Кабель высокого напряжения


Кабель высокого напряжения ( кабель высокого напряжения ) — это кабель, используемый для передачи электроэнергии под высоким напряжением . Кабель включает в себя проводник и изоляцию . Кабели считаются полностью изолированными. Это означает, что они имеют полноценную систему изоляции, состоящую из изоляции, полупроводниковых слоев и металлического экрана. Это отличается от воздушной линии , которая может иметь изоляцию, но не полностью рассчитана на рабочее напряжение (например, трехжильный провод). Высоковольтные кабели разных типов имеют множество применений в приборах, системах зажигания, а также переменного тока (AC) и постоянного тока .(постоянный ток) передача энергии. Во всех случаях изоляция кабеля не должна ухудшаться из-за воздействия высокого напряжения, озона, образующегося в результате электрических разрядов в воздухе, или отслеживания. Кабельная система должна исключать контакт высоковольтного проводника с другими предметами или людьми, а также должна сдерживать и контролировать токи утечки. Кабельные соединения и клеммы должны быть спроектированы таким образом, чтобы контролировать нагрузку высокого напряжения, чтобы предотвратить пробой изоляции.

Длина обрезки высоковольтных кабелей может варьироваться от нескольких футов до тысяч футов, при этом относительно короткие кабели используются в аппаратуре, а более длинные кабели прокладываются внутри зданий или в качестве подземных кабелей на промышленных предприятиях или для распределения электроэнергии. Самые длинные отрезки кабеля часто представляют собой подводные кабели под океаном для передачи электроэнергии.

Как и другие силовые кабели , высоковольтные кабели имеют конструктивные элементы из одной или нескольких жил, систему изоляции и защитную оболочку. Кабели высокого напряжения отличаются от кабелей низкого напряжения тем, что они имеют дополнительные внутренние слои в системе изоляции для контроля электрического поля вокруг проводника. Эти дополнительные слои требуются при напряжении 2000 вольт и выше между проводниками. Без этих полупроводящих слоев кабель выйдет из строя из-за электрического напряжения в течение нескольких минут. Этот метод был запатентован Мартином Хохштадтером в 1916 году; [1]экран иногда называют экраном Хохштадтера, а экранированный кабель раньше называли кабелем H-типа. В зависимости от схемы заземления экраны кабеля могут быть соединены с землей на одном конце или на обоих концах кабеля. Стыки в середине кабеля также могут быть заземлены в зависимости от длины цепи и от того, используется ли полупроводниковая оболочка в прямых подземных цепях.

С 1960 года экструдированные кабели с твердым диэлектриком заняли доминирующее положение на рынке распределительных сетей. Эти кабели среднего напряжения обычно имеют полимерную изоляцию из этиленпропиленового каучука или сшитого полиэтилена. Изоляция из ЭПР распространена на кабелях от 4 до 34 кВ. EPR обычно не используется на 35 кВ из-за потерь, однако его можно найти в кабелях на 69 кВ. XLPE используется на всех уровнях напряжения от класса 600 В и выше. Иногда изоляция EAM продается, однако проникновение на рынок остается довольно низким. Кабели с твердой экструдированной изоляцией, такие как EPR и XLPE, составляют большую часть производимых сегодня распределительных и передающих кабелей. Однако относительная ненадежность раннего XLPE привела к медленному внедрению при напряжениях передачи. Кабели на 330, 400 и 500 кВ сегодня обычно изготавливаются с использованием сшитого полиэтилена, но это произошло только в последние десятилетия.


Рисунок 1: Сегменты высоковольтных кабелей из сшитого полиэтилена
Рис. 2. Поперечное сечение кабеля на 400 кВ с многожильным сегментированным медным проводником в центре, полупроводниковым и изоляционным слоями, медными экранирующими проводниками, алюминиевой оболочкой и пластиковой внешней оболочкой.
Рис. 3. Поперечное сечение типичного медного кабеля EPR среднего напряжения 15 кВ №2. Подходит для установки URD, непосредственно под землей или в воздуховоде. Все слои кабельной конструкции маркируются и идентифицируются.
Рисунок 4: Типовой 3-жильный (3/C) кабель с бумажной изоляцией и свинцовым покрытием (PILC) класса изоляции 15 кВ. Винтаж 1990-х годов.
Рис. 5: Маслонаполненный кабель среднего давления 69 кВ. Этот кабель имеет концентрические медные жилы, изолированные крафт-бумагой. Экранирование отдельных фаз выполнено с переплетением углеродных и цинковых лент. Также предусмотрен габаритный щит. Трубки облегчают движение нефти, обеспечиваемое рядом насосных установок. 150 мил свинца обеспечивают защиту от влаги.
Рисунок 6: Пример кабеля класса 3 (3/C) с твердой экструдированной изоляцией (EPR) на 15 кВ. В этой конструкции кабеля используются секторные алюминиевые проводники, а не концентрические, что позволяет уменьшить общий диаметр кабеля.
Рисунок 7: Экструдер для изготовления изолированного кабеля
Рисунок 8, заземляющий экран кабеля (0 %) обрезан, эквипотенциальные линии (от 20 % до 80 %) концентрируются на краю заземлителя, вызывая опасность пробоя.
Рис. 9: Резиновый или эластомерный корпус R надевается на изоляцию (синюю) кабеля. Эквипотенциальные линии между ВН (высоким напряжением) и землей равномерно распределяются по форме заземляющего электрода. Полевые концентрации представлены таким образом.
Рисунок 10: Фотография секции высоковольтного соединения, биманше , с высоковольтным кабелем, установленным с правой стороны устройства.
Рисунок 11: Распределение поля в биманше или высоковольтном соединении.
Это кабель с классом изоляции 15 кВ, экранированный медной лентой толщиной 5 мил.