TEMPUSPROJEKT: 516678 TEMPUS-1-2011-1-DE ......kabellərinin istehsalı həyata keçirilir. Bütün...
Transcript of TEMPUSPROJEKT: 516678 TEMPUS-1-2011-1-DE ......kabellərinin istehsalı həyata keçirilir. Bütün...
TEMPUSPROJEKT: 516678 TEMPUS-1-2011-1-DE-
TEMPUS-JPCR: ANPASSUNG DES LEHRBETRIEBS
AN DEN BOLOGNA PROZESSIM
INGENIEURSTUDIUM FÜR ASERBAIDSCHAN
Vorlesungsskript: Kabel und Leitungen
für die Energietechnik
Für Studiengang: Master- Elektrische
Energietechnik
Magistr təhsili üçün- Elektroenergetika ixtisası
üzrə
Elektroenergetika üçün kabellər və keçiricilər
Dr. Ing. Orucov Allahverdi (AzTU)
Baku 2015
1
Inhaltsverzeichnisse
Einführung...............................................................................5
1. Stromkabeln.............................................................. ….7
1.1. Arten von Stromkabeln............................................. ….7
1.2. Niederdruckölkabel........................................................8
1.3. Hochdruckölkabel..................................................... ….9
1.4. Konstruktion von kryo– und supraleitenden Kabeln ..10
1.5. Polyethylen Isolierung für Stromkabel........................15
1.5.1. Aufbringen von Polyethylen Isolierung an
Stromkabel........................................ ………………...17
1.5.2. Erste Probleme beim Betrieb von Kabeln mit
Polyethylen Isolierung.................................................19
1.6. Wirkung der verwendeten Materialien bei
Polyethylen Isolierung an Stromkabeln
Isolierungsstromkabeln………………………………21
1.6.1. Isolierungsmaterialen.................................................. 26
1.6.2. Beschichtungsstoffe und ihre Auswirkungen auf die
Langlebigkeit von Kabeln............................................ .31
2. Berechnung der Mittel- und Hochspannungskabel .36
2.1. Allgemeine Gleichungen des elektrischen Feldes ...36
2.1.1. Radiales elektrisches Feld............................................38
2.2. Schichtförmiges Aufbringen der Kabelisolation….. ...42
2.3. Elektrisches Feld von inhomogene Kabeln..................50
2.3.1. Einwirkung der Perforierung von dünnen Gas- und
Ölschichten in der Kabelisolation................................ 52
2.4. Abhängigkeit der Isolationsfestigkeit von der
Zeitwirkung und von der Betriebsspannung................54
2.5. Berechnung der entstehende Verluste in den
Metallstrukturen von Kabeln.......................................58
2.6. Berechnung der elektrischen Parameter.......................72
3. Wärmeberechnung von Kabeln................................75
3.1. Allgemeine Information über die Wärmeberechnung
und entstehende Wärmeprozesse im Kabel.............................75
3.2. Wärmewiderstand zur Umgebung................................80
2
3.2.1. Berechnung des Wärmewiderstandes zur
Luftumgebung.................................................... 80
3.2.2. Berechnung des Wärmewiderstandes zur
Umgebung in speziellen Kanälen und
Betonblöcken......... ………………………………...86
3.2.3. Berechnung des Wärmewiderstandes zur Erde...... 88
3.3. Berechnung der Strompreise für die Übertragung
mit Kabeln............................................................. 91
4. Abschätzung der Lebensdauer von XLPE
Isolationskabeln............................................ 96
4.1. Abnutzung der Isolation............................... ………96
4.2. Abnutzungstests an Mittelspannungskabeln.... 98
4.3. Betriebserfahrungen von Mittelspannungskabeln…103
4.4. Durchführung der Tests und Diagnosen an
Mittelspannungskabeln im Feld............................... 106
4.4.1. Spannungstests an Kabeln..................................... 106
4.4.2. Diagnosetests.................................................... 110
5. Literatur............................................................. 114
3
MÜNDƏRİCAT
GİRİŞ................................................................... 5
1. GÜC KABELLƏRİ.............................................. 7
1.1. Güc kabellərinin növləri....................................... 7
1.2. Alçaqtəzyiqli yağladoldurulmuş kabellər………. 8
1.3. Yüksəktəzyiqli yağladoldurulmuş kabellər…….. 9
1.4. Krio və ifratkeçirici kabellərin konstruksiyası.... 10
1.5. Tikilmiş polietilen izolyasiyali güc kabelləri....... 15
1.5.1. Tikilmiş polietilen izolyasiyalı kabellərin
konstruksiyası...................................................... 17
1.5.2. Tikilmiş polietilen izolyasiyalı kabellərin
istismarında ortaya çıxan ilk problemlər.............. 19
1.6. Tikilmiş polietilen izolyasiyalı güc kabellərinin
hazırlanmasında istifadə olunan materialların
kabelin keyfiyyətinə təsiri..................................... 21
1.6.1. İzolyasiya materialı.............................................. 26
1.6.2. Xarici örtük materialları və onların kabelin
uzunömürlülüyünə təsiri....................................... 31
2. ORTA VƏ YÜKSƏK GƏRGİNLİK GÜC
KABELLƏRİNİN ELEKTRİK HESABI......... 36
2.1. Elektrik sahəsinin ümumi tənlikləri...................... 36
2.1.1. Birdamarlı kabelin radial elektrik sahəsi.............. 38
2.2. Kabel izolyasiyasının pilləli hazırlanması............ 42
2.3. Qeyri-bircinsli izolyasiyalı kabellərin elektrik
sahəsi.................................................................... 50
2.3.1. Nazik qaz və yağ təbəqələrinin kabel
izolyasiyasının deşilməsinə təsiri......................... 52
2.4. İzolyasiyanın elektrik möhkəmliyinin tətbiq
olunmuş gərginliyin növündən və təsir
müddətindən asılılığı............................................. 54
2.5. Kabelin metal konstruksiyalarında yaranan
itkilərin hesablanması.......................................... 58
4
2.6 Güc kabellərinin elektrik parametrlərinin hesabı.. 72
3. KABELLƏRİN İSTİLİK HESABI................... 75
3.1. Kabeldə baş verən istilik prosesləri və istilik
hesabı haqqında ümumi məlumat......................... 75
3.2. Kabeli əhatə edən mühitin istilik müqaviməti...... 80
3.2.1. Kabel havada yerləşən zaman mühitin istilik
müqavimətinin hesablanması............................... 80
3.2.2. Kabel xüsusi kanallarda və beton bloklarda
yerləşən zaman ətraf mühitin istilik
müqavimətinin hesablanması.............................. 86
3.2.3. Torpağın istilik müqavimətinin hesabı............... 88
3.3. Kabellər üçün buraxılabilən cərəyanın
qiymətinin hesabı................................................. 91
4. XLPE İZOLYASİYALI KABELİN
UZUNÖMÜRLÜLÜK
XARAKTERİSTİKALARININ
PROQNAZLAŞDIRILMASI............................. 96
4.1. İzolyasiyanın köhnəlməsi...................................... 96
4.2. Orta gərginlik kabellərinin köhnəlmə sınağı......... 98
4.3. Orta gərginlik kabellərinin istismar təcrübəsi....... 103
4.4. Çöl şəraitində orta gərginlik kabellərin sınağının
və diaqnostikasının aparılması.............................. 106
4.4.1. Kabellərin gərginlik sınağı.................................... 106
4.4.2. Diaqnostika sınaqları............................................ 110
ƏDƏBİYYAT...................................................... 114
5
GİRİŞ
Ölkəmizdə sənayenin müxtəlif sahələrinin, o cümlədən
elektroenergetikanın sürətli inkişafı ilə əlaqədar olaraq kabel
məmulatlarına tələbat günbəgün artır. Əhalinin elektrik
enerjisinə olan tələbatını tam təmin etmək məqsədilə son
vaxtlar regionlarda yeni tipli elektrik stansiyaları inşa edilmiş
və yaxın gələcəkdə daha böyük güclü bir sıra elektrik
stansiyalarının inşası nəzərdə tutulmuşdur. Müasir dövrdə iri
sənaye obyekt-lərinin, şəhərlərin və yaşayış məntəqələrinin
energetik təchizat sistemlərində kabellərin rolu artır. Bunlar,
adətən, 1 – 35 kV-luq şəbəkələrdə istismar olunur.
