鉛被覆紙絶縁体とケーブルグランドを備えた高電圧電力ケーブル
電力ケーブルは、地域内で電力を送電および配電し、集電装置に電力を供給することを目的としています。
ケーブルは架空線よりも敷設に費用がかかりますが、推奨されるソリューションとして使用されることが増えています。現在、高電圧ケーブルは主に 380 kV、110 kV、35 kV、20 kV、10 kV、400 V の電圧レベルで運用されています。
現在ではプラスチック絶縁を備えたケーブルのみがほとんど製造されていますが、 XLPE シース、古典的な高圧ケーブルはいわゆる紙ケーブルです。
XLPE ケーブルは 1980 年代以前に広く敷設され始めましたが、一部の国ではこのプロセスが遅れて敷設され始めました。この電圧レベルの特に注目すべき特徴の 1 つは、多種多様な代替ポリマー ケーブル タイプがあることです。
紙絶縁電源ケーブル (左) と XLPE ケーブルの比較
含浸紙絶縁の電力ケーブル
紙絶縁リード線ケーブルは、400 V から 35 kV までの電圧レベルでほぼ同じ基本構造を持っています。19 世紀後半に最初の電力システムが導入されて以来、電力伝送に使用されてきました。
20世紀の鉛被覆外装電源ケーブル
最大 35 kV までの動作電圧に対応するこのようなケーブルは、敷設条件に応じて、鉛のシースと外装の中にオイル ロジンを含浸させたケーブル紙の絶縁体を使用して作られます。
鉱工業や農業などで使用される船舶に敷設されるケーブルや電線は、主にゴムやPVCなどのフレキシブルホースにゴムやプラスチックの絶縁体を入れて作られています。
電源ケーブルは、1 芯、2 芯、3 芯、4 芯の芯数によって区別されます。導体は単線または多線で、形状は円形、扇形、セグメント、楕円形です。
上で述べたように、最大 6 kV の電圧を持つ 3 線ケーブルは 19 世紀の終わりに登場しました。当初、それは丸い銅線、ワイヤ上の紙含浸絶縁体の厚い層、そして一緒に撚られた絶縁ワイヤ上の、つまりリードの下に同じ厚さの共通（ベルト）絶縁体層を備えたケーブルでした。シース。
1927 年の Kabelwerke Brugg の広告に使用されたリード ケーブルの例。
1928 年にドイツで 30 kV ケーブルが敷設されました。
電力ケーブルの開発は、ケーブルの動作電圧とその動作の信頼性を高める方向に沿って行われますが、絶縁層の厚さをさらに増やすことではなく、品質を向上させ、絶縁ケーブルの使用を改善することによって行われます。ケーブルの材質。
ケーブルの経済指標の改善、つまり何よりも、その価格の削減は、基本材料の有効利用と技術プロセスの改善（生産サイクルの短縮、生産における廃棄物と不良品の削減）による節約によって決まります。
1920 年代には、多芯電力ケーブルの円形導体がセグメント導体とセクター導体に置き換えられました。これは、この時点までにケーブル生産レベルが大幅に向上し、最大 10 kV までの非円形導体を使用した信頼性の高い電力ケーブルを製造できるようになったためです。 。
含浸紙電源ケーブルの主なタイプはセクターケーブルです。
このケーブルは、各芯線に絶縁層を設け（相絶縁）、3本の絶縁芯線を撚り合わせて共通の絶縁層を設けたもの（帯絶縁）を有しており、電界の種類により帯絶縁ケーブルと呼ばれます。それは、非放射状磁界を備えたケーブル、および含浸の種類によって、粘性含浸を備えたケーブルです。
このタイプのケーブルを指定するには、シールドと外側カバーのタイプに応じて、次のような記号 (ブランド) が使用されます。
- SG — 外装とリード線上のキャップのないケーブル、
- CA — アスファルトの層が鉛のシースに適用され、
- SB — リードの上には 2 枚の鋼鉄ストリップの装甲とビチューメンを含浸させたケーブル糸 (ジュート) のカバーがあります。
- SBG — 以前のデザインと同じですが、バンパーをジュートで覆っていません。
- OP および SK — 平角または丸線の外装を備えたケーブル。
ブランドの最初の文字はシェルの有無を示し、最後の文字は保護カバーの種類を示します。
多芯電力ケーブル (2 芯、3 芯、4 芯) では、直径を小さくして鉛を節約するために、ケーブルの導体を丸形ではなく、扇形またはセグメントの形状にします。
扇形導体を備えた 3 芯ケーブルは、同じ断面の円形導体を備えたケーブルよりも直径が約 15% 小さくなります。 3 芯ケーブルにセクター導体を導入することにより生じる鉛の節約は、平均 20% と推定できます。
三相ケーブルの導体は、楕円に近い楕円の形になることがあります。この静脈の形状の利点は、楕円形の静脈には扇形の静脈のような鋭い角がないことです。
35 kV 高電圧ケーブルに楕円形の導体を使用すると、ケーブルの絶縁層の含浸組成物の熱変化をある程度補償できるため、ケーブルの品質が向上します。
