Cavi energia con isolamento in carta impregnata per tensione 1-10 kV
Cavi di alimentazione con cablaggio
La maggior parte dei cavi di alimentazione per tensioni fino a 10 kV sono a tre conduttori con conduttori settoriali, i cosiddetti cavi con isolamento a nastro. Questi cavi sono disponibili con conduttori in rame e alluminio con sezioni da 6 a 240 mm2. I conduttori in alluminio possono essere unipolari in tutta la gamma di sezioni, inoltre, nella gamma 70-240 mm2, vengono prodotti anche cavi con conduttori multipolari sigillati. I conduttori in rame sono realizzati principalmente con conduttori multipolari, ma nella gamma di sezioni trasversali da 6 a 50 mm2 vengono utilizzati conduttori unipolari.
È noto che i metodi tradizionali per i fili conduttori sono il rame e l'alluminio. Negli ultimi anni il rame è diventato estremamente raro, motivo per cui l'alluminio è maggiormente utilizzato nell'industria dei cavi, sia per i conduttori che per le guaine.
La conduttività elettrica dell'alluminio è 1,65 volte inferiore a quella del rame e la sua densità è 3,3 volte inferiore a quella del rame, il che consente di ottenere fili di alluminio con la stessa resistenza elettrica 2 volte più leggeri di quelli di rame. La produzione di conduttori in alluminio a singolo filamento sotto forma di un settore denso dà un grande effetto economico nell'industria dei cavi. L'utilizzo di tali fili consente di ridurre il diametro del cavo, inoltre, nella produzione di tali fili, aumenta la produttività del lavoro, perché rispetto alla produzione di fili multifilo, il volume delle operazioni di trazione è ridotto e il è esclusa l'operazione di torcitura dei fili. I fili a settore pieno hanno una rigidità maggiore rispetto a quelli ritorti; inoltre, la complessità dell'installazione di cavi con tali fili aumenta in una certa misura. Tuttavia, come dimostrano gli studi, la rigidità del cavo è determinata principalmente non dai conduttori che trasportano corrente, ma principalmente dal materiale e dalla struttura della guaina.
L'isolamento del cavo è costituito da strisce di carta per cavi impregnate con una composizione di colofonia. Nei cavi per una tensione di 1-10 kV, ciascuna fase è isolata separatamente, quindi viene applicato un isolamento comune della cintura ai fili isolati intrecciati. Gli spessori dell'isolamento di fase e striscia sono selezionati dalle condizioni del cavo in modalità di lavoro (nella Repubblica di Bielorussia 6, 10 reti kV sono implementate con un neutro isolato), garantendone il funzionamento affidabile in modalità di emergenza.
Nei cavi domestici, lo spessore dell'isolamento tra le fasi è circa il 36% maggiore dello spessore dell'isolamento tra anima e guaina.Quindi, per i cavi con una tensione di 6 kV, lo spessore dell'isolamento di fase è di 2 mm e lo spessore dell'isolamento della cintura è di 0,95 mm, per i cavi con una tensione di 10 kV - 2,75 t 1,25 mm, rispettivamente.
Per i cavi con una tensione di 1 e 3 kV, lo spessore dell'isolamento viene selezionato principalmente in base alla sua resistenza meccanica (senza danni durante la flessione). Gli spazi tra i fili isolati sono riempiti con fasci di carta al solfato.
Il principale svantaggio dell'isolamento in carta impregnata è la sua elevata igroscopicità, pertanto, per proteggere l'isolamento dall'umidità durante lo stoccaggio, la posa e il funzionamento, i cavi sono racchiusi in una guaina metallica.
I cavi di alimentazione sono disponibili con guaina in piombo e alluminio. Le guaine in alluminio sono sufficientemente strette e meccanicamente più resistenti delle guaine in piombo.L'elevata conducibilità elettrica dell'alluminio consente di utilizzare le guaine in alluminio come quarto conduttore del cavo, il che consente un notevole risparmio di coperture in alluminio, isolanti e protettive. Tuttavia i cavi con guaina in alluminio non possono essere utilizzati in condizioni di esposizione ad ambienti aggressivi (vapori alcalini, soluzioni alcaline concentrate). In tali condizioni è necessario utilizzare cavi con guaina in piombo.
L'esperienza nella produzione e installazione di cavi con guaina in alluminio di diametro superiore a 40 mm ha rivelato la loro eccessiva rigidità, quindi cavi per tensione 1 kV con una sezione di 3 × 240 mm2, 6 kV con una sezione di 3 × 150 mm2 e oltre, 10 kV con una sezione trasversale 3 × 120 mm2 e oltre devono essere realizzati con una guaina di alluminio corrugata.
L'utilizzo di una guaina ondulata aumenta la flessibilità dei cavi, ma quando tali cavi vengono posati su percorsi inclinati, il composto impregnante può scorrere lungo l'ondulazione e formare inclusioni d'aria nell'isolamento del cavo. A questo proposito, le guaine corrugate possono essere utilizzate solo in cavi il cui isolamento è impregnato con mescole non scorrevoli.
Cavi montanti
Nella posa di cavi con isolante in carta impregnata su percorsi con forte dislivello, sussiste il pericolo che la miscela impregnante scenda nella parte inferiore del percorso. La composizione scorre principalmente lungo le intercapedini tra i conduttori nei conduttori multifilari twistati, nonché nell'intercapedine tra la guaina metallica e l'isolante, ed in misura minore all'interno dell'isolante cartaceo stesso.
Pertanto, nelle sezioni superiori del binario, la rigidità dielettrica del cavo diminuisce a causa della comparsa di traferri nell'isolamento. Nei tratti inferiori del percorso, a causa della maggiore pressione del giunto rigido, il cavo può essere in pressione. Pertanto, i cavi con isolamento in carta impregnata di design convenzionale possono essere posati su percorsi con un dislivello tra il punto più alto e quello più basso della posizione del cavo non superiore a 15-25 m È possibile ottenere una riduzione dell'effetto delle perdite composizione impregnante con le seguenti misure: l'uso di connettori di chiusura.