Технические характеристики проводов, кабелей и методику их выбора для внутренних проводок и кабельных линийВ сельских электрических сетях в качестве материала для проводов служат медь, алюминий и сталь. Медь применяют для изолированных проводов внутри помещений и только в редких случаях (на побережье моря, в районе химических заводов) для воздушных линий. На сельских воздушных линиях напряжением 10 кВ и более широко используют стале алюминиевые провода. Алюминиевые применяют как во внутренних проводках, так и в воздушных сетях напряжением 0,38 кВ. Провода сельских воздушных линий при малых нагрузках в ряде существующих сетей выполнены из стали. Электрические и механические свойства меди, алюминия и стали различны. Медь характеризуется высокой электрической проводимостью. Механическая прочность меди также высока. Временное сопротивление на растяжение твердотя-нутой меди (напряжение, при котором материал разрушается) к = 390 МПа. Плотность меди = 8,9 г/см3. Медные провода хорошо противостоят химическому воздействию различных веществ. Они отличаются тем, что, находясь в воздухе, покрываются тонкой пленкой оксидов, которая защищает их от дальнейших разрушений. Алюминий характеризуется меньшей проводимостью, чем медь. Для твердотянутого алюминия удельная проводимость = 53 • 106 См/м. Он менее прочен, чем медь. Временное сопротивление к = 160 МПа. Плотность алюминия меньше, чем плотность меди, и составляет 2,75 г/см3. Так же как и медь, алюминий не разрушается на открытом воздухе, покрываясь пленкой оксидов. Сталь обладает проводимостью, значительно меньшей, чем медь и алюминий. К тому же ее проводимость зависит от силы проходящего по проводу тока. При очень малой силе тока Y = 7,5 • 106 См/м. Механическая прочность стальных проводов значительна. Временное сопротивление стальных одно проволочных проводов =370 МПа, а многопроволочных = 650... 700 МПа. Плотность стали 5 = 7,85 г/см3. В отличие от проводов из цветных металлов стальные провода, окисляясь, покрываются ржавчиной, которая не защищает металл от дальнейшего разрушения. Поэтому их изготовляют либо из оцинкованной проволоки, либо с присадкой 0,2...0,4 % меди. В стале алюминиевых проводах внутренние проволоки выполнены из стали, а наружные — из алюминия. Стальные проволоки несут механическую нагрузку, алюминиевые — электрическую и механическую. Применяют также биметаллические провода. В них стальную жилу покрывают толстым слоем меди или алюминия электролитическим способом, что значительно повышает электропроводность провода. Неизолированные провода для воздушных линий выполняют одно проволочными и многопроволочными. Одно проволочные провода изготовляют только из меди сечением до 10 мм2 и стали диаметром до 5 мм. В сельских воздушных линиях медь не используют. Алюминиевые одно проволочные провода для воздушных линий применять нельзя. Многопроволочные провода изготовляют из всех трех перечисленных ранее металлов в виде проволок одинакового сечения. Их число обычно равно 7, 12, 19 или 37. При таком числе проволок они плотнее располагаются вокруг одной центральной. Многопроволочные провода характеризуются большей механической прочностью и гибкостью по сравнению с одно проволочными, поэтому их широко применяют в сельских сетях. Марки неизолированных проводов обозначают следующим образом: буквами М, А, АС и ПС выражают материал провода, а последующими цифрами — его сечение в квадратных миллиметрах. Например, А16 означает алюминиевый провод сечением 16 мм2, ПС25 — провод стальной сечением 25 мм2. Одно проволочные стальные провода обозначают ПСТ3,5, ПСТ4, ПСТ5, где цифры соответствуют диаметру провода в миллиметрах. С точки зрения механической прочности правилами устройства электроустановок запрещается применять провода, сечение которых меньше нормативных значений. Нельзя использовать одно проволочные стальные провода диаметром более 5 мм и одно проволочные биметаллические провода диаметром более 6,5 мм. Поперечный разрез одно проволочных и многопроволочных неизолированных проводов показан на рисунке 4.7. На воздушных линиях напряжением до 1 кВ следует применять алюминиевые провода с минимальной площадью сечения 16 мм2, сталеалюминевые и биметаллические — 10 мм2, стальные многопроволочные — 25 мм2, стальные одно проволочные — диаметром 4 мм. Изолированные провода (или самонесущие) для воздушных линий получили большое распространение в ряде стран Европы и имеют значительные преимущества. В недалеком будущем они получат применение в сельских сетях России, особенно на напряжение 380 В. Они имеют два или три многопроволочных фазовых провода сечением 16...120 мм2, изолированных полиэтиленом, и нейтральный провод без изоляции без цпрочненного алюминиевого сплава сечением 25...70 мм2.