Müasir cəmiyyətin xarakterik xüsusuyyətlərindən biri
də elektrik enerjisinə olan tələbatın durmadan artmasıdır. Belə
ki, iri şəhərlərdə yalnız kommunal ehtiyacları ödəmək üçün
sərf olunan enerjinin ümumi illik miqdarı onlarla milliyard
kilovatt-saat təşkil edir. Bununla əlaqədar olaraq, güc və
yüksək gərginlik (110 kV və daha böyük) kabellərinə tələbatın
yaxın gələcəkdə daha da artacağı planlaşdırılır.
Bahalığına, istismarının mürəkkəbliyinə və bir sıra
digər xüsusuyyətlərinə görə elektrik enerjisinin uzaq məsafəyə
ötürülməsində, yüksəkgərginlik kabelləri hazırda hava veriliş
xətləri ilə rəqabət apara bilmir. Lakin müəyyən uzunluqlu
yüksəkgərginlikli kabellər elektrik ötürmə sistemlərində tətbiq
edilir (məsələn, elektrik stansiyasının binasından gücün açıq
paylayıcı qurğulara verilməsində).
Yaxın gələcəkdə şəhər daxilində və şəhərətrafı
ərazilərdə hava veriliş xətlərinin kabel xətləri ilə əvəzlənməsi
nəzərdə tutulur.
Bütün bunlarla əlaqədar olaraq, kabel sənayesi
qarşısında böyük həcmli işlərin yerinə yetirilməsi durur.
Ölkəmizdə sənaye müəsissələrinin kabel məmulatlarına,
xüsusilə də müxtəlif gərginlikli güc kabellərinə tələbatını
ödəmək məqsədilə GÖK-NUR BAKI və Sumqayıt
6
Texnalogiyalar Parkında (STP) kabel zavodları fəaliyyət
göstərir. Hər iki zavodda plastik kütlə izolyasiyalı ən müxtəlif
çeşidli kabel məmulatlarının, o cümlədən yüksəkgərginlikli güc
kabellərinin istehsalı həyata keçirilir. Bütün bunlarla yanaşı,
yeni növ kabel məmulatlarının layihələndirilməsi, müasir
texnoloji avadanlıqların, texnoloji rejimlərin işlənməsi və
mənimsənilməsi üçün elmi-tədqiqat təşkilatlarının yaradılması
zərurəti də meydana çıxır. Zavod və müvafiq elmi-tədqiqat
müəssisələrində bu mürəkkəb məsələlərin həlli üçün yeni
inkişaf mərhələsinə qədəm qoymuş kabel sənayemiz yüksək
ixtisaslı mühəndis-texniki və elmi işçilər, eləcə də kabel texni-
kasının nəzəri əsaslarını və müasir vəziyyətini əks etdirən dərs
vəsaitləri tələb edir. Belə vəsait kabel xətlərinin istismarında
çalışan çoxsaylı mühəndis-texniki işçilər üçün də gərəklidir.
Bu kitab TEMPUS proqramı çərçivəsində
elektroenergetika ixtisaslaşması üzrə təhsil alan magistrlər
üçün nəzərdə tutulmuşdur.
Kitabda bir sıra kabellərin konstruksiyasının xarakterik
xüsusiyyətləri göstərilmiş, onların elektrik və istilik hesabat-
larının nəzəri əsasları verilmişdir. Bununla yanaşı XLPE
izolyasiyalı orta və yüksək gərginlikli kabellərin köhnəlməsinə,
uzunömülülüyünə və istismar xarakteristikalarına təsir edən
amillər yığcam şəkildə şərh edilmişdir.
7
1. GÜC KABELLƏRİ
1.1. Güc kabellərinin növləri
Elektrik kabeli – bir-birindən izoləedilmiş hermetik
örtüklü bir və ya bir neçə damardan ibarətdir və adətən
qoruyucu örtüyə malik olur. Kabel elektrik enerjisini və ya
siqnallarını müəyyən məsafəyə ötürmək və paylamaq üçündür.
Kabellərdən yüksək və alçaqgərginlikli elektrik veriliş
xətlərində, sənaye müəssisələri, nəqliyyat və digər obyektlərin
elektrik enerjisi ilə təchizatında, magistral rabitə xətlərində,
şəhər telefon və radiorabitə şəbəkələrində, müxtəlif aparatların
elektrik avadanlığında və s. istifadə olunur. Elektrik enerjisinin
ötürülməsi üçün istifadə olunan güc kabelləri alüminium və ya
misdən hazırlanmış cərəyankeçirən damardan, damarları bir-
birindən və örtükdən ayıran izolyasiyadan, izoləedilmiş
damarları mexaniki zədələnmələrdən, rütubətdən qoruyan
boruşəkilli qurğuşun və ya alüminium örtükdən ibarətdir.
Aztapılan materiallara qənaət məqsədilə qurğuşun əvəzinə
büzməli polad və alüminium örtüklər də tətbiq edilir. Plastik
kütlə və rezin izolyasiyalı kabellərdə, adətən, metal örtüklərdən
istifadə olunmur. Kabelin örtüyünü mexaniki zədələrdən
qorumaq üçün onun səthinə polad lentlərdən və ya məftildən
zireh çəkilir. Bəzi hallarda istismar şəraitindən asılı olaraq
kabeli işıqdan, kimyəvi və xarici atmosfer təsirlərindən
qorumaq məqsədilə polad zirehin üzərinə hopdurulmuş lifli
materiallardan ibarət olan xarici mühafizə qatı da çəkilir.
Güc kabellərinin təsnifatı nominal işçi gərginliyə,
izolyasiyanın növünə və konstruktiv xüsusiyyətlərinə görə
aparılır. Kabellərin təsnifatı aşağıdakı sxemdə göstərilmişdir
(şəkil 1.1).
