สายไฟแรงสูงพร้อมฉนวนกระดาษหุ้มตะกั่วและเคเบิลแกลนด์

สายไฟมีไว้สำหรับส่งและจำหน่ายไฟฟ้าในพื้นที่และสำหรับป้อนให้กับตัวสะสมกระแสไฟฟ้า

แม้ว่าสายเคเบิลจะมีราคาแพงกว่าการติดตั้งมากกว่าสายไฟเหนือศีรษะ แต่ก็ถูกนำมาใช้เป็นโซลูชันที่ต้องการมากขึ้นเรื่อยๆ ปัจจุบัน สายไฟฟ้าแรงสูงส่วนใหญ่ทำงานที่ระดับแรงดันไฟฟ้า 380 kV, 110 kV, 35 kV, 20 kV, 10 kV และ 400 V

ในขณะที่ทุกวันนี้มีการผลิตสายเคเบิลที่มีฉนวนพลาสติกและ ปลอก XLPE, สายไฟฟ้าแรงสูงแบบคลาสสิกคือสายกระดาษที่เรียกว่า

สายเคเบิล XLPE เริ่มวางอย่างแพร่หลายก่อนปี 1980 แม้ว่าในบางประเทศกระบวนการนี้จะเริ่มต้นในภายหลัง คุณสมบัติที่โดดเด่นอย่างหนึ่งของระดับแรงดันไฟฟ้านี้คือประเภทสายเคเบิลโพลิเมอร์ทางเลือกที่หลากหลาย

สายไฟหุ้มฉนวนกระดาษ (ซ้าย) กับสาย XLPE

สายไฟพร้อมฉนวนกระดาษชุบ

สายไฟหุ้มฉนวนกระดาษมีโครงสร้างพื้นฐานเกือบเหมือนกันสำหรับระดับแรงดันไฟฟ้าตั้งแต่ 400 V ถึง 35 kVพวกมันถูกใช้สำหรับการส่งกำลังตั้งแต่การเปิดตัวระบบพลังงานครั้งแรกในปลายศตวรรษที่ 19

สายไฟหุ้มเกราะตะกั่วแห่งศตวรรษที่ 20

สำหรับแรงดันไฟฟ้าในการทำงานสูงสุดและรวมถึง 35 kV สายเคเบิลดังกล่าวทำด้วยฉนวนของกระดาษเคเบิลที่ชุบน้ำมันขัดสนในปลอกตะกั่วและเกราะ ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขการวาง

สายเคเบิลและสายไฟที่วางบนเรือที่ใช้ในอุตสาหกรรมเหมืองแร่และอุตสาหกรรมการผลิต และในภาคการเกษตรส่วนใหญ่ทำด้วยฉนวนยางหรือพลาสติกในท่ออ่อนที่ทำจากยางหรือพีวีซี

สายไฟแยกตามจำนวนคอร์: หนึ่ง, สอง, สามและสี่คอร์ ตัวนำสามารถเป็นสายเดี่ยวหรือหลายสายและมีรูปร่าง - กลม, เซกเตอร์, แบ่งส่วนและวงรี

ดังที่ได้กล่าวมาแล้วสายเคเบิลสามสายที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 6 kV ปรากฏขึ้นเมื่อปลายศตวรรษที่ XIX ในตอนแรกมันเป็นสายเคเบิลที่มีลวดทองแดงกลม ฉนวนเคลือบกระดาษหนาบนสายไฟ และความหนาเดียวกันกับชั้นฉนวนทั่วไป (เข็มขัด) บนสายไฟฉนวนที่บิดเข้าด้วยกันนั่นคือภายใต้ตะกั่ว ฝัก

ตัวอย่างสายไฟในโฆษณาของ Kabelwerke Brugg ในปี 1927

การวางสายเคเบิลขนาด 30 kV ในเยอรมนีในปี พ.ศ. 2471

การพัฒนาสายไฟดำเนินไปตามแนวของการเพิ่มแรงดันใช้งานของสายเคเบิลและความน่าเชื่อถือในการทำงาน แต่ไม่ใช่โดยการเพิ่มความหนาของชั้นฉนวนเพิ่มเติม แต่โดยการปรับปรุงคุณภาพและปรับปรุงการใช้สายเคเบิลฉนวน วัสดุในสายเคเบิล

