Глава I
СИЛОВЫЕ И КОНТРОЛЬНЫЕ КАБЕЛИ
- Жилы кабелей
Материалами для изготовления токопроводящих жил силовых и контрольных кабелей служат алюминий и медь. Алюминий по сравнению с медью обладает некоторыми преимуществами: он менее дефицитен, при одинаковой пропускной способности по току легче и дешевле. Однако алюминий отличается от меди некоторыми физико-механическими свойствами, которые вызывают затруднения при выполнении контактных соединений. В воздухе алюминий, как и медь, окисляется (соединяется с кислородом воздуха), и на его поверхности появляется пленка окиси. В обычных условиях пленка окиси меди образуется медленно, она легко удаляется и незначительно влияет на ухудшение контактного соединения. Пленка окиси алюминия образуется в воздухе очень быстро, обладает большой твердостью, значительным электрическим сопротивлением и поэтому является причиной ухудшения контактного соединения. Пленка окиси алюминия тугоплавка, температура плавления ее около 2000°C (температура плавления самого алюминия 658—670 °C); это свойство препятствует процессам пайки и сварки алюминиевых контактов.
Алюминий по сравнению с медью обладает низким пределом текучести. Поэтому у чрезмерно затянутых болтами алюминиевых контактных соединений с течением времени повышается переходное сопротивление из-за тою, что некоторая часть металла «вытекает» в соседние области, находящиеся под небольшим давлением.
В случае касания алюминия с медью или другими металлами образуется гальванический элемент, в результате действия которого происходит постепенное разрушение поверхности алюминия электрохимической коррозией. Один из электродов является положительным полюсом, а другой — отрицательным. Отрицательный полюс при работе элемента всегда теряет частицы металла и поэтому постепенно разрушается. Так как алюминий почти всегда является отрицательным полюсом, то именно он и подвергается разрушению.
При самой тщательной обработке контактных поверхностей (рис. 1) фактическое касание между ними будет лишь в точках 1, 2 и 3. Между этими точками остаются включения, заполненные воздухом, содержащим водяные пары и газы окиси соединяемых металлов; при определенном сочетании и конденсации водяных паров образуется жидкость—электролит. Так как цепь образовавшегося гальванического элемента замкнута в указанных точках, то между электродами будут циркулировать токи, вследствие чего будет происходить разрушение алюминия. Этот процесс происходит с существенной скоростью в сырой и влажной среде.
Для предупреждения разрушения алюминия от электрохимической коррозии обе контактные поверхности покрывают каким-нибудь третьим металлом (например, оловом) или защищают контактное соединение от проникновения воздуха и влаги путем обмазки контактных поверхностей перед их сборкой бескислотным вазелином.
По форме токопроводящие жилы бывают круглые, секторные и сегментные. У маслонаполненных и специальных кабелей жилы могут быть выполнены с каналом внутри для протекания масла или воды.
Рис. 1. Соединение двух контактных поверхностей (сильно увеличено)
Рис. 2. Многопроволочная жила кабеля
а — до уплотнения; б — уплотненная
Медные и алюминиевые жилы могут быть однопроволочными (сплошными), а также многопроволочными. Вполне естественно, что сплошные жилы дешевле, но они имеют большую жесткость. Поэтому применение сплошных жил ограничено по сечению. Например, алюминиевые сплошные жилы применяли сечением до 70 мм2 , но за последнее время имеется тенденция к изготовлению сплошных алюминиевых жил сечением до 120 мм2 и даже более.
Многопроволочные жилы обычно уплотняют для уменьшения размеров кабеля (рис. 2). Это существенно сокращает расход изоляционных материалов и металлов на оболочку и броню кабеля.
По действующим в пашей стране стандартам многожильные кабели выпускают сечением до 240 мм2, но одножильные — до 800 мм2. В настоящее время разрабатывается конструкция одножильных кабелей сечением жил 1500 мм2 и более. Эти кабели предназначены для замены токопроводов и вследствие высокой техникоэкономической эффективности представляют большой интерес для народного хозяйства.