8
Şəkil 1.1. Güc kabəllərinin təsnifatı
1.2. Alçaqtəzyiqli yağladoldurulmuş kabellər
Bu kabellər gərginliyi 110 kV və daha yüksək olan
elektrik şəbəkələrində istifadə etmək üçün hazırlanır. Belə
kabellərin hazırlanmasında və istismarında qaz qabarcıqlarının
əmələ gəl-məsinin qarşısını almaq üçün, onların izolyasiyası
özlülüyü kiçik olan qazsızlaşdırılmış hopdurucu maddələrlə
hopdurulur. Kabellərin istehsalında hopdurma rejimi elə
seçilməlidir ki, izolyasiyanın tərkibində qaz qabarcıqları
yaranmasın. Kabel xətlərində yağ təzyiq altında olduğundan
istismar prosesində izolyasiyada yaranan boşluqlar yağla dolur.
Yüksəkgərginlikli kabel xətlərinin etibarlılığını təmin etmək
9
üçün kabeldə yağın təzyiqi müəyyən həddə saxlanılmalıdır.
Kabelin konstruksiyasında yağın axıdılması üçün
xüsusi kanal nəzərdə tutulmuşdur. Alçaqtəzyiqli kabellərdə
yağın maksimum təzyiqi 0,6 MPa-a qədər olmalıdır. Yağın
təzyiqi onun həcmindən asılıdır, ona görə də istismar zamanı
kabeldə yağın həcmini və eləcə də təzyiqini sabit saxlamaq
üçün, kabel xətləri boyunca müəyyən məsafələrdə xüsusi
kompensasiyaedici çənlər (kompensatorlar, təchiz və təzyiq
çənləri) yerləşdirilir. Kabel qızan zaman yaranan artıq yağı
kompensatorlar qəbul edir, soyuyanda isə onu yenidən kabel
xəttinə qaytarır.
Alçaqtəzyiqli kabellər 110, 220 kV bəzi hallarda isə
380 kV gərginliyə hazırlanır. Yağladoldurulmuş kabellərin
izolyasiyası yüksək elektrik möhkəmliyinə malik olduğuna
görə, kabellər bəzən ifrat gərginliklər üçün də hazırlana bilər.
1.3. Yüksəktəzyiqli yağladoldurulmuş kabellər
Bir sıra xarici ölkələrdə yüksəktəzyiqli
yağladoldurulmuş kabellərdən geniş istifadə olunur. Bu
kabellər içərisində yüksək təzyiq (1,5 – 2,0 MPa) altında yağ
olan polad boruda yerləşdi-rilir. МВДТ markalı kabellər 110,
220, 380 və 550 kV gərginliklərə hazırlanır. Bu kabellərin
alçaqtəzyiqli kabellərə nisbətən bir sıra üstün cəhətləri vardır:
izolyasiya yüksək təzyiq
altında olduğundan onun elektrik möhkəmliyi böyükdür;
izolyasiya daha özlülü yağlarla (C–220 markalı) hopduruldu-
ğundan impuls elektrik möhkəmliyi yüksəkdir; polad boru
kabeli xarici mexaniki zədələnmələrdən daha yaxşı mühafizə
etdiyindən onun istismar etibarlığı da yüksəkdir.
Polad boruda yerləşmiş kabel xətlərində dayandırıcı
muftalar və paylayıcı kompensatorlardan istifadə olunmur.
Belə kabel xətlərində boruda yağın təzyiqini sabit saxlamaq
üçün, onun bir ucunda təzyiqi avtomatik tənzimləyən
10
hopdurucu qurğu yerləşdirilir. Xəttin uzunluğu böyük olarsa,
bu növ qurğu xəttin hər iki ucunda quraşdırılır. Lakin bu
kabellərin quraşdı-rılması alçaqtəzyiqli kabel xətlərinə nisbətən
çətindir və baha başa gəlir.
МВДТ markalı kabelin damarı dairəvi olub qalaylanmış
ayrı-ayrı mis məftillərin burulmasından alınır. En kəsik sahəsi
700 mm2-dan böyük olan damarlar dörd sektorun burulma-
sından hazırlanır və sektorlardan ikisi kağız lentlərlə izolə edi-
lir. Damarın üzərinə yarımkeçirici kağız lentlərdən ekran sarı-
nır. Damar izolyasiyası yüksək özlülüyə malik yağla hopdurul-
muş kağız lentlərdən ibarətdir. İzolyasiyanın üzərinə sarınmış
ekran iki qatdan ibarət olur. Birinci qat bir ədəd КПД–12
markalı ikilaylı yarımkeçirici və iki ədəd КП–12 markalı
keçirici kağız lentlərdən, ikinci qat isə mis perfolentlərdən
ibarətdir. Mis perfolent kabel izolyasiyasında radial elektrik
sahəsinin müntəzəm paylanmasını təmin edir. Ekranın ümumi
qalınlığı 0,6 mm-dir. Ekranda yaranan itkiləri azaltmaq üçün iki
mis lentdən ibarət ekran bir-birindən yarımkeçirici kağızla
ayrılır. Kabel polad boruda yerləşdirilən zaman onun səthini
zədələnmədən mühafizə etmək və çəkilişini asanlaşdırmaq
üçün metal ekrandan sonra kabelin üzərinə 100 – 300 mm
addımla iki-üç ədəd yarımdairəvi mis və ya bürünc məftil
sarınır. Bu məftillər sürüşmə məftilləri adlanır. Sürüşmə məftil-
ləri, həmçinin boruda kabelləri biri-birindən müəyyən məsa-
fədə saxlayır və onların soyuma prosesini asanlaşdırır.
1.4. Krio və ifratkeçirici kabellərin konstruksiyası
Kriokeçirici kabellər. Bu kabellər vasitəsilə ötürülən
gücün miqdarını yağladoldurulmuş yüksəkgərginlikli kabellərə
nisbə-tən xeyli artırmaq mümkündür. Ötürülən gücün
artırılması cərəyankeçirən damarı 20 K-ə (maye hidrogenli
kabellər) və ya 77 K-ə (maye azotlu kabellər) qədər soyutmaq
yolu ilə əldə edilir. Hal-hazırda həm maye azotlu kabellərin
11
(MAK) həm də maye hidrogenli kabellərin (MHK) çoxlu sayda
layihələri işlənib hazırlanmışdır.
Xarici mühitlə istilik mübadiləsini azaltmaq üçün
kabelin bütün damarları ümumi istilik izolyasiya örtüyündə
yerləşdirilir. Kriokeçirici kabellərin ümumiləşdirilmiş
konstruksiyası şəkil 1.2-də göstərilmişdir.
Şəkil 1.2. Kriokeçirici kabelin konstruksiyasının ümumiləş-
dirilmiş variantı: 1 – soyuducu mühit (azot); 2 – kabelin
damarı; 3 – izolyasiya; 4 – metal örtük; 5 – istilik izolyasi-
yası; 6 – xarici boru
Damarlar onlarda olan kanallardan axıdılan soyuducu
agent-lərin hesabına soyudulur. Maye halında olan qaz
soyuducuları əldə etmək və onu kabelə vermək üçün
refrijerator stansiyalarından istifadə olunur. Kabel xətlərinin
maya dəyəri refrijeratorların qiymətilə müəyyən edilir.
