19 Elektros orinių ir kabelinių linijų izoliacija.
Linijiniai izoliatoriai, arba izoliatoriai oro linijoms, apskritai gaminami iš elektrotechninio porceliano. Nors grynas porcelianas yra higroskopinė medžiaga, tačiau paviršių jis padengia kaip emalis. Paviršius tampa lygus, kliudo kauptis nešvarumams ir padeda apsivalyti veikiant lietui bei vėjui. Paprastai emalis būna bronzinės arba baltos spalvos;
šviesaus emalio izoliatorius mažiau įkaista nuo saulės. Esama ir stiklinių izoliatorių, taip pat kompozicinių — iš dirbtinių medžiagų.
Aukštosios įtampos linijose didelę reikšmę turi izoliatorių elektrinės savybės. Jie turi atlaikyti viršįtampius, arba įtampas, net kelis kartus viršijančias vardinės įtampos vertę. Taip pat reikalaujama, kad viršijus izoliatoriaus elektrinį atsparumą gali įvykti tiktai paviršinis išlydis, bet negali būti pramušamas izoliatorius. Izoliatoriai turi būti nepramušami; įvykus paviršiniam išlydžiui, izoliatorius lieka nepažeistas ir gali toliau dirbti, o jį pramušus — turi būti pakeistas. Nepramušamajame izoliatoriuje pramušimo ilgis sudaro ne mažiau kaip pusę paviršinio išlydžio ilgio.
15—30 kV įtampos linijose daugiausia naudojami smaiginiai izoliatoriai, paprastai jau gamykloje užmauti ant kaiščių panaudojant sieros rišamąją medžiagą. Inkarinėms ir galinėms atramoms, taip pat labai ilgiems ir/arba nuožulniems tarpatramiams smaiginiai izoliatoriai gali būti per silpni;
tada naudojami kabamieji izoliatoriai. Aukščiausiosios įtampos linijose naudojami tik kabamieji izoliatoriai — gaubtiniai arba ilgakamieniai.
Gaubtinis izoliatorius — tai porcelianinis gaubtas, iš vieno galo turintis plieninį kaištį su galvute, o iš kito — cinkuotą ketaus gaubtą su lizdu kito izoliatoriaus kaiščio galvutei. Iškristi galvutei, įvestai į kito izoliatoriaus gaubtą, neleidžia spyruokliuojantis kaištis. Taip sudaroma izoliatorių grandinė, turinti 6 arba 7 izoliatorius HOkV įtampos linijose bei 12—14 izoliatorių 220 kV įtampos linijose. Užtenka pažvelgti į atramą su izoliatorių grandinėmis , kad būtų galima nustatyti linijos vardinę įtampą.
Ilgakamienis izoliatorius yra tarsi lietas porcelianinis kamienas su keliasdešimt lėkščių, kurioms iš abiejų pusių uždėti gaubtai. Atstoja gaubtinių izoliatorių grandinę. 110 kV įtampos linijoje užtenka vieno ilgakamienio izoliatoriaus, 220 kV įtampos linijoje reikalingi du, 400 kV
įtampos linijoje — trys.
Linijiniai izoliatoriai gerai atlaiko oro drėgmę, lietų ir dulkes. Dėl šių priežasčių sumažėjęs elektrinis atsparumas neviršija leistinų ribų.
Pagaliau jie turi plačias gerai parinkto pavidalo lėkštes, kad paviršinio išlydžio kelias būtų ilgas ir dalis lėkštės paviršiaus būtų uždengta nuo lietaus. Vis dėlto žiemą jie gali būti apsnigti ir smarkiai apledėti.
Netoli nuo itin dūmijančių pramonės įmonių — nešvarumų sąlygomis —
laidžios dulkės ir agresyvios dujos, jungdamosi su vandeniu, ant izoliatorių paviršiaus gali sudaryti elektrolito sluoksnį. Atsiranda didelė nuotėkio srovė, tekanti izoliatorių paviršiumi, kol pagaliau pavirsta paviršiniu išlydžiu. Su kenksmingais nešvarumų sukeltais padariniais kovojama: naudojami specialūs izoliatoriai nešvariai aplinkai su pailgintu nuotėkio keliu, pailginamos gaubtinių izoliatorių grandinės arba papildomai pridedamas ilgakamienis izoliatorius (šiuo atveju HOkV įtampos linijoje bus du, 220 kV įtampos linijoje — trys ir 400 kV įtampos linijoje — keturi izoliatoriai). Taip pat galima padengti izoliatorių paviršių hidrofobine pasta. Tada vanduo nepasklinda izoliatoriaus paviršiuje, bet nuo jo nulaša.
