Cavi di controllo negli impianti elettrici: scopo, tipi di costruzione, applicazione

I prodotti via cavo nelle reti elettriche vengono utilizzati per trasmettere elettricità a distanza. Sono utilizzati come linee elettriche dirette di flussi di energia o per il funzionamento di circuiti in sistemi di controllo, protezione, automazione, segnalazione.

I cavi di alimentazione funzionano principalmente con correnti ad alta tensione fino a 35, 110 kV e oltre o in una rete di 0,4 kV. Sono appositamente progettati e realizzati per un tipo specifico di tensione. I modelli di riferimento vengono utilizzati per altri scopi.

Scopo dei cavi di controllo

Non è collegato a catene elettriche, ma ai loro sistemi di servizio, in cui non viene trasmessa alcuna potenza aumentata. La loro tensione operativa massima è generalmente limitata a 380 o in alcuni casi a 1000 volt.

Questa disposizione aiuta a comprendere la suddivisione delle apparecchiature delle sottostazioni elettriche in:

• circuiti primari di potenza;

• catene di servizi secondarie.

Ad esempio, nel quadro di una sottostazione da 110 kV, tutte le apparecchiature di potenza appartengono a un loop primario che distribuisce, riceve e trasmette direttamente energia elettrica.

I circuiti secondari sono collegati a trasformatori di misura di corrente e tensione per tener conto dei processi che avvengono nel circuito primario, nonché a solenoidi e bobine di comando di interruttori di potenza, loro contatti ausiliari e ripetitori di sezionatori, separatori e altri dispositivi.

Tutte le apparecchiature secondarie sono collegate tra loro nei circuiti elettrici tramite cavi che si trovano sulla superficie delle strutture edilizie, in apposite passerelle e canali, nel terreno o all'aperto.

Questi cavi sono chiamati controllo... Spiega il loro scopo: fornire il controllo degli algoritmi del processo tecnologico che si verificano nel circuito primario.

Con l'ausilio di cavi di controllo, i segnali elettrici vengono trasmessi attraverso circuiti:

• misure dei principali parametri dell'energia elettrica;

• controllo delle apparecchiature del circuito di potenza,

• automazione e protezione dell'impianto elettrico;

• altri dispositivi che servono attrezzature di base.

Come vengono utilizzati i cavi di controllo

La foto sotto mostra la terminazione dell'estremità del cavo di controllo dalla morsettiera di un trasformatore di misura AT 330 kV.

Per proteggerlo dall'influenza dell'ambiente, vengono utilizzati nastro metallico e tubo corrugato. Tutti i cavi di controllo che corrono negli impianti elettrici esistenti sono contrassegnati con etichette speciali e firmati con inchiostro indelebile. Ciò facilita notevolmente il lavoro e la ricerca di possibili malfunzionamenti durante il funzionamento.

Sul retro, i cavi di controllo sono installati in terminali di distribuzione, scatole, scatole, come mostrato nella foto seguente per apparecchiature da 330 kV.

Lo stesso principio si osserva nei circuiti con altre tensioni, ad esempio 110 kV.

I cavi di controllo dall'apparecchiatura di alimentazione principale vengono posati attraverso speciali vassoi o canali, alimentano i loro circuiti ai nodi terminali, che garantiscono un funzionamento affidabile del circuito all'aperto in tutte le condizioni atmosferiche.

Dopo aver assemblato i circuiti elettrici ai morsetti dei quadri di distribuzione, si utilizzano nuovamente i seguenti cavi di comando, lasciandoli direttamente sui quadri secondo schema e progetto.

Una variante della loro connessione ai pannelli per la protezione e l'automazione dei relè è mostrata nella foto successiva.

Essi:

• lasciare uno speciale canale via cavo in due flussi separati;

• distribuito sui lati sinistro e destro del pannello;

• uniformemente, uniformemente distanziato su tutta l'area;

• sono diretti alle morsettiere;

• tagliare a una certa altezza;

• sono contrassegnati allo stesso modo.

Analoga disposizione dei cavi di comando nei circuiti che collegano tra diversi oggetti di apparecchiature elettriche vale per i circuiti logici estesi dei collegamenti elettrici. Il disegno mostra un frammento del funzionamento di una parte simile dei circuiti di corrente del nucleo per misurare HV 110 kV.

Questo mostra:

• triangoli neri - installazione terminale di trasformatori di misura situati in quota;

• triangoli bianchi - terminali di un armadio di distribuzione esterno;

• cerchi — terminali sul pannello di protezione del relè. Nel nostro caso, ha un numero di serie — #108.

