Stroomkabels met geïmpregneerde papierisolatie voor spanning 1-10 kV
Netsnoeren met harnas
De meeste voedingskabels voor spanningen tot 10 kV zijn drieaderig met sectoraders, zogenaamde riemgeïsoleerde kabels. Deze kabels zijn verkrijgbaar met koperen en aluminium geleiders met een doorsnede van 6 tot 240 mm2. Aluminium geleiders kunnen enkeladerig zijn in het hele bereik van doorsneden, daarnaast worden in het bereik van 70-240 mm2 ook kabels met meeraderige afgedichte geleiders geproduceerd. Koperen geleiders worden voornamelijk vervaardigd met meeraderige geleiders, maar in het bereik van doorsneden van 6 tot 50 mm2 worden enkeladerige geleiders gebruikt.
Het is bekend dat de traditionele methoden voor geleidende draden koper en aluminium zijn. Koper is de laatste jaren extreem schaars geworden, daarom wordt aluminium het meest gebruikt in de kabelindustrie, zowel voor geleiders als voor mantels.
De elektrische geleidbaarheid van aluminium is 1,65 keer minder dan die van koper en de dichtheid is 3,3 keer minder dan die van koper, wat het mogelijk maakt om aluminiumdraden te verkrijgen met dezelfde elektrische weerstand die 2 keer lichter is dan die van koper. De productie van enkelstrengige aluminium geleiders in de vorm van een dichte sector geeft een groot economisch effect in de kabelindustrie. Het gebruik van dergelijke draden maakt het mogelijk om de diameter van de kabel te verkleinen, bovendien neemt bij de productie van dergelijke draden de arbeidsproductiviteit toe, omdat in vergelijking met de productie van meeraderige draden het aantal trekbewerkingen wordt verminderd en de werking van twistedraden is uitgesloten. Massieve sectordraden hebben een grotere stijfheid dan gedraaide; bovendien neemt de complexiteit van het installeren van kabels met dergelijke draden enigszins toe. Echter, zoals studies aantonen, wordt de stijfheid van de kabel niet voornamelijk bepaald door de stroomvoerende geleiders, maar vooral door het materiaal en de structuur van de mantel.
Kabelisolatie bestaat uit stroken kabelpapier geïmpregneerd met een harssamenstelling. In kabels voor een spanning van 1-10 kV wordt elke fase afzonderlijk geïsoleerd en vervolgens wordt een gemeenschappelijke riemisolatie aangebracht op de getwiste geïsoleerde draden. De diktes van de fase- en stripisolatie worden gekozen uit de omstandigheden van de kabel in werkmodus (in de Republiek Wit-Rusland 6 worden 10 kV-netwerken geïmplementeerd met een geïsoleerde nulleider), waardoor een betrouwbare werking in de noodmodus wordt gegarandeerd.
Bij huishoudelijke kabels is de dikte van de isolatie tussen de fasen ongeveer 36% groter dan de dikte van de isolatie tussen de kern en de mantel.Dus voor kabels met een spanning van 6 kV is de dikte van de fase-isolatie 2 mm en de dikte van de isolatie van de riem is 0,95 mm, voor kabels met een spanning van 10 kV - 2,75 t 1,25 mm, respectievelijk.
Voor kabels met een spanning van 1 en 3 kV wordt de dikte van de isolatie voornamelijk gekozen op basis van de mechanische sterkte (zonder schade tijdens het buigen). De openingen tussen de geïsoleerde draden zijn gevuld met bundels sulfaatpapier.
Het grootste nadeel van geïmpregneerde papierisolatie is de hoge hygroscopiciteit. Om de isolatie tijdens opslag, plaatsing en gebruik te beschermen tegen vocht, zijn de kabels ingesloten in een metalen omhulsel.
Stroomkabels zijn verkrijgbaar in loden en aluminium mantel. Aluminium mantels zijn voldoende strak en mechanisch sterker dan loden mantels.De hoge elektrische geleidbaarheid van aluminium maakt het mogelijk om aluminium mantels te gebruiken als vierde geleider van de kabel, wat een aanzienlijke besparing oplevert op aluminium, isolerende en beschermkappen. Kabels met aluminium omhulsels kunnen echter niet worden gebruikt bij blootstelling aan agressieve omgevingen (alkalische dampen, geconcentreerde alkalische oplossingen). In dergelijke omstandigheden is het noodzakelijk om kabels met een loden mantel te gebruiken.
Ervaring met de fabricage en installatie van kabels met een aluminium mantel met een diameter van meer dan 40 mm onthulde hun buitensporige stijfheid, daarom kabels voor spanning 1 kV met een doorsnede van 3 × 240 mm2, 6 kV met een doorsnede van 3 × 150 mm2 en meer, 10 kV met een doorsnede van 3 × 120 mm2 en groter moet worden gemaakt met een gegolfde aluminium mantel.
Het gebruik van een golfmantel verhoogt de flexibiliteit van de kabels, maar wanneer dergelijke kabels op hellende trajecten worden gelegd, kan de impregneermassa langs de golf lopen en luchtinsluitingen in de kabelisolatie vormen. In dit opzicht kunnen golfmantels alleen worden gebruikt in kabels waarvan de isolatie is geïmpregneerd met niet-vloeiende verbindingen.
Stijgkabels
Bij het leggen van kabels met geïmpregneerde papierisolatie op trajecten met een groot niveauverschil bestaat het gevaar dat het impregneermengsel afdaalt naar het onderste gedeelte van het traject. De samenstelling vloeit voornamelijk langs de spleten tussen de geleiders in de getwiste meeraderige geleiders, evenals in de spleet tussen de metalen mantel en de isolatie, en in mindere mate in de papierisolatie zelf.
Zo neemt in de bovenste delen van het spoor de diëlektrische sterkte van de kabel af door het verschijnen van luchtspleten in de isolatie. In de lagere delen van de route kan door de verhoogde druk van de starre verbinding de kabel onder druk staan. Daarom kunnen kabels met geïmpregneerde papierisolatie van conventioneel ontwerp worden gelegd op routes met een niveauverschil tussen het hoogste en laagste punt van de kabellocatie niet meer dan 15-25 m. Een vermindering van het effect van lekkage kan worden bereikt impregnerende samenstelling door de volgende maatregelen: het gebruik van afsluitbare connectoren.