Transportuojant ir montuojant izoliatorius, reikia elgtis atsargiai.
Įskilęs arba įmuštas izoliatorius atmetamas, nes netinka naudoti.
Tuo tarpu aukštesnės įtampos (Uy/U > 6/10 kV) kabeliai dažniausiai būna viengysliai su tinkliniu polietilenu arba etilenine propilenine guma izoliuo-tomis gyslomis. Tai kabeliai su spinduliniu lauku, t. y. su taisyklingu, spinduliniu elektrinio lauko pasiskirstymu izoliacijoje (6.4
pav., b). Gyslos apvalios;
jei daugiavielės, tai suspaustos prieš uždedant izoliaciją — jų skerspjūvis artimas apskritimui. Prie išduobto ritmio pavidalo izoliacijos sluoksnio iš abiejų pusių prigludę taisyklingo ritinio pavidalo laidūs sluoksniai (elektrodai). Tai reikia žinoti montuojant kabelio movas ir galūnes, kai suardoma įprastinė kabelio sandara. Dabar šalyje gaminamuose
HKXS šeimos polietileniniuose kabeliuose ant apvalios daugiavielės darbinės gyslos (50 – 1000 mm2) iš minkšto aliuminio arba minkšto vario yra paeiliui uždėta:
1) ekranas iš laidaus tinklinio polietileno; svarbu, kad gyslos paviršius būtų lygus, ritinio pavidalo, nes tai padeda spinduliškai pasiskirstyti elektriniam laukui;
2) izoliacija (8,7/15 kV įtampos Kabeliuose izoliacijos storis 4,5 mm) iš polietileno, kuriame tinklas sudaromas chemiškai, kai šaldoma sausu azotu (o ne vandeniu) ir dėl to nepasilieka mikroskopinių vandens intarpų, kurie ilgainiui pablogintų izoliacijos būklę;
3) ekranas iš laidaus tinklinio polietileno; abu ekranai ir izoliacija užspaudžiami ant gyslų trišakėje formoje per vieną technologinę operaciją;
4) laidžios juostos vienasluoksnė apvija;
5) grįžtamoji gysla (16 + 50 mm2 standartinio skersmens) iš minkštų varinių vielų, uždėtų spirališkai kartu su jas prilaikančia varine juosta, apvyniota priešinga kryptimi; grįžtamoji gysla reikalinga praleisti įžemėjimo srovei;
6) poliestero juostos vienasluoksnė apvija;
7) nepalaikantis degimo raudonas apvalkalas iš polivinito ar iš tinklinio polietileno arba juodas apvalkalas iš degaus termoplastinio polietileno.
Polivinitinis apvalkalas yra minkštas ir lengvai pažeidžiamas; geresni kabeliai su polietileniniu apvalkalu. Termoplastinio polietileninio apvalkalo pakanka, jei kabelis užkasamas. Pastatuose, tuneliuose, kanaluose, blokuose, estakadose kabeliai turi turėti apvalkalą iš tinklinio polietileno.
Prireikus kabelis gali būti hermetizuotas nuo drėgmės prasiskverbimo išilgai ir spinduliškai nuo apvalkalo iki izoliacijos. Tai svarbu klojant kabelį pakilimuose, užliejamose teritorijose arba vandenyje. Išilginį hermetizavimą (U) suteikia patalpinta tarp ant izoliacijos esančio ekrano ir apvalkalo apvija iš juostų, išbrinkstančių nuo drėgmės. Be to, laisvą erdvę gysloje galima užpildyti išbrinkstančiais milteliais. Spindulinį hermetizavimą (R) užtikrina sujungta su vidiniu apvalkalo paviršiumi plona, suklijuota klostėmis aliumininė juosta.
Lenkijoje iki 1986 m. kabeliai buvo gaminami hermetizuoti, izoliuoti iš termoplastinio polietileno, šaldomo vandeniu po užspaudimo. Smulkūs vandens lašeliai, veikiami elektrinio lauko, pradeda sklisti izoliacijos ne-
vienalytiškumo vietose. Atsiranda nevisiškų elektros išlydžių rūšis, dėl kurių ilgainiui gali būti pramušta izoliacija. Vanduo gali patekti į kabelio vidų per kabelio galus, ilgai laikomus atvirus montavimo metu arba per apvalkalo mikroįtrūkimus, atsiradusius nemokšiškai klojant kabelį ir pan. Ten, kur turėtų pakakti 8,7/15 kV įtampos kabelių, daugelis energetikos įmonių, remdamosi seniau pagamintų kabelių eksploatavimo 15 kV
įtampos tinkluose patirtimi, kloja šiek tiek brangesnius 12/20 kV įtampos kabelius.
