El. oriniu ir kabeliniu l. izoliacija

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 įįtampos 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 iizoliatoriaus 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 vvielų, 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 ššiek 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 vvisoje 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 iitin 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 ppavienio 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 ssujungimų 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 vvarža 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