Главная / Публикации / Cистема переходных муфт Raychem на напряжение до 35 кВ

Cистема переходных муфт Raychem на напряжение до 35 кВ

Одним из основных функциональных требований для переходных соединительных муфт является удержание масляной пропитки внутри кабеля с бумажной изоляцией и исключение ее попадания как на полимерную изоляцию кабеля, так и на ТУ компоненты муфт. Вследствие исторических причин конструкции кабелей на среднее напряжение отличаются друг от друга в различных странах. Существующие ТУ маслостойкие материалы, запирающие масляную пропитку, были химически модифицированы для упрощения их применения и повышения надежности муфты. Новая универсальная концепция для переходной и соединительной арматуры, применима для всего разнообразия кабелей с различными пропиточными составами.

Переходные муфты Raychem (TRAJ)


      За последние 30 лет по всему миру все шире и шире применяется высоковольтная кабельная арматура на основе ТУ материалов. Ниже описываются несколько последних прогрессивных улучшений в технологии ТУ материалов и объясняется их практическое применение в переходных соединительных муфтах для кабелей с бумажно-пропитанной и полимерной изоляцией.

      Модифицированные маслостойкие трубки. Конструкция универсальных муфт не должна зависеть от различных типов изоляционных материалов кабелей, используемых по всему миру:
    - бумажная изоляция с различными пропиточными составами (стекающими [MI] и нестекающими [MIND]);
    - полимерная изоляция.
      ТУ соединительные муфты на среднее напряжение представляют многослойную структуру. В этих муфтах требуемая толщина изоляции, соответствующая классу напряжения, достигается наложением нескольких функциональных слоев ТУ трубок.
      Для кабелей с бумажной изоляцией существует дополнительное требование по предотвращению перемещения масляной пропитки и вредного воздействия ее на полимерные функциональные компоненты муфты. Были созданы специальные маслостойкие термоусаживаемые трубки, которые способны длительно контактировать с любыми составами кабельных масел.
      Дальнейшим развитием технологии ТУ кабельной арматуры явилась модификация маслостойких трубок и создание трубок типа «OBTF». Эти трубки улучшили механические характеристики нового материала, в частности, гибкость, усилие при усадке, пластичность. Жесткость трубок также уменьшилась на 16%.
      Важнейшее свойство маслостойких трубок - герметичность в отношении паров масляной пропитки. Трубки испытывались на кабеле с бумажно-масляной изоляцией при температуре 100°С в течение более 10000 часов. Проводящий полимер, защищенный маслостойкой трубкой, не обнаруживает изменения проводимости после проведения испытаний.

      Новые эластомерные ТУ трубки. Преимуществом кабельной арматуры должны являться простота и легкость ее монтажа. Из этого следует, что муфта должна включать как можно меньше компонентов, обеспечивающих необходимую изоляционную прочность. Толщина обычных ТУ трубок ограничивается теплопроводностью полимера, обеспечивающей активацию механизма усадки по всей толщине стенки. Для увеличения толщины стенки трубки создана технология изготовления двухслойных трубок методом со-экструзии, причем, внутренний слой представляет из себя эластомерный сшитый полимер (на основе EPDM), а внешний слой – экранирующий полупроводящий ТУ полимер. При монтаже только верхний слой должен прогреться для нормальной усадки всей трубки. При усадке эластомерный слой обеспечивает постоянное усилие на усаживаемую поверхность. Таким образом, становится возможным одной трубкой создать необходимую толщину изоляции и экран.
      Была проведена расширенная программа испытаний на переходных муфтах для кабелей на напряжение 20 кВ, включавшая высоковолтьтные испытания переменным и постоянным током, испытания импульсным напряжением, циклические испытания, испытания на термическую стойкость и т.д.
      Результаты испытаний подтверждают прекрасную работоспособность системы универсальных муфт для различных видов пропиток кабелей с бумажной изоляцией.
      Для оптимизации параметров конструкции кабельной арматуры был проведен теоретический анализ с использованием моделирования электрического поля. Результаты были получены с использованием анализа методом конечных элементов с помощью специальной компьютерной программы. В работе основное внимание было уделено распределению электрического поля на срезе изоляции жилы кабеля.
      Использование заполнителя с контролем напряженности электрического поля, маслостойкой трубки и термоусаживаемой трубки дает снижение концентрации напряженности поля до 0,35 кВ/мм и ниже на границе прямого среза бумажной изоляции жил, т.е. в коническом срезе бумажной изоляции нет необходимости.
      В настоящее время при переходе на кабели с полимерной изоляцией считается обычным то, что кабельная сеть является смешанной. Это получается, когда в существующую сеть кабелей с бумажной изоляцией врезаются кабели с пластмассовой изоляцией. Системный подход заключается в том, что для смешанной сети применяется одна и та же технология, которая дает большое преимущество кабельщикам, в том числе при обучении и использовании инструмента. В этом случае кабельщик имеет дело с небольшим числом базовых приемов при большом числе возможных вариантов соединения.
      Применение описанных материалов сделало возможным разработку универсальной системы соединительных и переходных муфт. Большой коэффициент термоусадки определил, что только несколько базовых изделий необходимы для покрытия всего диапазона сечений, вплоть до 630 мм². Система была разработана с учетом возможности включения в комплект элементов для механического заземления и соединения брони, а также наружной герметизации с охватом того же диапазона сечений кабелей.
      Таким образом, новая технология объединяет толстостенную ТУ эластомерную экранированную изоляционную трубку, модифицированную маслостойкую трубку и материалы выравнивания напряженности электрического поля. Это сочетание дает относительно простой способ соединения, подобный соединительным муфтам для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена различных конструкций независимо от изготовителя. Переходные муфты были проверены в самых тяжелых условиях, сравнимых с условиями работоспособности кабелей с бумажной и пластмассовой изоляцией. Теоретический анализ был проведен для того, чтобы подтвердить результаты полученных испытаний. Сравнение, сделанное с другими присутствующими на рынке технологиями, отразило ожидания превосходной жизнеспособности и универсальности ТУ муфт на напряжение до 35 кВ. 

Авторы: Хаверкамп Вольфганг Л., Хей С.А., М.Вилк, «Тайко Электроникс Райхем ГмбХ» Германия, Маркелов И.А., ЗАО «РайЭнерго» Москва