Проводи й кабелі

У сільських електричних мережах у якості матеріалу для проводів служать мідь, алюміній і сталь. Мідь застосовують для ізольованих проводів усередині приміщень і тільки в рідких випадках (на узбережжя моря, у районі хімічних заводів) для повітряних ліній. На сільських повітряних лініях напругою 10 кВ і більш широко використовують сталеалюмінієві проводи. Алюмінієві застосовують як у внутрішніх проводках, так і в повітряних мережах напругою 0,38 кВ. Проводи сільських повітряних ліній при малих навантаженнях у ряді існуючих мереж виконані зі сталі. Електричні й механічні властивості міді, алюмінію й стали різні.

Мідь характеризується високою електричною провідністю. Для застосовуваної в техніці твердо тягнутої міді питома провідність β = 53-10⁶ Ом/м. Механічна міцність міді також висока. Тимчасовий опір на розтягання твердо тягнутої міді (напруга, при якім матеріал руйнується) до = 390 Мпа. Щільність міді 5 = 8,9 г/см3. Мідні проводи добре протистоять хімічному впливу різних речовин. Вони відрізняються тим, що, перебуваючи в повітрі, покриваються тонкою плівкою оксидів, яка захищає їх від подальших руйнувань.

Алюміній характеризується меншою провідністю, чому мідь. Для твердо тягнутого алюмінію питома провідність β = 32 - 10⁶ Ом/м. Він менш міцний, чим мідь. Тимчасовий опір до = 160 Мпа. Щільність алюмінію менше, чим щільність міді, і становить 5 = 2,75 г/см³. Так само як і мідь, алюміній не руйнується на відкритім повітрі, покриваючись плівкою оксидів.

Сталь має провідність, значно меншу, чим мідь і алюміній. До того ж її провідність залежить від сили протікаючого по проводу струму. При дуже малій силі струму β = 7,5 - 10⁶ Ом/м. Механічна міцність сталевих проводів значна. Тимчасовий опір сталевих однодротових проводів до = 370 Мпа, а багатодротових - до = 650...700 Мпа. Щільність сталі 5 = 7,85 г/см³. На відміну від проводів з кольорових металів сталеві проводи, окислюючись, покриваються іржею, яка не захищає метал від подальшого руйнування. Тому їх виготовляють або з оцинкованого дроту, або із присадкою 0,2...0,4% міді.

У сталеалюмінієвих проводів внутрішні дроти виконані зі сталі, а зовнішні - з алюмінію. Сталеві дроти несуть механічне навантаження, алюмінієві - електричну й механічну. Застосовують також біметалічні проводи. У них сталеву жилу покривають товстим шаром міді або алюмінію електролітичним способом, що значно підвищує електропровідність проводи.

Неізольовані проводи для повітряних ліній виконують однодротовими й багатодротовими.

Однодротові проводи виготовляють тільки з міді перетином до 10 мм² і сталі діаметром до 5 мм. У сільських повітряних лініях мідь не використовують. Алюмінієві однодротові проводи для повітряних ліній застосовувати не можна.

Багатодротові проводи виготовляють із усіх трьох перерахованих раніше металів у вигляді дротів однакового перетину. Їхнє число звичайно рівне 7, 12, 19 або 37. При такім числі дротів вони щільніше розташовуються навколо одного центрального. Багатодротові проводи характеризуються більшою механічною міцністю й гнучкістю в порівнянні з однодротовими, тому їх широко застосовують у сільських мережах.

Марки неізольованих проводів позначають у такий спосіб: буквами М, А, АС і ПС виражають матеріал проводу, а наступними цифрами - його перетин у квадратних міліметрах.

Наприклад, А16 означає алюмінієвий провід перетином 16 мм², ПС25 - провід сталевий перетином 25 мм².

Однодротові сталеві проводи позначають ПСТЗ,5, ПСТ4, ПСТ5, де цифри відповідають діаметру проводи в міліметрах.