Questo schema mostra chiaramente che il cavo di controllo collega i circuiti di corrente e li assembla direttamente dagli avvolgimenti dei trasformatori di misura ai pannelli di protezione e automazione dei relè attraverso una connessione intermedia: un armadio di distribuzione.

Durante l'installazione del cavo di controllo, vengono seguite alcune regole per l'alimentazione dei cavi alla colonna terminale e la loro marcatura, necessaria per la manutenzione preventiva periodica e per eseguire misurazioni di controllo corrente dei segnali elettrici durante il funzionamento.

Costruzione del cavo di controllo

La struttura interna di ogni modello è leggermente diversa da tutti gli altri prodotti, come mostrato nell'immagine sottostante per due diverse modifiche.

Ma hanno tutti elementi comuni:

• fili conduttori;

• strato isolante sull'anima;

• aggregato;

• conchiglia.

Il cavo di comando, a seconda delle esigenze delle condizioni di lavoro, può essere integrato con:

• armatura;

• nastro schermante.

Caratteristiche di produzione del nucleo conduttivo

È un elemento indispensabile del cavo ed è realizzato in metallo:

• alluminio;

• composizione di alluminio e rame;

• o miele.

Il conduttore può essere realizzato da un unico filo pieno o da un gran numero di essi mediante stiramento per dare flessibilità alla struttura complessiva. I fili unipolari vengono utilizzati per cavi che operano in condizioni stazionarie che non sono soggetti a carichi dinamici di flessione e torsione.

Per le condizioni di lavoro del cavo nei dispositivi mobili, i nuclei conduttivi dei dispositivi mobili sono costituiti da fili intrecciati. I fili dell'anima di rame al loro interno sono ricoperti da uno strato di stagno: sono stagnati o rimangono puliti, senza rivestimento protettivo.

All'interno della guaina del cavo di comando può essere utilizzato un numero diverso di anime, da quattro a 61. Per l'alluminio, la sezione dei fili dovrebbe partire da 2,5 mm quadrati e oltre. Ma tali prodotti possono essere utilizzati esclusivamente in sottostazioni con una tensione di 110 kV o inferiore.

Le apparecchiature secondarie delle sottostazioni con una tensione superiore di 220 kV e superiore possono essere collegate solo con fili e cavi di rame. L'alluminio a basse prestazioni non fornisce un'elevata affidabilità nelle apparecchiature critiche. L'alluminio è bandito nei loro circuiti secondari.

La sezione dei conduttori in rame dei cavi di comando è normalizzata da 0,75 a 10 mm2. I diametri sottili vengono utilizzati nei circuiti di comunicazione a bassa corrente, telemeccanica, telecontrollo che non creano elevate potenze di segnale.

Per i sistemi di misurazione ad alta precisione sensibili alle perdite e alle cadute di tensione nel circuito, vengono utilizzati diametri maggiorati dei conduttori di corrente.

Il metallo dei fili conduttivi è necessariamente ricoperto da uno strato dielettrico, che esclude il verificarsi di correnti di cortocircuito e perdite tra di loro. La marcatura viene applicata allo strato isolante:

1. il colore della conchiglia;

2. o numeri.

Nel primo metodo viene utilizzato un colore o su di esso possono essere create ulteriori strisce colorate. La marcatura numerica viene applicata frequentemente, con uno spazio tra i numeri di almeno 3,5 cm.

Lo spessore dello strato isolante sul nucleo conduttivo ha una rigidità elettrica che esclude la rottura dello strato dielettrico alla massima tensione di esercizio e dipende direttamente dalla sua sezione trasversale. Aumenta con l'aumentare del diametro del filo.

I fili isolati sono assemblati in un fascio comune e intrecciati per fornire un numero standard di torsioni che consentono di piegare il cavo in conformità con la scheda tecnica.

Classificazione

I cavi di controllo si differenziano per:

1. metallo del conduttore;

2. materiale isolante metallico;

3. la forma del filo;

4. materiale della calotta;

5. rivestimento protettivo.

Lo strato dielettrico sul metallo di base può essere applicato mediante:

• gomma;

• composto di PVC;

• polietilene autoestinguente;

• polietilene a bassa densità;

• polietilene vulcanizzato.

I fili sono principalmente di forma rotonda, ma in alcuni casi hanno una forma piatta.

Il materiale della calotta può essere:

• gomma o non infiammabile;

• Composto di PVC.

La guaina per i cavi di comando che lavorano in condizioni estreme è creata da:

• alluminio;

• Guida;

• nastro di acciaio ondulato.

