толщина изоляции кабеля снижается на 304. При этом кабель выдерживает те же испытательные воздействия и плотностью соответствует по своим параметрам

ГОСТ 16441-78.

1046772

Изоляция

Тип кабеля

Марка бумаги и толщина слоя, мм

КВМУ-080

КВМСУ-080

Я 4

7,4

2,6

Прототип

2,8

Предлагаемый 270 о,б

Продолжение таблицы ЮВФ

ых рятем20 С) Прототип

«+540

160

10,0

+ 540

160

Предлагаемый 7,0

Составитель В. Пуков

Редактор А. Власенко. Техред М. Гергель Корректор С.Ыекмар

Заказ 7736/48 Тираж 703 ПолписнОе

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Токопроводящая жила сечением, мР.

КВМ-120

КВМС" 120

Еу." 3 25 плотностью ф = 0,72 т/м

КВМС"080 плотность ", = 0,88 т/м или

КВМСУ-080 плотность

3 = 1>1 т/м