З погляду механічної міцності ПУЭ забороняється застосовувати проведення, перетин яких менше нормативних значень.

Не можна використовувати однодротові сталеві проведення діаметром більш 5 мм і однодротові біметалічні проведення діаметром більш 6,5 мм.

Поперечний розріз однодротових і багатодротових неізольованих проводів показано на рис. 2.7.

На повітряних лініях напругою до 1 кВ слід застосовувати алюмінієві проведення з мінімальною площею перетину 16 мм², сталеалюмінієві й біметалічні - 10 мм², сталеві багатодротові - 25 мм², сталеві однодротові - діаметром 4 мм.

Ізольовані проводи (або самонесучі) для повітряних ліній одержали велике поширення в ряді країн Європи й мають значні переваги. У недалекому майбутньому вони набудуть застосування в сільських мережах, особливо на напругу 380 В. Вони мають два або три багатодротові фазові проводи перетином 16...120 мм², ізольовані поліетиленом, і нейтральний провід без ізоляції зі зміцненого алюмінієвого сплаву перетином 25...70 мм². Може бути застосоване також четвертий ізольований провід для підключення ліхтарів вуличного освітлення перетином 16 мм². Усі проводи скручені в одне ціле, і їх підвішують до опор без ізоляторів на спеціальних підвісках. Такі проводи одержали назву «самонесучі».

Внутрішні електричні проводки виконують ізольованими проводами з м'яких мідних або алюмінієвих проводів. У порівнянні із твердо тягнутою м'який мідний дріт механічно менш міцний, але більш гнучкий й має більш високу питому провідність.

Ізольовані проводи з алюмінієвими жилами перетином 2,5 мм² і більш для силових і освітлювальних мереж прокладають відкрито в сталевих трубах або в напівтвердих трубках. В останньому випадку використовують спеціальні контактні затискачі.

Однодротові ізольовані проводи виготовляють перетином 1...10 мм². Їхній недолік - твердість, що в ряді випадків затрудняє монтаж і експлуатацію.

Багатодротові проводи виконують перетином 1...500 мм² і більш. Залежно від перетину дротів вони бувають звичайними й гнучкими. В останніх діаметр кожного окремого дроту менше, а загальне число дротів більше в порівнянні з першими.

Два гнучкі ізольовані проводи, скручені разом, називають шнуром.

Ізоляція проводу залежить від його конструкції й робочої напруги, на яку він розрахований. Для прикладу опишемо конструкцію ізольованого проводу марки АПР. Провід має алюмінієву жилу, покриту шаром вулканізованої гуми. У якості захисного покриву на провід накладена оплітка з бавовняної пряжі, просоченої протигнильним складом.

Провід АПР виготовляють на напругу 500 В і 3 кВ. Їх маркують, як і всі ізольовані проводи, у такий спосіб: АПР500-16. Букви означають матеріал і марку проводу, перші цифри - його робочу напругу, наступні - перетин проводу у квадратних міліметрах.

Рис. 2.7. Схема поперечного розрізу неізольованих проводів

Для прокладки під штукатуркою використовують плоскі проводи з вінілітовою ізоляцією марки ППВ.

Внутрішні електричні проводки розглядають у дисципліні «Монтаж електрообладнання і систем керування».

Кабель - це провід, укладений в герметичну (наприклад, свинцеву) оболонку. Його можна прокладати у воді, землі й у повітрі.

Для електричних кабельних ліній характерні наступні переваги в порівнянні з повітряними:

- більш тривалий термін служби, відсутність потреби в матеріалах для опор;

- більша надійність експлуатації через відсутність зовнішніх атмосферних впливів, таких, як вітер, ожеледь, грозові перенапруги;

- відсутність опор і проводів, що захаращують поля й вулиці;

- значне зниження небезпеки для людей і тварин у випадку аварії кабельної лінії.