Kriokeçirici kabelin damarı yüksək təmizliyə malik mis və ya
alüminiumdan hazırlanır. Damarın konstruksiyası aşağıdakı
növlərdə ola bilər:
1) içiboş bütöv boru şəklində (şəkil 1.3);
2) profilli məftillərdən burulmuş mərkəzi kanala malik
damar;
3) dairə formalı naqillərdən burulmuş içiboş damar. Bu da-
12
marlarda mərkəzi kanal yayın və ya deşiklərə malik büzməli
mis borucuğun köməyi ilə yaradılır (şəkil 1.4).
Şəkil 1.3. Boru tipli kriorezistiv kabel: 1 – superizolyasiya;
2 – daxili örtük; 3 – xarici örtük; 4 – bərkidici dayaq;
5 – boru formalı keçirici; 6 – ekran; 7– kriogen maye
Şəkil 1.4. Elastik kriorezistiv kabel:1 – damar; 2– daxili ör-
tük və ekran; 3 – superizolyasiya; 4 – xarici örtük; 5 – qeyri-
metallik boru; 6 – kriogen maye; 7 – mühafizə örtüyü
13
Birinci növ damara malik kabelin elastikliyi çox azdır.
İkinci və üçüncü növ damarlar iqtisadı cəhətcə daha
əlverişlidir.
Bu damarlarda xeyli material sərfinə qənaət olunur.
Kriokeçirici kabellərdə izolyasiyanın üzərinə metal örtük
çəkilir.
Kabellərin elastikliyini artırmaq üçün büzməli metal
örtüklərdən istifadə olunur. Metal örtük əsasən aşağıdakı funk-
siyaları yerinə yetirir:
1) elektromaqnit ekran rolunu oynayır;
2) izolyasiyanın xarici təsirlərdən və mexaniki
zədələnmədən mühafizə edir;
3) kabeldə soyuducu agentin təzyiqini sabit saxlayır.
Metal örtüyün qalınlığı soyuducu agentin daxilindən
ona göstərdiyi təzyiqin qiymətinə uyğun seçilir.
İzolyasiyada yaranan dielektrik itkiləri və metal örtükdə
burulğan cərəyanların hesabına yaranan itkilər kabeldə ümumi
itkilərin miqdarını çoxaldır.
Yuxarıda qeyd olunan itkilərdən başqa, kriogen
kabellərə xaricdən daxil olan istiliyin miqdarını da nəzərə
almaq lazımdır. Kabeldə yaranan bütün itkilər nəzərə alınmaqla
kriokeçirici kabel üçün refrijeratorlar seçilir.
Xaricdən kabelə daxil olan istiliyin miqdarını azaltmaq
üçün müxtəlif konstruksiyalı istilik izolyasiyası işlədilir.
Bunlardan ən effektlisi (və həm də ən bahalısı) vakuum
izolyasiyasıdır.
Bu izolyasiyanın iki növü vardır: superizolyasiya –
dərin vakuum şəraitində işləyən qeyri-üzvi liflərdən və ya
məsaməli sintetik materialdan ibarət olan izolyasiya; vakuum-
ovuntu izolyasiyası. Maye azotlu kriokeçirici kabellər
vasitəsilə 1,5 QV·A gücü ötürmək mümkündür. Hidrogen
partlayış təhlü-kəli maddə olduğundan ondan kriokeçirici
kabellərdə istiafdə olunması çətinləşir və ona görə də
hidrogenin təsirsiz qazlarla əvəz olunması məqsədəuyğundur.
14
Lakin bu qazlar çox baha olduğundan onların istifadəsi hələlik
real sayılmır.
Rusiyada, ABŞ-da, Yaponiyada və başqa ölkələrdə
kriokeçirici kabellərin layihələndirilməsi və istehsalı sahəsində
intensiv axtarış işləri aparılır.
İfratkeçirici kabellər. Bu kabellərin işçi temperaturu
920 K intervalında olur. Belə alçaq temperatur yalnız maye
helium vasitəsi ilə yaradıla bilər.
Bu növ kabellərdə xaricdən kabelə daxil olan istiliyin
miqdarı kəskin surətdə artır və ifratkeçirici kabellərdə bu
istiliyin qarşısının alınması əsas məsələlərdən biridir (çünki
tempera-turun müəyyən bir kritik qiymətində keçirici damar öz
ifrat keçiricilik halını itirə bilər). Ona görə də ifratkeçirici
kabellərin əsas fərqləndirici cəhəti iki pilləli soyutma sisteminə
malik olmasıdır. Bu məqsədlə, birinci pillədə maye azotdan,
ikinci pillədə isə maye heliumdan istifadə edilir. İfratkeçirici
kabelin konstruksiyalarından biri şəkil 1.5-də göstərilmişdir.
Ayrı-ayrılıqda ekrana malik damar kriokeçirici borudan
hazırlanmış və onların üzərinə ifratkeçirici materialdan (Nb,
Nb3Sn) nazik təbəqə çəkilmişdir. Bu kabellərdə izolyasiya
məqsədilə plastik
Şəkil 1.5. İfratkeçirici kabelin konstruksiyasının ümumiləşdi-
rilmiş sxemi: 1–4 – örtüklər; 5 – içiboş damar; 6 – helium
axıdılan boru; 7 – azot axıdılan boru
15
kütlə (məsələn, flüorplast) pərdələrdən, şaybalardan və maye
heliumda hopdurulmuş kağız lentlərdən istifadə etmək olar.
Maye helium kabelə damarda olan kanal vasitəsilə verilir. Ka-
beldə istilik izolyasiyası kimi pilləli vakuum izolyasiyasından
istifadə oluna bilər. İfratkeçirici kabellərin konstruksiyası
kriokeçirici kabellərə nisbətən mürəkkəb olduğundan, bu
kabellərin gələcəkdə nisbətən kiçik 35 – 138 kV gərginliyə ha-
zırlanması nəzərdə tutulmuşdur (kriokeçirici kabellər isə
500 kV-a qədər). Lakin bu kabellərin damarından axan cərə-
yanın sıxlığı (103 – 10
5 A/mm
2) kriokeçirici kabellərə nisbətən
(2 – 10 A/mm2) xeyli böyükdür.
1.5. Tikilmiş polietilen izolyasiyali güc kabelləri.
Kabel elektrik ötürmə və elektroenergetik paylaşdırma
sistemlərinin vacib hissəsini təşkil edir. Belə ki, hava xətlərinin
çəkilişi ilə elektrik enerjisinin ötürülməsi mümkün olmayan
zonalarda kabellərdən istifadə olunur. Bundan başqa, kabellər
etibarlılığın yüksək səviyyəsini təmin edir (imtinanın ən aşağı
göstəricisi), eləcə də onların texniki xidmətinə qoyulan tələblər
nisbətən aşağıdır. Ənənəvi olaraq hesab edilir ki, yeraltı kabel
xətlərinin proyekti hava xətlərinə nisbətən xeyli yüksəkdir.
