Кабель высокого напряжения переменного тока

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 19) (11 1511 Н 01 В 9/О 01 В ПИСАНИ КОМ КАВ ТЕЛЬСТВУ ов, И.Б.ПеТележников торскии кабельной ублик рина Э,Т. ьтные кап", 1970,с. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(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 выще, 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 выще плот"й ности бумажных лент в предыдущем Я слое изоляции на величину, обеспечивающую уровень частичных разрядовне выше допустимого,1 10467И зобретение относится к кабельнойтехнике, в частности к кабелям высокого напряжения и может быть использовано при разработке и изготовлениикабелей с изоляцией из пропитанныхмаслом бумажных лент.В известных кабелях высокого напряжения для повышения электрическойпрочности при переменном и импульсном напряж:.ниях, и, соответственно, 1 Оснижения их габаритов, изоляция выполняется градированной, Причем утокопроводящей жилы слой изоляциивыполняется с диэлектрической проницаемостью в 1,2-1,5 раза больше, 15чем диэлектрическая проницаемостьпоследующего слоя,Такой способ градирования приводит к определенному выравниваниюраспределения напряженности электрического поля в изоляции кабеля и,соответственно, к снижению максимальной напряженности у токопроводящейжилы кабеля, При этом увеличиваетсякратковременная электрическая процность на переменном напряжении ипрочность на импульсах, Все выпускаемые в СССР кабели высокого напряженил по ГОСТ 16441-78 имеют градиро.ванную изоляцию и явллютсл достаточ- З 0но надежными изделиями в течение всего срока службы 25-30 лет),Применение такого градированияпозволило в свое время снизить толщину изоляции маслонаполненных кабелей. Так, например, толщина изоляции кабеля на напряжение 110 кВ снизилась с 12 до 1 О мм, а кабеля на на-пряжение 220 кВ - с 22 до 18 мм 11.40Недостатком указанных кабелей является невозможность дальнейшего снижения диаметра. Это обусловлено тем, что снижение толщины изоляции приводит к увеличению напряженности электрического поля как у токопрово дящей Вилы, так и у наружного экрана, причем интенсивность ротора напряженности у наружного экрана выше, чем у токопроводящей жилы, Экспериментально установлено, что при отно шении О/б2,5 (где О - диаметр кабеля по изоляции, д - диаметр токопроводящей жилы кабеля) пробой кабеля равновероятен как от жилы, так и от наружного экрана, Кро ме того, повышенная напряженность поля в слое изоляции у наружного экрана является причиной возникнове 12 2ния 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 изоляциейв 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 сыитого 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 полу- проводящих экранов в основную изоляцию и тем самым снижается уровень частичных разрядов и интенсивность ионизациояных процессов изоляции. Это обстоятельство позволяет повысить срок службы указанных кабелей 2 1.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. Напрлженность поля в масляных зазорахГ ) может быть определена по формуле2.6сМ Сргде Е - усредненное значение напря -срженности поля; Е- относительная диэлектрическая проницаемость бумажных лент и ЯМ - относительная диэлектрическая проницаемость масла,Из формулы видно, что с увеличением диэлектрической проницаемости бумаж6772 з 104ных лент растет напряженность поляв масляных зазорах, что приводит кувеличению интенсивности частичныхразрядов в них и снижает срок службы кабеля.цель йзооретения - снижение диаметра кабеля высокого напряжения переменного тока с изоляцией из пропи танньх 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 бумажных лент с диэлектрической проницаемостью выше, чем диэлектрическая проницаемость бумажных лент последующего слоя, и экран поверх изоляции, бумажные лентыв 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 чертеже показана конструкция предлагаемого кабеля.Кабель содержит токопроводящую жилу 1, слой 2 изоляции с диэлектрической проницаемостью . слой 3 изоляции с диэлектрической проницаемостью Е ( Р 1 и плотностью бумажных лент 2,слой 4 изоляции с плотностью бумажных лент"экран 5 по токо- проводящей 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 бумажных лент этого слоя применяются ленты, плотность которых выше плотности лент основной изоляции, а их диэлектрическая проницаемость такая ие,как у лент основной изоляции. В этом случае напряженность поля в масляных зазорах снижается, и пропорционально снижению напряженностиуменьшается в них интенсивность час,тичных разрядов.В качестве бумажных лент прилегающего к экрану слоя 4 изоляции приэтом целесообразно использоватьленты на основе синтетических волокон с диэлектрической проницаемостью1 О близкой к диэлектрической проницаемости масла ( Я = 22), что позволяет исключить повышение напряжен-.ности на границе бумага:масло и снизить уровень частичных разрядов в мас 15 ляных зазорах.Проведенные исследования кабелейпоказали, что плотность бумажныхлент прилегающего к экрану слоя 4изоляции должна быть в 1,15-155 ра 2 О за выше плотности лент 3 основнойизоляции, При этом толщина бумажныхлент слоя 4 должна быть 80"120 мкмпри толщине лент предыдущего слоя 3соответственно 120-170 мкм. Дальней 25 шее снижение толщины бумажных лентнецелесообразно из-за появления в .слое 4 морщин и вмятин.1Увеличение толщины слоя 4 эффективно до значений 7-10 от общей толЗО щины изоляции кабеля, При большихзначениях толщины слоя 4 наложениевсей изоляции кабеля высокого илисверхвысокого напряжения за одинпроход становится невозможным из-занеобходимости использования большогоколичества обмотчиков изолировочноймашины.В таблице приведены конструктивныепараметры и результаты сравнительных4 О испытаний кабеля по прототипу и предлагаемого кабеля,Как следует из таблицы, эа счетприменения в слое изоляции, непосредственно прилегающего к внешнему45 экрану, бумажных лент с плотностьюбольшей, чем плотность у лент предшествующего слоя, толщина изоляциикабеля снижается на 304. При этомкабель выдерживает те же испытательные воздействия и плотностью соответствует по своим параметрамГОСТ 16441-78,1046772 Изоляция Токопроводящая жиласечением,мР Тип кабеля Марка бумаги и толщина слоя мм кВМУ КВМСУ Я 4 7,4 2,6 Прототип 270 2,8 Предлагаемый 270 3,6 Продолжение таблицыЮфФ 20 С) 40 оти 10,0 Предлагаемый 7,0 Составитель В. Пуков Техред М. Гергель орректор С,Юе Редактор А.Власен Тираж 703 По сударственнсго комитета СССР делам изобретений и открытий осква, Ж, Раушская наб д лписнОе лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 экэз 7736/48 ВНИИПИ и 113035, КВМ КВМС 8 уплотностью= 0,72 т/м КВМС"080плотность