До недоліків кабельних ліній відносять:

- більш високу вартість кабельної мережі в порівнянні з повітряною;

- потреба у великій кількості кольорового металу (свинцю) при звичайних конструкціях кабелю;

- потреба в більш кваліфікованій робочій силі при спорудженні й експлуатації кабельної лінії;

- складність знаходження й виправлення пошкоджень.

Незважаючи на перераховані недоліки кабельних ліній, їх слід застосовувати в південних безлісних сільських районах, де вони поступово витіснять повітряні лінії.

Електричні кабелі загального призначення виконують із паперової (просоченої спеціальними складами) або гумовою ізоляцією. Кабелі з гумовою ізоляцією прокладають у закритих приміщеннях або використовують для живлення пересувних споживачів.

Найбільше поширення одержали трьох- і чотирьохжильні кабелі з паперовою ізоляцією. Для напруги до 10 кВ їх виконують із поясною ізоляцією й у загальній свинцевій оболонці для всіх жил. Для напруг 20 і 35 кВ кабелі виготовляють із окремим освинцьованими жилами.

Жили кабелю складаються з великої кількості дротів малого перетину. Кабелі напругою до 6 кВ і перетином до 16 мм² виготовляють із круглими жилами. При більш високих напругах і більших перетинах вони мають секторні жили. Діаметр кабелю із секторними жилами на 8...15 % менше діаметра кабелю із круглими жилами того ж перетину. Тому кабель із секторними жилами на 10...18 % легше й на 10...15 % дешевше.

На рис. 2.8 показаний кабель із секторними жилами 1 напругою 10 кВ. Кожна жила ізольована спеціальним кабельним папером, просоченої маслом і каніфоллю, а всі жили разом ізольовані від землі поясною ізоляцією також із просоченої

Рис. 2.8. Електричний кабель із секторними жилами й поясною ізоляцією:

1 - алюмінієві або мідні струмоведучі жили; 2 і 4 - фазна й поясна ізоляція у вигляді паперу, просоченого маслом; 3 - джутові заповнювачі; 5 - свинцева оболонка; 6- паперова стрічка; 7- прошарок із джуту; 8 - сталева стрічкова броня; 9 - джутовий покрив паперу.

Для забезпечення герметичності кабелю на поясну ізоляцію накладають свинцеву оболонку без швів. Від механічних ушкоджень кабель захищають бронею 8 зі сталевої стрічки або із дротів. Для захисту від хімічних впливів його покривають асфальтованим джутом. Випускають також кабелі з покриттям з алюмінію або пластмас (совпрена, вініліту).

Кабелі напругою 110 кВ і вище виготовляють одножильними. Жилу роблять із мідних дротів. Усередині кабелю розташована стрічка, згорнута у вигляді спіралі. У ній під тиском циркулює масло, що забезпечує високоякісну ізоляцію й охолодження кабелю. Їхня оболонка заповнена інертним газом під тиском 0,2...0,3 Мпа.

Ізоляцію роблять із гуми. У марку кабелю додають букву Р. Якщо замість свинцевої оболонки застосована оболонка з вініліта, то в марці кабелю букву Із заміняють буквою В, а якщо з алюмінію, то буквою А.

Для сільських умов розроблені полегшені кабелі з алюмінієвими жилами з ізоляцією з поліхлорвінілового пластикату, а також з паперовою ізоляцією в алюмінієвій оболонці. Сільські мережі кабелів полегшених конструкцій використовують у нашій країні. Вони успішно пройшли тривалі випробування.

Кабелі позначають так само, як ізольовані проводи. Наприклад, СБЗ х 70 - кабель трижильний, перетином 70 мм2, з паперовою поясною ізоляцією, освинцьований, броньований стрічкою, із джутовим асфальтованим покриттям.

Найпоширеніша прокладка кабелю безпосередньо в землі, траншеях. Досягаються найкраща тепловіддача кабелю й більше припустиме електричне навантаження. Кабелі, прокладені на відкритім повітрі, у блоках і каналах, обслуговувати зручніше, чим у траншеях, але при цьому погіршується тепловіддача.