Может быть применен также четвертый изолированный провод для подключения фонарей уличного освещения сечением 16 мм2. Все провода скручены в одно целое, и их подвешивают к опорам без изоляторов на специальных подвесках. Такие провода получили название «самонесущие». Внутренние электрические проводки выполняют изолированными проводами из мягкой медной или алюминиевой проволоки. По сравнению с твердотянутой мягкая медная проволока то механически менее прочная, то более гибкая и имеет более высокую удельную проводимость. Изолированные провода с алюминиевыми жилами сечением 2,5 мм2 и более для силовых и осветительных цепей прокладывают открыто в стальных трубах или в полутвердых трубках. В последнем случае используют специальные контактные зажимы. Одно проволочные изолированные провода изготовляют сечением 1... 10 мм2. Их недостаток — жесткость, что в ряде случаев затрудняет монтаж и эксплуатацию. Многопроволочные провода выполняют сечением 1...500 мм2 и более. В зависимости от сечения проволок они бывают обыкновенными и гибкими. В последних диаметр каждой отдельной проволоки меньше, а общее число проволок больше по сравнению с первыми. Два гибких изолированных провода, скрученных вместе, называют шнуром. Изоляция провода зависит от его конструкции и рабочего напряжения, на которое он рассчитан. Для примера опишем конструкцию изолированного провода марки АПР. Провод имеет алюминиевую жилу, покрытую слоем вулканизированной резины. В качестве защитного покрова на провод наложена оплетка из хлопчатобумажной пряжи, пропитанной противогнилостным составом. Провода АПР изготовляют на напряжение 500 В и 3 кВ. Их маркируют, как и все изолированные провода, следующим образом: АПР500-16. Буквы означают материал и марку провода, первые цифры — его рабочее напряжение, последующие — сечение провода в квадратных миллиметрах. Для прокладки под штукатуркой используют плоские провода с винилитовой изоляцией марки ППВ. Внутренние электрические проводки рассматривают в дисциплине «Монтаж электроустановок». Кабель — это провод, заключенный в герметичную (например, свинцовую) оболочку. Его можно прокладывать в воде, земле и на воздухе. Для электрических кабельных линий характерны следующие преимущества по сравнению с воздушными:
К недостаткам кабельных линий относят:
Несмотря на перечисленные недостатки кабельных линий, их следует применять в южных безлесных сельских районах, где они постепенно вытеснят воздушные линии. Электрические кабели общего назначения выполняют с бумажной (пропитана специальными составами) или резиновой изоляцией. Кабели с резиновой изоляцией прокладывают в закрытых помещениях или используют для питания передвижных потребителей. Наибольшее распространение получили трех- и четырехжильные кабели с бумажной изоляцией. Для напряжения до 10 кВ их выполняют с поясной изоляцией и в общей свинцовой оболочке для всех жил. Для напряжений 20 и 35 кВ кабели изготовляют с отдельно освинцованными жилами. Жилы кабеля состоят из большого числа проволок малого сечения. Кабели напряжением до 6 кВ и сечением до 16 мм2 изготовляют с круглыми жилами. При более высоких напряжениях и больших сечениях они имеют секторные жилы. Диаметр кабеля с секторными жилами на 8... 15 % меньше диаметра кабеля с круглыми жилами того же сечения. Поэтому кабель с секторными жилами на 10...18 % легче и на 10...15 % дешевле. На рисунке 4.8 показан кабель с секторными жилами 1 напряжением 10 кВ. Каждая жила изолирована специальной кабельной бумагой, пропитанной маслом и канифолью, а все жилы вместе изолированы от земли поясной изоляцией также из пропитанной бумаги. Для обеспечения герметичности кабеля на поясную изоляцию накладывают свинцовую оболочку без швов. От механических повреждений кабель защищают броней 8 из стальной ленты либо из проволок. Для защиты от химических воздействий его покрывают асфальтированным джутом. Выпускают также кабели с покрытием из алюминия либо пластмасс (совпрена, винилита).
Кабели напряжением 110 кВ и выше изготовляют одножильными. Жилу делают из медных проволок. Внутри кабеля расположена лента, свернутая в виде спирали. В ней под давлением циркулирует масло, обеспечивающее высококачественную изоляцию и охлаждение кабеля. Их оболочка заполнена инертным газом под давлением 0,2...0,3 МПа. Изоляцию делают из резины. В марку кабеля добавляют букву Р. Если вместо свинцовой оболочки применена оболочка из винилита, то в марке кабеля букву С заменяют буквой В, а если из алюминия, то буквой А. Для сельских условий разработаны облегченные кабели с алюминиевыми жилами с изоляцией из полихлорвинилового пластиката, а также с бумажной изоляцией и в алюминиевой оболочке. Сельские сети в виде кабелей облегченных конструкций используют в нашей стране. Они успешно прошли длительные испытания. Кабели обозначают так же, как изолированные провода. Например, СБЗ х 70 — кабель трехжильный, сечением 70 мм2, с бумажной поясной изоляцией, освинцованный, бронированный лентой, с джутовым асфальтированным покрытием. Наиболее распространена прокладка кабеля непосредственно в земле, траншеях. Достигаются наилучшая теплоотдача кабеля и большая допустимая электрическая нагрузка. Кабели, проложенные на открытом воздухе, в блоках и каналах, обслуживать удобнее, чем в траншеях, но при этом ухудшается теплоотдача.
|