ケーブル工場で電力ケーブルの絶縁層が作られる主な絶縁材料は、ケーブルペーパーとリーディングコンパウンドです。
ケーブルの紙層の含浸は、紙の中および紙テープの層間の空気を鉱物油または電気的接続がより強い他の含浸化合物で置換するために行われます。
紙の役割は含浸化合物を保持することだけではありません。ケーブルの絶縁層に紙が存在することにより、含浸混合物の破断強度よりも約 3 倍高い破断強度を持つ絶縁層を得ることができます。
電力ケーブルの絶縁層の製造に使用されるケーブル紙は、ケーブルコア上で紙ストリップがしっかりと重なり合うようにする特定の機械的特性、含浸プロセスの適切な実施に必要な物理的特性を備えている必要があり、不純物を含んでいてはなりません。これにより、含浸後の紙の電気的特性が低下します。
ベルト絶縁を備えた 20 kV および 35 kV ケーブルの構造では、主に電界の非放射性によってケーブル絶縁内に接線勾配成分が存在するため、動作時に十分な信頼性を提供できません。
この電圧には、従来 OSB ブランドで指定されていた、共通のストリップ アーマーに 3 本の鉛脈をねじった構造が適用されます。このデザインは、1923 年に A. Yakovlev と S. M. Bragin によって初めて提案されました。
20 kV を超える電圧用の高電圧ケーブルは、常に単芯ケーブルとして製造されてきました。この場合、高電圧におけるケーブルの信頼性が特に重要であるためです。
110 および 220 kV で主に使用されます。 オイル入りケーブル その主な特徴は、このケーブルの紙絶縁体には低粘度の鉱油が含浸されており、ケーブル内に生じる過剰な圧力の影響で中央の中空コアに沿ってケーブルに沿って容易に移動することができます。
ケーブルの温度が変化すると、オイルが自由に移動するため、電力機器の助けを借りて、絶縁層内の体積の温度変化を補償することができます。この温度変化は、粘性のある含浸を伴うケーブル内で空隙の形成や破壊につながります。
中空コアの存在により、製造時にケーブルを乾燥して供給することができるため、ケーブル内に気泡やガスの混入が実質的になくなります。
製造では、ケーブルはドラムに巻き付けられ、一定の正圧下で特殊なオイル タンクに接続されます。このデバイスのおかげで、温度が大幅に変化した場合でも、ケーブル内にガスの混入が発生しません。
最新のケーブル OSB-35 3×120 電圧 35 kV 用
ケーブルシール
ケーブル ラグとコネクタが提供されており、ケーブルを他の機器に接続したり相互に接続したりできます。
ケーブルは限られた長さに作られているため、接続金具、いわゆるケーブルグランドが必要です。ケーブル ボックスの役割は、ケーブルの両端を相互に接続することです。
ライプツィヒ博物館の 30 kV ケーブル リンクのデモンストレーション。開くと、そのようなケーブル リンクがどのように機能するかを示します。
アルミ線の直結部分は溶接してアルミヤスリで加工します。銅線の場合、いわゆるはんだ付けスリーブが配置され、ケーブルコアが配置されてはんだ付けされます。
裸金属導体は、絶縁体の厚さがケーブルの絶縁体の厚さの 2.5 倍になるまで、幅 10 ～ 30 mm のオイルペーパーで手作業で巻き付けられます。
巻き付ける前に、ケーブル混合物と紙を 130 度に加熱して水分を蒸発させる必要があります。これにはオープン石炭ストーブが使用されました。もちろん、これは屋外でのみ可能でした。
湿気がブッシングに侵入するのを防ぐために、工場で製造された鉛または亜鉛メッキ鋼製のインナーブッシングを使用して鉛のシースを接続し、しっかりとはんだ付けします。
はんだ付けプロセスが終了する直前に、エアポケットを避けるためにケーブルコンパウンドが穴に注入されます。
電力ケーブルの含浸処理を行う場合は、含浸前に絶縁層に残っている水分を蒸発させるためのあらゆる措置を講じる必要があります。ケーブルの絶縁層全体に可能な限り完全に含浸させ、NS ウィスパー中に絶縁層に形成される可能性のある空気の混入を最小限に抑えます。
含浸コンパウンドは、機械的不純物の定期的な洗浄、ケーブルの含浸中に蓄積した水分を除去するための真空処理、およびそれに溶解しているガス (空気) を除去するための脱気処理を受ける必要があります。
いわゆる「鉛インナースリーブ」を鋳鋼ケーシングに封入し、樹脂絶縁体で充填する前に、鋼帯補強材と鉛シースの間に金属接続を作成する必要があります。
少なくとも 3 時間冷却した後、取り付けられたソケットは非常に長期間 (30 年以上) 使用できます。
電力ケーブルにケーブル シールを取り付けるためのデバイスと技術の詳細については、ここを参照してください。電源ケーブルコネクタ