การปรับปรุงตัวบ่งชี้ทางเศรษฐกิจของสายเคเบิลเช่นเหนือสิ่งอื่นใด การลดราคานั้นพิจารณาจากการประหยัดวัสดุพื้นฐานเนื่องจากการใช้งานที่ดีขึ้นและการปรับปรุงกระบวนการทางเทคโนโลยี (การลดวงจรการผลิต การลดของเสีย และของเสียในการผลิต)

ในปี ค.ศ. 1920 ตัวนำแบบกลมในสายไฟแบบมัลติคอร์ถูกแทนที่ด้วยตัวนำแบบแบ่งส่วนและแบบเซกเตอร์ เนื่องจากระดับของการผลิตสายเคเบิลได้เพิ่มขึ้นอย่างมากในเวลานี้ จนเป็นไปได้ที่จะผลิตสายไฟที่เชื่อถือได้ซึ่งมีตัวนำแบบไม่มีกลมสูงถึง 10 kV .

ประเภทหลักของสายไฟกระดาษชุบคือสายเคเบิลเซกเตอร์

สายเคเบิลนี้มีชั้นฉนวนในแต่ละแกน (ฉนวนเฟส) และมีชั้นฉนวนทั่วไปเหนือแกนฉนวนทั้งสามที่บิดเข้าด้วยกัน (ฉนวนสายพาน) สายเคเบิลดังกล่าวเรียกว่าสายเคเบิลที่มีฉนวนสายพานหรือตามประเภทของสนามไฟฟ้าใน มันคือสายเคเบิลที่มีสนามที่ไม่ใช่แนวรัศมีและตามประเภทของการเคลือบ - สายเคเบิลที่มีการเคลือบแบบหนืด

ในการกำหนดสายเคเบิลประเภทนี้ จะใช้สัญลักษณ์ (ยี่ห้อ) ขึ้นอยู่กับประเภทของตัวป้องกันและฝาครอบด้านนอก เช่น:

• SG - สายเคเบิลที่ไม่มีเกราะและฝาปิดบนตะกั่ว
• CA — ชั้นของแอสฟัลต์ถูกนำไปใช้กับปลอกตะกั่ว
• SB - เหนือตะกั่วเป็นเกราะของแถบเหล็กสองเส้นและฝาครอบของเส้นด้ายเคเบิลที่ชุบด้วยน้ำมันดิน (ปอกระเจา)
• SBG — เหมือนกับดีไซน์รุ่นก่อนหน้า แต่ไม่มีปอกระเจาปิดทับกันชน
• OP และ SK - สายเคเบิลที่มีเกราะของสายแบนหรือสายกลม

ตัวอักษรตัวแรกของแบรนด์ระบุว่ามีเปลือกอยู่และตัวสุดท้ายระบุประเภทของฝาครอบป้องกัน

เพื่อประหยัดตะกั่วโดยการลดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของสายไฟแบบมัลติคอร์ (สอง, สามและสี่คอร์) ตัวนำของสายเคเบิลจะไม่กลม แต่อยู่ในรูปของเซกเตอร์หรือเซ็กเมนต์

สายเคเบิลแบบสามคอร์ที่มีตัวนำเซกเตอร์จะมีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กกว่าสายเคเบิลที่มีตัวนำแบบกลมที่มีหน้าตัดเดียวกันประมาณ 15% การประหยัดตะกั่วที่เกิดจากการแนะนำตัวนำเซกเตอร์ในสายเคเบิลสามตัวนำสามารถประมาณได้โดยเฉลี่ย 20%

ตัวนำของสายเคเบิลสามเฟสสามารถอยู่ในรูปของวงรีที่เข้าใกล้วงรี ข้อดีของเส้นเลือดรูปร่างนี้คือ เส้นเลือดรูปไข่ไม่มีมุมแหลมเหมือนเส้นเลือดเซกเตอร์

การใช้ตัวนำรูปวงรีในสายไฟฟ้าแรงสูงขนาด 35 kV สามารถชดเชยการเปลี่ยนแปลงทางความร้อนในองค์ประกอบที่ทำให้ชุ่มในชั้นฉนวนของสายได้ และทำให้คุณภาพของสายดีขึ้น