Lakin 1995-ci ild qərb ölkələrində aparılan tədqiqatlar göstərdi
ki, bu məslədə çox şey hesabatların əsaslandığı prinsipdən
asılıdır. Bütün istismar müddətində real xərclər (kabellər üçün
xas olan imtinalın səviyyəsinin aşağı olması, texniki qulluğu
olan xərclərin az olması və itkilərin az olması) hesabatlarda
nəzərə alınarsa, o zaman kabel və hava xətlərinin qiymətləri
bir-birinə xeyli yaxınlaşır.
Güc kabellərinin istismarından 100 ildən artıq bir
müddət keçməsinə baxmayaraq, müasir kabellərinin
konstruksiyası ilk kabellərin konstruksiyasına çox yaxındır.
Bununla yanaşı, hal-hazırda kabel texnikasında istifadə olunan
dielektrik materialları sahəsində böyük nailiyyətlər əldə
16
olunmuşdur. Bunun sayəsində yüksək və ifratyüksək kabellər
layihələndirmək mümkün olmuş və kabel istehsalının iqtisadi
səmərəliliyi xeyli yüksəlmişdir.
Bu növ dielektrik materialları arasında ən böyük
nailiyyət General Elektrik kompaniyası tərəfindən 1963-cü ildə
kəşf edilmiş tikilmiş polietilen izolyasiyasıdır. 1967-ci ilə
qədər hopdurulmuş kağız izolyasiyalı kabel konstruksiyaları
üstünlük təşkil etdiyi halda, artıq 1990-cı illərin əvvəllərində
tikilmiş polietilen izolyasiyalı kabellər HKİ kabelləri
üstələməyə başladı. Məsələn, 1991-ci ildə Yaponiyada çəkilən
kabellərin 90%dən çoxunu XLPE izolyasiyalı kabellər təşkil
etdi.
Sənaye miqyasında qurğuşun örtüklü, hopdurulmuş
kağız izolyasiyalı kabellərdən polimer izolyasiyalı kabellər
sisteminə keçidin əsas səbəblərinə aşağıdakıları aid etmək olar:
Kağız izolyasiyalı kabellərdə qurğuşun örtükdən
istifadə olunması ilə əlaqədar, ətraf mühitin qorunması
məsələsi;
Polimer izolyasiyalı kabellərin istismarında onun
texniki qulluğuna və təmirinə çəkilən xərclərin aşağı olması;
Kağız izolyasiyalı kabel xətlərlə müqayisədə çəkilişin
asan olması;
Polimer izolyasiyalı kabellərin montajının maya
dəyərinin aşağı olması;
Kabel xətlərində maye komponentinin olmaması
hesabına yanğın təhlükəsinin xeyli aşağı olması;
Qurğuşun örtüyün olmaması hesabına kabelin çəkisinin
aşağı olması;
Dielektrik itkilərinin aşağı olması.
17
1.5.1. Tikilmiş polietilen izolyasiyalı kabellərin
konstruksiyası
Hazırda yeraltı kabellərdə dörd növ izolyasiya
sistemindən istifadə olunur:
Polimer izolyasiya sistemi: alçaq sıxlıqlı PE, yüksək
sıxlıqlı PE, tikilmiş PE və triinqlərin yaranmasına davamlı
tikilmiş PE, etilen-propilen rezin, PVX plastikat;
Kağız (o cümlədən, polipropilenlə laminləşdirilmiş)
izolyasiya, yağla hopdurulmuş və metallik örtükdə
yerləşdirilmiş;
Yüksək özlülüyə malik polibutilen tərkibli maye ilə
hopdurulmuş kağız izolyasiya, yağ kabelin işçi temperaturunda
axmır, orta gərginlik kabellərində, sualtı kabellərdə və sabit
cərəyan kabellərində istifadə olunur;
Yüksək təzyiqli yağla doldurulmuş yüksək və
ifratyüksək gərginlikli kabellər.
1980cı ilin ortalarına qədər hopdurulmuş kağız
izolyasiyalı kabellər əsas hesab olunurdu. Lakin polimer
izolyasiyalı kabellərin və onlar üçün birləşdirici muftaların
yeni konstruksiyalarının işlənməsi və ətraf mühitin
mühafizəolunma məsələləri kağız izolyasiyalı kabellərin
tətbiqinin həcmini xeyli azaltdı. Bu məsələdə tikilmiş polietilen
izolyasiyalı kabellərə xüsusi üstünlük verildi.
Tikilmiş polietilen izolyasiyalı kabellər koaksial
quruluşa malikdir. Konstruksiyanın əsasını şəbəkənin
gərginliyi altında olan cərəyan keçirən damar, bu damarları
əhatə edən izolyasiya və xarici yerləbirləşdirici naqil (ekran)
təşkil edir. Bu ekrandan balanslaşdırılmamış faz cərəyanları və
qısaqapanma cərəyanları axır.
Praktikada daha mürəkkəb konstruksiyaya malik
kabellər istismar olunur. Damarla izolyasiya, eləcə də
izolyasiya ilə xarici keçirici arasında qeyri-bərabərliyi aradan
qaldırmaq üçün polimer yarımkeçirici ekranlardan istifadə
18
1- mis və ya alüminium damar;
2-peroksidlə tikilmiş polietilen
kompozisiyadan ibarət
damar üzrə ekran;
3- peroksidlə tikilmiş polietilen
izolyasiya;
4- peroksidlə tikilmiş polietilen
kompozisiyadan ibarət
izolyasiya üzrə ekran;
5-sukeçirməyən lentlərdən ibarət
uzununa hermetikləşdirici qat;
6-mis məftillərdən və spiralvari
sarınmış mis lentlərdən
ibarət keçirici ekran;
7-subloklayıcı ayırıcı qat;
8-alüminium-polimer lentlərdən
ibarət eninə subloklayıcı qat;
9-yüksəksıxlıqlı polietilendən
ibarət xarici örtük
Şəkil 1.6. Uzununa və radius boyunca (eninə) ikiqat
hermetikləşdirilmiş tikilmiş polietilen izolyasiyalı kabelin
konstruksiyası
olunur. Bunsuz damarla izolyasiya və izolyasiya ilə xarici
keçirici arasında sərhəd o qədər qeyri-bircinsli olardı ki, burada
sahə intensivliyinin qiyməti yüksək olan oblast yaranardı və bu
da kabelin vaxtından əvvəl imtinasına səbəb olardı.
Müasir konstruksiyalarda daxili yarımkeçirici ekran,
izolyasiya və xarici yarımkeçirici ekran eyni vaxtda ekstruziya
olunur ki, bu da sərhəddə hamar səthin alınmasını təmin edir və
çirkli hissəciklərin izolyasiya sisteminə düşməsinin qarşısını
alır. Bu üç qat damarla birlikdə kabelin nüvəsini təşkil edir.