Gli schermi e le coperture protettive sono progettati per i cavi di controllo operanti in quattro classi di maggiore sollecitazione meccanica:

• Il primo tipo di cavo funziona all'interno, in cavidotti e trincee, senza essere sottoposto a forze di trazione elevate. La loro armatura è creata avvolgendo due strisce di acciaio e rivestendole con un composto anticorrosione.

• Il secondo tipo è destinato all'uso in condotti, tunnel e stanze senza forze di trazione.

• Il terzo tipo è sfruttato nel terreno, in trincee senza forze di trazione significative. Hanno un'armatura di doppie strisce di acciaio, protette da una copertura esterna: un tubo in PVC.

• Il quarto tipo è progettato per la posa nel terreno e nei canali. Non devono essere soggetti a un'elevata resistenza alla trazione. L'armatura è costituita da due fili di acciaio ricoperti da uno strato di zinco e protetti dall'alto da un tubo flessibile o da una copertura in PVC-plastica.

Descrizione del marchio

Il cavo è contrassegnato con lo scopo di una designazione sintetica per fornire informazioni complete sulla sua composizione e caratteristiche:

• materiali dell'anima e degli strati isolanti;

• la composizione del guscio e la sua struttura;

• la presenza dell'armatura e del suo rivestimento;

• il numero di fili conduttori e la loro sezione.

I simboli con lettere maiuscole vengono utilizzati per contrassegnare i cavi di controllo:

• la lettera «K» sta per «controllo»;

• il metallo del conduttore è destinato a: alluminio «A»; alumomed — «AM»; med: l'assenza di una lettera;

• materiale isolante del filo: gomma — «P»; Composto di PVC — «B»; polietilene a bassa densità — «P»; polietilene autoestinguente — «Ps»;

• materiale della guaina: nastro di acciaio ondulato — «St»; pneumatico — «R»; gomma non infiammabile — «H; Composto di PVC — «B»;

• forma del filo: piatto — «P»; rotondo - non segnare.

Caratteristiche operative

Effetto della temperatura ambiente

Quando una corrente elettrica attraversa un nucleo metallico viene generato il riscaldamento, che possono influenzare le proprietà e la struttura dello strato isolante, deteriorarle o addirittura crearne una rottura. Pertanto, il carico che passa attraverso il cavo è monitorato da dispositivi di protezione e limitato all'intervento degli interruttori automatici.

La temperatura di esercizio del cavo deve corrispondere ai parametri specificati nelle condizioni tecniche per il suo funzionamento.

A basse temperature ambiente, molti tipi di isolamento, in particolare quelli a base di polietilene, perdono le loro proprietà plastiche e flessibilità. Anche da una leggera flessione al freddo, si rompono, si ricoprono di uno strato di crepe e perdono le loro proprietà dielettriche.

Pertanto, a temperature inferiori a -5 gradi Celsius, è vietata l'installazione e la posa dei cavi di controllo e in inverno non sono nemmeno previsti lavori di riparazione preventiva in strada.

Se è necessario eliminare i malfunzionamenti che si sono verificati nei cavi di controllo durante il congelamento, esiste una tecnologia speciale per la loro preparazione e riscaldamento collegando le correnti attraverso i fili con il controllo della loro temperatura.

Lavora in un ambiente aggressivo

L'esposizione chimica al cavo di controllo è limitata dall'uso di una guaina in gomma per la sua guaina, che è flessibile e altamente resistente all'igroscopicità. Comunque queste cose:

• è più costoso;

• più suscettibile al calore e non consentire alla temperatura di superare i 65 gradi;

• perde elasticità con l'uso prolungato.

Esposizione alla luce

L'esposizione prolungata alla luce solare può distruggere alcuni tipi di guaine dei cavi. Sono meglio protetti da questo effetto con armature, piombo e alluminio. Ma i moderni involucri in gomma e plastica non necessitano di un involucro metallico per questo parametro di durata dichiarato dal produttore.

Carichi meccanici di trazione

Possono essere creati quando la tecnologia di installazione viene violata o durante il funzionamento a causa dell'aumento della pressione del suolo per vari motivi. Per contrastare queste forze, il cavo è inserito in un'armatura costituita da strisce metalliche.

Pertanto, il cavo di controllo:

• viene utilizzato quando è necessario trasmettere comandi o altri segnali tra oggetti del circuito elettrico posti a distanza;

• creati da diverse strutture e classi di protezione corrispondenti a determinate condizioni di lavoro.