Be pagrindinių gyslų, kabeliai gali turėti papildomas mažo skerspjūvio gyslas, pvz., gatvių apšvietimo laidus (nn kabeliai), valdymo gyslas ir pan. Gali turėti įmontuotus šviesolaidžius perduoti informacijai, taip pat ir kontroliuoti paties kabelio būklę (NN kabeliai).
Aukščiausiųjų įtampų kabeliai
Aukščiausiųjų įtampų kabeliai daugiausia yra viengysliai. Nuo seno gaminami kabeliai su popierine alyvine izoliacija, kuriuose alyva prisotina popierių ir laisvai teka išskobta gysla esant 0,1—1,5 MPa slėgiui. Leistiną apkrovos srovę galima padidinti kabelį priverstinai aušinant: vamzdžiai su aušinamuoju vandeniu įrengiami išilgai kabelio didelio šiluminio laidžio grindyse arba kabelis dedamas į vamzdį su aušinamuoju vandeniu, arba — tai sunkiausia, bet ir efektyviausia — vamzdis su aušinamuoju vandeniu įrengiamas kabelio gyslos vidury.
110 ir 220 kV įtampos kabeliai su polietilenine izoliacija gaminami jau seniai. Europoje jau yra keli veikiantys 400 kV įtampos kabeliai su polietilenine izoliacija, galintys perduoti apie 500 MVA galią. Savo sandara jie panašūs į vidutiniosios įtampos polietileninius kabelius, skiriasi tik didesniu izoliacijos storiu (pvz., 25 mm 220 kV įtampos kabelyje) ir įmantresne movų bei galūnių konstrukcija.
Labai aukštoms perdavimo įtampoms (220, 400, 750,1200 kV) naudojami kabeliai su sieros heksafluorido izoliacija SF6. Jie panašūs į du ko-
aksialinius aliumininius vamzdžius (vamzdis vamzdyje). Išorinis vamzdis —
tai įžemintas kabelio apvalkalas, o vidinis vamzdis, kurio skersmuo 2,5— 3
kartus mažesnis, — tai darbinė gysla, prilaikoma izoliacinėmis atramėlėmis.
Tarpas tarp vamzdžių užpildytas suslėgtu sieros heksafluoridu. Perdavimo geba siekia keletą tūkstančių MVA.
Sieros heksafluoridas SF6 — tai didelių, sunkių dalelių (1 sieros atomas
+ 6 fluoro atomai) dujos, elektriškai neigiamos, nes jų dalelės lengvai sugauna ir prisijungia judrius laisvus elektronus ir tampa sunkiais, lėtai judančiais neigiamais jonais. Abi šios savybės padeda dujoms įgyti didelį elektrinį atsparumą, jose sunku pradėti elektros išlydį. Jos tinka gesinti lankui jungtuvuose ir kituose elektros aparatuose.
Prieš pripažįstant naują arba pertvarkytą kabelinę liniją Tinkama naudoti, tikrinama jos būklė. Tikrinamas kabelių paklojimo būdas ir jų sujungimai visoje trasoje; kabelių, paklotų žemėje, — prieš juos užkasant.
Visoje trasoje kas 10 m žemėje ir kas 20 m kanaluose bei tuneliuose kabeliai turi turėti žymenis, t. y. lenteles su duomenimis, pagal kuriuos kabelį būtų galima identifikuoti (vartotojo ženklas, linijos numeris, kabelio tipas, paklojimo metai). Žymenys taip pat reikalingi trasos posūkiuose, prie movų ir galūnių bei sankirtose. Kabelių, paklotų tiesiog žemėje, trasa turi būti pažymėta žemės paviršiuje: įkasami betoniniai stulpeliai arba pritvirtinamos prie pastatų lentelės, žyminčios trasą (K —
kabelis) ir movų išdėstymą (M — mova). Vėliau tai itin palengvina techninės priežiūros ir remonto darbus.