Kabelin nüvəsi xarici keçirici naqillə (metal ekran) əhatə
olunur, bu ekran çəkiliş zamanı kabeli qoruyur, kabelin xarici
19
səthində sıfır potensialı təmin edir, yük cərəyanlarını və
qısaqapanma cərəyanlarını daşıyır. Xarici keçiricinin üzərinə
qoruyucu polimer örtük bəzi konstruksiyalarda həm də
subuloklayıcı qat çəkilir. Hazırda xarici örtüyü odadavamlı,
alov genişlənməyən, hologensiz poliolefinlərdən olan
konstruksiyalar da mövcuddur. 1.6 saylı şəkildə yüksək
gərginlikli tikilmiş polietilen izolyasiyalı kabelin
konstruksiyası göstərilmişdir.
1.5.2. Tikilmiş polietilen izolyasiyalı kabellərin istismarında
ortaya çıxan ilk problemlər
Tikilmiş polietilen (TPE) izolyasiyalı (rusca СПЭ,
ingiliscə XLPE, almanca VPE, isveçcə PEX) kabellərdən ilk
dəfə 1960-cı illərin əvvəllərində istifadə olunmağa
başlanmışdır. Bu kabellərin o illərdə ən çox istifadəçiləri
Almaniya, Yaponiya və ABŞ olmuşdur. Həmişə olduğu kimi,
yeniliklərdə görünməyən
problemlər onlar geniş tətbiq olunandan sonra üzə çıxır.
Polimer izolyasiyalı güc kabellərindən istifadə iki əsas
problemi üzə çıxartdı.
Bunlardan birincisi, orta gərginlikli tikilmiş polietilen
izolyasiyalı kabellərdə su triinqlərinin yaranmasıdır. Əvvəlcə
termoplastik (alçaq sıxlıqlı PE), sonralar isə TPE izolyasiyalı
ilk kabel istifadəyə verildikdən bir qədər sonra müəyyən
olundu
ki, izolyasiyaya daxil olan nəmlik, izolyasiyada elektrik sahə
gərginliyi yüksək olan oblast yaradır və bunun nticəsində su
triinqləri meydana çıxır və inkişaf edir. Bu zədələr izolyasiyanı
zəiflədir və kabelin vaxtından əvvəl sıradan çıxmasına səbəb
olur.
Polimer izolyasiyalı kabellərdə su triinqlərilə əlaqədar
məsələləri həll etmək məqsədilə müəyyən tədbirlər görülməyə
başlandı, bu tədbirlər özünü doğrultdu, kabel sənayesinin
20
inkişafına və polimer izolyasiyalı kabellərin yeni tiplərinin
işlənməsinə səbəb oldu. Bu tədbirlərə aşağıdakıları aid etmək
olar:
Elektrik sahəsini lokal gücləndirən yad hissəciklərin
izolyasiyadan kənarlaşdırılması;
Su buxarı istifadə etmədən quru qaz mühitində
vulkanlaşma tətbiq etməklə izolyasiyada nəmliyin miqdarını və
boşluqların ölçülərini azaltmaq;
Tərkibində inogen aşqarların miqdarı radikal şəkildə
azaldılmış elektrikkeçirici materiallardan istifadə etmək;
Üç qatın (yarımkeçirici ekranlar və izolyasiya) eyni
vaxtda çəkilməsini təmin edən ekstruziya başlıqlarının
tətbiqilə izolyasiya ilə yarımkeçirici qatlar arasında hamar
səthlərin alınmasına nail olmaq;
Su triinqlərinin yaranmasını məhdudlaşdıran polimer
kompozisiya materiallarının tətbiqi;
Orta gərginlik kabellərində xarici örtüklərdən istifadə
olunması.
İkinci problem, yüksək gərginlik kabellərinin
xarakteristikalarına təsir göstərən nəzərəçarpacaq effekt,
izolyasiyada olan çirkləndirici hissəciklərlə bağlıdır. Adətən,
yüksək gərginlik kabellərində istifadə olunan bütöv metallik
örtük nəmliyin izolyasiyaya daxil olmasının qarşısını tam alır,
buna görə də bu kabellər su triinqlərinin yaranması səbəbindən
nadir hallarda sıradan çıxır. Lakin elektrik şəbəkələrinin
effektivliyini artırmağın vacibliyi tələb edir ki, anoloji orta
gərginlik kabellərilə müqayisədə yüksək gərginlik kabelləri
elektrik sahə intensivliyinin daha böyük qiymətlərində işləsin.
Izolyasiyada çirkləndiric hissəciklərin (əsas etibarı ilə
yüksək dielektrik nüfuzluğuna malik hissəcik və ya
elektrikkeçirici aşqar) olması bəzi oblastlarda elektrik sahə
intensivliyinin qiymətini elə bir həddə qədər yüksəldir ki,
izolyasiyada elektrik triinqləri baş versin. Bu triinqlər sürətlə
inkişaf edir və kabeli sıradan çıxarır. Buna görə də,
21
istehsalçılar yüksək gərginlik kabellərindən istifadə etmək üçün
fövqəltəmiz izolyasiya kompozisiyası təklif etdilər.
Fövqəltəmiz texnoloji əməliyyatlar nəticəsində kompozisiya-
sında olan çirkli hissəciklərin təmizlənməsi üçün çoxsaylı
filtrlərdən istifadə etməyə ehtiyac qalmır. Eyni zamanda
kompaundlaşdırma zamanı dənəvari polimerin daşınması üçün
xüsusi sistem, eləcə də hazır materialın qablaşdırılmasında və
saxlanmasında fövqəltəmizliyi təmin edən sistemin tətbiqi
zəruridir.
1.6. Tikilmiş polietilen izolyasiyalı güc kabellərinin
hazırlanmasinda istifadə olunan materialların
kabelin keyfiyyətinə təsiri
Xarici ölkələrdə TPE izolyasiyalı yeraltı güc kabel
xətlərinin istismarında əldə olunan çoxsaylı təcrübələrin, eləcə
də “Bakıelektrikşəbəkə” enerji sistemində istifadə olunan 10-
35 kV gərginlikli anoloji kabellərin sınağı və diaqnostikası
zamanı alınan nəticələrin təhlili onu deməyə əsas verir ki, bu
tip kabellərin hazırlanmasında istifadə olunan yarımkeçirici
ekran, izolyasiya və xarici örtük materiallarının kabelin
keyfiyyətinə, uzunömürlülüyünə və istismar göstəricilərinə
təsiri çox böyükdür. Alınmış nəticələrin təhlili göstərir ki,
yarımkeçirici və izolyasiya materialında olan hər hansı bir
zədələr, müəyyən istismar şəraitində və hətta kabellərin
sınağında, su triinqlərinin yaranması və inkişafına səbəb olur
və kabel vaxtından əvvəl sıradan çıxır. Buna görə də qeyd
olunan materialların kabelin keyfiyyətinə təsirinin öyrənilməsi
böyük elmi və praktiki əhəmiyyət kəsb edir. Bu növ təhlil
xüsusilə yüksək və ifratyüksək gərginlikli kabellər üçün
material seçimində çox əhəmiyyətlidir.
22
Damar və izolyasiya üzrə yarımkeçirici ekranlar
üçün kompozisiya materialı
Zəif qeyri-bircinsli elektrik sahəsini təmin etmək və
“çoxməftillilik effektini” aradan qaldırmaq üçün damarın
səthinə ekstruziya yolu ilə yarımkeçirici ekran qatı çəkilir.
