Основные принципы устройства кабельной изоляции

Кабельная изоляция не только изолирует токопроводящую жилу, но и поддерживает ее в заданном положении. Поэтому кабельная изоляция должна обладать определенной механической прочностью. Обычно изоляция кабелей выполняется из кабельной бумаги, которая наматывается на жилу. Но сама по себе бумага вследствие ее пористости имеет невысокую электрическую прочность. Поэтому бумага пропитывается изоляционной жидкостью, составленной из минерального масла с добавками. Такая изоляция обладает высокой электрической прочностью, большей, чем прочность бумаги и масла в отдельности. Вместо масляной пропитки могут быть использованы газы при высоком давлении. Высокая электрическая прочность этих газов резко повышает напряжение начала ионизации в бумажной изоляции и, следовательно, повышает пробивное напряжение всей кабельной изоляции. На использовании этих двух основных принципов основаны изоляционные конструкции всех силовых кабелей.

На поверхности наружного повива отдельных жил напряженность поля возрастает. Это возрастание представляет опасность для высоковольтных кабелей. Для устранения «негладкости» проводов поверхность жил кабелей напряжением 35 кВи выше покрывается повивом лент из полупроводящей бумаги.

Второй возможной причиной повышенных градиентов напряжения в кабельной изоляции является исполнение трехфазных кабелей с так называемой поясной изоляцией. В таких простейших по конструкции кабелях фазы, разделенные изоляцией, располагаются в общей металлической оболочке, что приводит к нарушению радиального характера электрического поля и повышению градиента в зоне между жилами кабеля (рис. 6.1). В напряженности поля возникает тангенциальная относительно окружности жил составляющая, существенно снижающая электрическую прочность слоистой изоляции кабеля. Поэтому кабели с поясной изоляцией изготовляются лишь на относительно низкие номинальные напряжения. При напряжениях выше 20—35 кВкаждая фаза кабеля снабжается поверх изоляции собственной металлической оболочкой или экраном из металла либо металлизированной бумаги. Эта мера, очевидно, полностью восстанавливает радиальный характер поля в изоляции кабеля. Кроме того, повышается теплопроводность, что позволяет несколько увеличить допустимую токовую нагрузку кабеля.

Рис. 6.1 – Силовые линии электрического поля трехжильного кабеля с поясной изоляцией. 1 – 3 – фазные жилы кабеля; 4 – изоляция; 5 – экран илн оболочка. Изображенное поле соответствует моменту, когда мгновенное на­пряжение фазы 1 проходит через максимум: при этом напряжение фаз 2 и 3имеет обратный знак и равно половине амплитудного значения.