วัสดุฉนวนหลักที่ใช้ทำชั้นฉนวนของสายไฟในโรงงานผลิตสายเคเบิล ได้แก่ กระดาษเคเบิลและสารสำหรับอ่าน

การเคลือบชั้นกระดาษของสายเคเบิลนั้นดำเนินการเพื่อแทนที่อากาศในกระดาษและระหว่างชั้นของเทปกระดาษด้วยน้ำมันแร่หรือสารทำให้ชุ่มอื่น ๆ ที่มีความแข็งแรงกว่าในการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า

บทบาทของกระดาษไม่เพียงแต่ช่วยกักเก็บสารที่ทำให้ชุ่มเท่านั้น การมีกระดาษอยู่ในชั้นฉนวนของสายเคเบิลทำให้ได้ชั้นฉนวนที่มีความแข็งแรงในการแตกหักสูงกว่าความแข็งแรงในการแตกหักของส่วนผสมที่ทำให้ชุ่มประมาณ 3 เท่า

กระดาษสายเคเบิลที่ใช้สำหรับการผลิตชั้นฉนวนของสายไฟต้องมีคุณสมบัติเชิงกลบางอย่างที่ช่วยให้แถบกระดาษทับซ้อนกันแน่นบนแกนสายเคเบิล คุณสมบัติทางกายภาพที่จำเป็นสำหรับการดำเนินการกระบวนการทำให้มีขึ้นอย่างเหมาะสม และต้องไม่มีสิ่งเจือปน , ซึ่งลดคุณสมบัติทางไฟฟ้าของกระดาษหลังการชุบ

การสร้างสายเคเบิล 20 และ 35 kV พร้อมฉนวนสายพานไม่สามารถให้ความน่าเชื่อถือเพียงพอในการทำงาน สาเหตุหลักมาจากการมีองค์ประกอบการไล่ระดับแนวสัมผัสในฉนวนสายเคเบิลซึ่งเกิดจากสนามไฟฟ้าที่ไม่ใช่แนวรัศมี

สำหรับแรงดันไฟฟ้านี้ จะใช้โครงสร้างที่มีเส้นตะกั่วสามเส้นบิดเป็นชุดเกราะแบบแถบทั่วไป ซึ่งกำหนดโดยแบรนด์ OSB ตามอัตภาพ การออกแบบนี้เสนอครั้งแรกในปี 1923 โดย A. Yakovlev และ S. M. Bragin

สายไฟฟ้าแรงสูงสำหรับแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่า 20 kV มักจะผลิตเป็นสายแกนเดียว เช่น ด้วยสนามไฟฟ้าแนวรัศมีเนื่องจากในกรณีนี้ความน่าเชื่อถือของสายเคเบิลที่ไฟฟ้าแรงสูงมีความสำคัญเป็นพิเศษ

สำหรับ 110 และ 220 kV ส่วนใหญ่จะใช้ สายเติมน้ำมัน คุณสมบัติหลักคือฉนวนกระดาษของสายเคเบิลนี้ชุบด้วยน้ำมันแร่ที่มีความหนืดต่ำซึ่งสามารถเคลื่อนไปตามสายเคเบิลได้อย่างง่ายดายตามแกนกลางกลวงภายใต้อิทธิพลของแรงดันส่วนเกินที่สร้างขึ้นในสายเคเบิล

เมื่ออุณหภูมิของสายเคเบิลเปลี่ยนแปลง น้ำมันที่เคลื่อนที่อย่างอิสระทำให้สามารถชดเชยได้ด้วยความช่วยเหลือของอุปกรณ์ไฟฟ้า อุณหภูมิที่เปลี่ยนแปลงในปริมาตรในชั้นฉนวน ซึ่งในสายเคเบิลที่มีความหนืดทำให้มีขึ้นทำให้เกิดช่องว่างและการทำลายล้าง

การมีแกนกลวงทำให้แห้งและป้อนสายเคเบิลในการผลิตได้ เพื่อให้แทบไม่มีฟองอากาศและก๊าซหลงเหลืออยู่ในนั้น

ในการผลิต สายเคเบิลจะพันบนดรัมและเชื่อมต่อกับถังน้ำมันพิเศษภายใต้แรงดันบวก ต้องขอบคุณอุปกรณ์นี้ จึงไม่เกิดการรวมตัวของก๊าซในสายเคเบิล แม้ว่าอุณหภูมิจะเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญก็ตาม