İzolyasiyanın xarici səthinə çəkilən yarımkeçirici ekran
elektrik sahəsini kabelin özəyinin hüdudları daxilində saxlamaq
funksiyasını yerinə yetirir (o şərt daxilindəki ekranın xarici
səthində potensial sıfırdır). Stabil keçiricilik səviyyəsi almaq
üçün, ekran materialının tərkibində xüsusi növ his olur.
Bu his karbohidrogenlərin tam və nəzarət olunan
yanması nəticəsində alınır. Lazım olan qiymətli sabit
keçiricilik almaq üçün hisin konsentrasiyası kifayət qədər
yüksək olmalıdır. Hisin polimerə daxil edilməsi elə
optimallaşdırılmalıdır ki, damarla izolyasiya arasında hamar
sərhəd alınsın. Hamar səthin olması elektrik sahə intensivliyi
yüksək olan oblastların yaranma ehtimalını azaltmaq
baxımından çox vacibdir.
Yarımkeçirici material almaq üçün istifadə olunan
polimerin kimyəvi xassələri izolyasiya üçün nəzərdə tutulmuş
polimerdən bir qədər fərqlənir. His və digər kimyəvi əlavələr
(tikici agent istisna olmaqla) polimerə o mədsədlə daxil edilir
ki, elektrikkeçirici polimer kompozisiya alınsın. Bu zaman
istifadə olunan texnoloji avadanlıqlar və kompaundlaşdırma
rejimi elə seçilməlidir ki, qatışığın bircinsliyi təmin edilsin.
Damarla izolyasiya sərhəddində hamar səth almaq üçün, tikici
agent əlavə edilməzdən əvvəl qatışığın süzgəcdən keçirilməsi
əməliyyatı aparılır.
Ekstruziya edilmiş kabel ekranının səthinin hamarlılıq
dərəcəsinə nəzarət etmək məqsədilə, həmin materialdan
ekstruziya yolu ilə lentşəkilli nümunə alınır. Lentdə olan
çıxıntıları (defektləri) müəyyən etmək üçün o, optik üsulla
yoxlanılır.
23
Əgər defektlər üzə çıxarsa, onların hündürlüyü və eni
müəyyən edilir. Bu yolla defektlərin hündürlüyü və eni üzrə
paylanması təyin edilir.
Elektrikkeçirici ekranla izolyasiya sərhəddində hamar
səthin alınması, uzunmüddətli istismar dövründə kabelin
etibarlı işini təmin etmək baxımından çox əhəmiyyətlidir.
Yüksək gərginlik kabellərində ekran-izolyasiya sərhəddində
çirkli oblastların və çıxıntıların olması, həmin yerlərdə su və
elektrik triinqlərinin meydana çıxmasına və izolyasiyanın
deşilməsinə səbəb ola bilər. Yraımkeçirici ekranın səthinin
hamar olması və onun izolyasiyaya yaxşı adgeziyası üçün hisin
polimer kompozisiyada bircinsli, yəni bərabər paylanması çox
vacibdir.
Son illərdə soba hisində kimyəvi aşqarların və
zərrəciklərin miqdarı, yarımkeçirici ekran materialları üçün
optimal səviyyəyə endirilmişdir. 1973-cü ilin məlumatına görə
adi soba hisində kənar aşqarların miqdarı 0,73% olduğu halda,
hal-hazırda aşqarların miqdarı 0,01%-dən aşağı olan his almaq
mümkün olmuşdur. Analoji olaraq bu müddət ərzində
kükürdün miqdarı 1,26%-dən 0,01%-ə qədər azaldılmışdır.
Hamarlıq dərəcəsi optik üsulla yoxlanılan lentlərdə
defektlərin sayı 90 çıxıntı/sm2-dan, 15 çıxıntı/sm
2-a qədər
azalmışdır.
Elelktrikkeçirici ekranlar üçün polimerə əlavə edilmiş
müxtəlif növ hislərin tərkibində olan kənar aşqarların miqdarı
cədvəl 1.1- də verilmişdir.
Cərəyankeçirən damarın səthinə çəkilən ekran
izolyasiya materialı ilə uyğunlaşan polimerdən, keçiriciliyi
təmin edən hisdən, vulkanlaşdırıcı agentdən və termiki
stabilliyi təmin edən antioksidantdan ibarətdir. Lazımı
keçiricilik səviyyəsini almaq üçün kompaunda 30%-dən 40%-ə
qədər his qatılır. Bu halda ekranın potensialı ilə damarın
potensialı eyni olur və izolyasiya ilə sərhəddə zəif qeyri-
bircinsli sahə təmin olunur. Orta və yüksəkgərginlikli
24
Cədvəl 1.1. Damarın səthinə çəkilən yarımkeçirici ekran
materialında istifadə olunan hislərdə tipik aşqarların miqdarı
(bütün qiymətlər miliyonda bir hissə ilə göstərilmişdir) Elementlər Soba hisi Asetilen hisi
Aşağı-
keyfiyyətli
Standart
keyfiyyətli
Yüksək-
keyfiyyətli
Yüksək-
keyfiyyətli
A 15 5 6 3
Ca 160 3 3 3
Cr 2 3 3 3
Fe 8 3 3 3
Ni 2 3 3 3
Mg 57 27 15 10
S 3600 1900 100 3
Si 47 10 4 3
V 2 3 3 3
Zn 3 3 3 3
K 125 12 3 3
C 105 13 11 3
kabellərdə damarın səthinə çəkilən ekranlar “ifrathamar”
adlanır və keçirici kompanent kimi asetilen hisindən və ya
təmiz soba hisindən istifadə edilir. İfrathamar kompaund adi
ekranla müqaisədə əhəmiyyətli dərəcədə təmizdir və his
alqomeratlardan azaddır. Yüksək temperaturlarda bu
kompaundların xassələri daha termiki stabil, nəmlikudma
qabiliyyəti aşağıdır və yüksək texnolojiliyi təmin edən qədər
kiçik özlülüyə malikdir.
Nəm mühitdə sürətli köhnəlməyə aid müxtəlif
sınaqların təhlili nəticəsində müəyyən olunmuşdur ki,
ifrathamar ekranlı tikilmiş poletilen izolyasiyalı kabellər, adi
ekranlı kabellərlə müqaisədə daha yaxşı göstəricilərə malikdir.
Ümumiyyətlə, bu növ sınaqların nəticələri (Accelerated Cable
Life Test-ACLT) ifrathamar ekranlı kabellərin istismar
müddətinin daha böyük olduğunu sübuta yetirmişdir. Şəkil 1.7-
25
də ifrathamar ekranlı kabellərin istismar müddətinin daha
böyük olmasına aid tipik məlumatlar göstərilmişdir.
