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