สายเคเบิลสมัยใหม่ OSB-35 3×120 สำหรับแรงดัน 35 kV

ซีลสายเคเบิล

มีตัวดึงสายเคเบิลและตัวเชื่อมต่อเพื่อให้สายเคเบิลเชื่อมต่อกับอุปกรณ์อื่นหรือเชื่อมต่อกัน

เนื่องจากสายเคเบิลผลิตขึ้นโดยมีความยาวจำกัด จึงจำเป็นต้องมีอุปกรณ์เชื่อมต่อที่เรียกว่าเคเบิลแกลนด์ หน้าที่ของกล่องเคเบิลคือเชื่อมต่อปลายทั้งสองของสายเคเบิลเข้าด้วยกัน

การสาธิตการเชื่อมต่อสายเคเบิลขนาด 30 kV จากพิพิธภัณฑ์ Leipzig ซึ่งเมื่อเปิดขึ้น จะแสดงให้เห็นว่าสายเคเบิลดังกล่าวทำงานอย่างไร:

การเชื่อมต่อโดยตรงของลวดอะลูมิเนียมนั้นเชื่อมและกลึงด้วยตะไบอะลูมิเนียม ในกรณีของสายทองแดงจะมีการวางปลอกบัดกรีที่เรียกว่าแกนสายเคเบิลและบัดกรี

ตัวนำโลหะเปล่าถูกพันด้วยมือด้วยกระดาษน้ำมันขนาดกว้าง 10 ถึง 30 มม. จนกระทั่งความหนาของฉนวนเป็น 2.5 เท่าของความหนาของฉนวนของสายเคเบิล

ก่อนม้วน ส่วนผสมของสายเคเบิลและกระดาษจะต้องได้รับความร้อนถึง 130 องศา เพื่อให้ความชื้นเดือดได้ ใช้เตาถ่านแบบเปิดสำหรับสิ่งนี้ แน่นอนว่าเป็นไปได้เฉพาะกลางแจ้งเท่านั้น

เพื่อป้องกันไม่ให้ความชื้นเข้าสู่บูช บูชภายในที่ทำจากตะกั่วหรือเหล็กชุบสังกะสีจากโรงงานจะใช้ในการเชื่อมต่อปลอกตะกั่วและบัดกรีให้แน่น

ก่อนสิ้นสุดกระบวนการบัดกรีไม่นาน สารประกอบของสายเคเบิลจะถูกเทลงในรูเพื่อหลีกเลี่ยงช่องอากาศ

เมื่อดำเนินการเคลือบสายไฟ ต้องใช้มาตรการทั้งหมดเพื่อระเหยความชื้นที่เหลืออยู่ในชั้นฉนวนก่อนการเคลือบ และทำให้ชั้นฉนวนทั้งหมดของสายเคเบิลเปียกชุ่มมากที่สุดเท่าที่จะทำได้ ลดการรวมตัวของอากาศที่อาจก่อตัวในชั้นฉนวนระหว่างเสียงกระซิบของ NS

สารประกอบที่ทำให้ชุ่มต้องผ่านการทำความสะอาดสิ่งเจือปนเชิงกลเป็นระยะ การบำบัดด้วยสุญญากาศเพื่อขจัดความชื้นที่สะสมระหว่างการทำให้ชุ่มของสายเคเบิล และการกำจัดก๊าซเพื่อกำจัดก๊าซ (อากาศ) ที่ละลายอยู่ในนั้น

ก่อนที่สิ่งที่เรียกว่า "ปลอกด้านในของตะกั่ว" จะถูกหุ้มอยู่ในปลอกเหล็กหล่อและเต็มไปด้วยฉนวนเรซิน ต้องทำการเชื่อมต่อโลหะระหว่างการเสริมแถบเหล็กและปลอกตะกั่ว

หลังจากระบายความร้อนเป็นเวลาอย่างน้อย 3 ชั่วโมง ซ็อกเก็ตที่ติดตั้งสามารถใช้งานได้ยาวนานมาก (30 ปีขึ้นไป)

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับอุปกรณ์และเทคโนโลยีสำหรับการติดตั้งซีลสายไฟสำหรับสายไฟ โปรดดูที่นี่:ขั้วต่อสายไฟ