Žemosios ir vidutiniosios Įtampos kabelinės linijos apeinamos ne rečiau kaip kas 5 metai. Patikrinama galūnių, žymenų, įėjimų į tunelius ir šulinius, apsaugos nuo elektros ir priešgaisrinės saugos elementų būklė.
Prieš pripažįstant naują arba po remonto liniją tinkama naudoti, atliekama kabelinės linijos apžiūra. Jos metu patikrinama linijos būklė, pirmiausia išmatuojama izoliacijos varža ir išbandomas izoliacijos elektrinis atsparumas.
Izoliacijos varža matuojama megommetru, kurio matavimo įtampa ne mažesnė kaip 2,5 kV. Pvz., 1 km kabelis su popierine alyvine izoliacija turi turėti izoliacijos varžą, ne mažesnę kaip:
20 MD — jei kabelio vardinė įtampa ne didesnė kaip 1 kV;
50 Mn — jei kabelio vardinė įtampa didesnė kaip 1 kV, bet ne didesnė kaip
30 kV.
Ilgesnė linija gali turėti izoliacijos varžą mažesnę proporcingai ilgiui, o trumpesnė linija — atitinkamai didesnę.
Jei linijos izoliacijos varža per maža, tai neaišku, ar yra susilpnėjusi visos linijos izoliacija (sudrėkusi, perkaitusi), ar — esant geriausiai beveik visos linijos izoliacijos būklei — vienoje vietoje pažeista izoliacija. Ilgesnes kabelinės linijos izoliacijos varžos vertė nesuteikia tokios patikimos informacijos, kaip pavienio imtuvo arba transformatoriaus izoliacijos varžos dydis.
Tikslų izoliacijos būklės vaizdą suteikia izoliacijos elektrinio atsparumo bandymas. Šis bandymas yra sudėtingas ir dažniausiai atliekamas su aukštosios įtampos kabeliais. 10 minučių duodama paaukštinta įtampa tikrinant, ar izoliacija ją išlaiko, ir matuojama nuotėkio per izoliaciją srovė. Pavyzdžiui, 8,7/15 kV įtampos kabelio gysla—žemė izoliacija bandoma pa-duodant nuolatinę 47 kV arba kintamąją 18,75 kV įtampą.
Periodiškai (kas 2—3 metai linijoms, kurių įtampa žemesnė kaip 60 kV)
atliekamos matomų kabelinės linijos dalių apžiūros, vadinamos linijų apėjimais. Patikrinama žymenų, tunelių, kanalų ir šulinių, kabelių galūnių, apsauginių sujungimų bei apvalkalų būklė. Taip pat reikia atkreipti dėmesį į vykdomus arti linijos trasos darbus, kurie galėtų jai kelti pavojų.
Tam tikrais laikotarpiais priklausomai nuo vietos sąlygų valomi kabelių kanalai, tuneliai ir šuliniai. Šarvuoti kabeliai, nutiesti sienų ir perdangų paviršiumi ir esantys atmosferoje, spartinančioje koroziją, periodiškai dažomi antikoroziniais dažais. Reikia dažnai patikrinti skysto užpilo lygį alyvinėse galūnėse ir, esant reikalui, trūkstamą kiekį papildyti.
Pačių kabelių, jų movų ir galūnių pažeidimus reikia skubiai šalinti.
Pirmiausia nustatyti gedimo vietą. Tai nėra lengva, ypač jei kabelis yra žemėje. Gedimo vieta pradedama ieškoti nustačius gedimo rūšį (nutrauktas kabelis, kuriose gyslose trumpasis jungimas), nes nuo to priklauso tolesni veiksmai. Jei įvyksta ne visiškas trumpasis jungimas, tai jo vietai nustatyti pirmiausia ,,pradeginama” susilpnėjusi izoliacija, prijungiant prie kabelio maitinimo šaltinį, teikiantį didelę įtampą, kad įvyktų pramušimas, o paskui — stiprią srovę, kad toje vietoje būtų visiškai sunaikinta izoliacija.
Gedimo vietai nustatyti naudojami įvairūs tiltelių metodai. Pvz., nuolatinės srovės Wheatstone’o tiltelio principą galima panaudoti trumpojo jungimo su žeme vietai surasti, jei bent viena iš kabelio gyslų nėra pažeista. Sujungus dvi gyslas kabelio gale, susidaro matavimo grandinė arba tiltelis, kurio dvi dešiniosios šakos yra bandomojo kabelio gyslų varžos.
Pažeistos gyslos varža nuo matavimo vietos iki gedimo vietos pažymėta R .
Keičiant varžos RN dydį, pasiekiama tiltelio pusiausvyra, kai įsigalioja ši priklausomybė:
[pic]=[pic]=[pic]=[pic].
Kabelyje su tokiomis pat gyslomis kiekvienos iš jų varža yra proporcinga ilgiui l; taigi galioja lygybė:
[pic]=[pic], iš kurios galima surasti ieškomąjį lx atstumą nuo matavimo vietos iki gedimo vietos:
lx =2l0[pic].
Daugelio metodų esmę sudaro elektromagnetinės bangos pasiuntimas į liniją, kuri tarsi aidas atsimuša į gedimo vietą ir grįžta į matavimo vietą. Žinant bangos sklidimo į abu galus trukmę ir greitį, galima nustatyti lx atstumą iki gedimo vietos.
Visi šie metodai nustato atstumą iki gedimo vietos matuojant išilgai kabelio. Nustatant gedimo vietą pačioje vietovėje, reikia atsižvelgti j paliktą trasoje kabelio atsargą.
Gedimo vietai rasti naudojami ir specialūs ieškikliai, kurių veikimo principas toks pat kaip ir prietaiso, parodyto Prie kabelio prijungiamas didelio dažnio įtampos generatorius arba įtampos impulsų generatorius ir ieškiklio antena vedžiojama palei žemės paviršių. Šitaip galima labai tiksliai nustatyti kabelio trasą, net movų vietas, nes jose atstumai tarp gyslų didesni negu pačiame kabelyje. Taip pat galima nurodyti gedimo vietą, nes prie jos pasikeičia priimamo signalo pobūdis.
Sunkvežimis su įvairiais įtaisais kabelių bandymui ir gedimo vietai nustatyti gali pasiekti reikiamą vietą ir bet kuriuo atveju parinkti tinkamiausią kabelio gedimo vietos radimo metodą.
Kartais kabelio pažeidimo vietos radimas nesukelia jokių sunkumų. Taip būna, kai nutiesto pastate arba tunelyje kabelio pažeidimas yra aiškiai matomas arba kai kabelis pažeidžiamas neatsargiai atliekant žemės darbus.
Apie darbus kabelių trasoje turi būti iš anksto pranešta kabelių eksploatuotojui, kuris turi atsiųsti darbuotoją darbams prižiūrėti. Jeigu trasoje kasama gili duobė, tai atkastus kabelius reikia pakabinti po vamzdžiais arba kartimis taip, kad nebūtų pakeista jų padėtis ir kad jie neišlinktų.
Gaubtiniai kabamieji izoliatoriai: a) normalios sandaros; b) izoliatorius nešvariai aplinkai
1 — porcelianinė lėkštė, 2 — ketaus gaubtas, 3 — gaubto lizdas, 4 —
plieninis kaištis su galvute
Gaubtinių kabamųjų izoliatorių girliandos
Ilgakamienis kabamasis izoliatorius LPZ 75/27W1 ZAPEL, Boguchvala (bandomoji kintamoji įtampa 230 kV, atsparumas tempimui 160 kN, masė 36,6
kg)
Kabelių, kurių vardinė įtampa 8,7/15 kV, sandara: a) HAKFtA; b)
3HAKFtA;c) Xnl IAKXS
1 — aliumininė gysla, 2 — popierinė alyvinė izoliacija, 3 — laidaus popieriaus ekranas, 4 — užpildas, 5 — medvilninė juosta su vielelėmis, 6 —
švininis apvalkalas, 7 — vidinis pluoštinis apvalkalas, 8 — plieninių juostų šarvas, 9 — išorinis pluoštinis apvalkalas (asfaltinis džiutas), 10
— asfaltinis popierius
Elektrinio lauko pasiskirstymas kabelio izoliacijoje: a) kabelyje su šerdine izoliacija; b) kabelyje su spinduliniu lauku
1 — gysla, 2 — gyslos izoliacija, 3 — įžemintas apvalkalas, 4 — įžeminta grįžtamoji gysla
Kabelio gedimo vietos nustatymas Wheatstone’o tilteliu: a) jungimo būdas; b) matavimo sistemos atstojamoji schema
R0 — bandomojo kabelio ruožo, kurio ilgis l0, nepažeistos gyslos varža, Rx
— pažeistos gyslos iki gedimo vietos (lx ruožo) varža