Şəkil 1.7. Triinqədavamlı tikilmiş polietilen izolyasiyalı
kabellərin uzun ömürlüyünə ekranı materialının təsiri (sürətli
köhnəlmə sınağı müxtəlif səraitlərdə aparılmışdır)
Yüksək və ifratyüksəkgərginlikli kabellərdə izolyasiya
üzrə yarımkeçirici ekranın səthinin hamar olması və keçiriciliyi
son dərəcə vacibdir. Sahə intensivliyinin qiyməti yüksək olan
kabellərdə, izolyasiya üzrə ifrathamar ekranlardan istifadə
olunması tövsiyyə olunur. Orta gərginlik kabellərində
izolyasiyadan ayrılmayan (və ya çətin ayrılan) ekranların
alınmasında, damarın səthinə çəkilmiş ekran
kompaundlarından istifadə oluna bilər. Ekranın izolyasiyadan
asan ayrılması tələb olunan hallarda xüsusi seçilmiş
kompaundlar lazımdır.
İzolyasiyanın səthinə çəkilən yarımkeçirici ekrana
26
qoyulan əsas tələblər:
vulkanlaşma borusunda temperaturun təsirindən
destruksiyaya uğramamaq üçün istiliyədayanıqlığı yüksək
olmalıdır;
geniş diapazonlu kabel konstruksiyalarında ekrana təsir
edən qüvvələrin təsirinə davamlı olmalıdır;
kabel istehsalında istifadə olunan texnoloji
avadanlıqlarda maksimal hərəkət sürətinə uyğun gələn yüksək
məhsuldarlığı təmin etməlidir.
1.6.1. İzolyasiya materialı
Tikilmiş polietilen. Tikilmiş polietilen (TPE)
termoreaktiv materialdır. Alçaqsıxlıqlı polietilenin
vulkanlaşdırıcı (tikici) agentlə (məsələn, peroksid dikumil)
qatışdırılması yolu ilə alınır.
Tikilmiş polietilen 1963-cü ilin martında A Gilbert və
Frenk Prekopio tərəfindən General Elelktrik kampaniyasının
Niskayuna şəhərində (Nyu-York şt) yerləşən elmi-tədqiqat
laboratoriyasında kəşf edilmişdir. Onların təklif etdiyi texnoloji
prosesdə uzunzəncirli polietilen molekulları vulkanlaşma
nəticəsində “tikilir”. Bu yolla elektrik xassələri termoplastik
polietilenin xassələrinə analoji, mexaniki xassələri isə daha
yüksək (xüsusilədə yüksək temperaturlarda) termoreaktiv
material alınır. TPE əla dielektrik xassələrinə malikdir. Bu da,
onlardan geniş işçi gərginlik intervalında (0,6-dan 500 kV-a
qədər) kabel izolyasiyası kimi istifadə etməyə imkan verir.
Kabellərin hazırlanmasında texnoloji proseslərin
məhsuldarlığını artırmaq məqsədilə, baza polietilenin
strukturunun bir sıra modifikasiyasını həyata keçirmək olar.
Tikilmə reaksiyası zamanı ayrılan qazvari məhsulların
miqdarını azaltmaq məqsədilə TPE izolyasiyasının
modifikasiyası məqsədəuyğundur. Bu yolla kabellərin
istehsalında çox vacib olan qazsızlaşdırma əməliyyatına lazım
27
olan vaxtı xeyli qısaltmaq olar.
Vulkanlaşma prosesinin xarakteri materialın xassəsilə
təyin olunur. Tikilmiş polietilenin istehsalı əsas materialın
seçilməsindən başlayır. Baza materialına stablizator və tikici
agentlər kompleksi əlavə olunur, nəticədə, kompaund alınır.
Tikilmə prosesində strukturda əlavə rabitələr yaranır. Tikilmiş
polietilenin qrafiki təsviri şəkil 1.8- də göstərilmişdir.
Şəkil 1.8. Tikilmiş polietilenin polimer torunun sxematik
təsviri (qırmızı dairələrlə eninə kimyəvi rabitələr göy dairələrlə
fiziki rabitələr göstərilmişdir)
Tikilmədən sonra da polimer zənciri öz elastikliyini
saxlayır, lakin onları bir-birindən ayırmaq mümkün olmur
(məsələn, ərimiş hala salmaq mümkün olmur).
Tikilmiş polietilenin çatışmayan cəhətlərindən biri
onların su triinqlərinin yaranmasına meyilli olmasıdır. Buna
görə də yüksək və ifratyüksək kabellərinin istehsalında
triinqədavamlı TPE istifadə etmək məqsədəuyğundur.
Triinqədavamlı tikilmiş polietilen. Əvvəllər qeyd
olunduğu kimi, su triinqlərinin inkişafı tikilmiş polietilen
28
izolyasiyalı kabellərin istismar müddətini qısalda bilər. Tipik
su triinqləri şəkil 1.9–1.10- də göstərilmişdir.
İzolyasiyada yaranan su triinqləri bir neçə ay və ya il
müddətində tədricən inkişaf edir. Onlar inkişaf etdikdə elektrik
sahə intensivliyi elə bir həddə qədər yüksəlir ki, su triinqinin
ucqar hissələrində elektrik triinqi baş verir (şəkil 1.11.).
Elektrik triinqi yarandığı andan çox sürətlə inkişaf edir.
Elə bir an gəlib çatır ki, izolyasiya zəifləyir və tətbiq olunmuş
gərginliyə davam gətirə bilmir, nəticədə su/elektrik triinqləri
Şəkil 1.9. Elektrikkeçirici ekranın xarici (sağda) və
daxili (solda) səthlərindən inkişaf edən su triinqləri
Şəkil 1.10. Damar üzrə olan ekranın səthindən inkişaf
edən “yelpik” tipli su triinqi
29
Şəkil 1.11. Bant tipli böyük su triinqinin uc hissəsindən
inkişaf edən elektrik triinqi.
yaranan yerlərdə izolyasiyanın deşilməsi baş verir. Su
triinqlərinin inkişafının qarşısını almaq üçün müxtəlif
üsullardan istifadə olunur. Praktikada su triinqlərinin inkişaf
sürətini aşağı salmağın və beləliklə də, onların izolyasiyanın
xassələrinə mənfi təsirini azaltmağın iki konsepsiyasından
geniş istifadə olunur. Bunların hər biri klassik tikilmiş
polietilendən olan materialların modifikasiyasına əsaslanır.
Bunlara aşağıdakı yanaşmalar aiddir:
birinci konsepsiyaya uyğun olaraq polietilenə xüsusi
kimyəvi maddə daxil edilir. Bu üsulla alınmış yeni xüsusi
material triinqədavamlı tikilmiş polietilen adlanır (TTPE);
ikinci konsepsiyaya uyğun olaraq, polimerə 5%-a qədər
xüsusi “sopolimer” əlavə etməklə onun strukturu modifikasiya
olunur (sopolimer polimerdə ayrıca faza halında olur). Bu
üsulla alınan triinqədavamlı tikilmiş polietilen sopolimer-
modifikasiyalı və ya sadəcə “sopolimer” triinqədavamlı
polietilen adlanır (STTPE – etilenlə etilakrilatın və ya
butilakrilatın oksidləşmə prosesinin sürətini aşağı salan
antioksidantlarla mexaniki qatışğı olan alçaqsıxlıqlı polietilen
sopolimeri).
Hər iki halda kompaundlar standart tikilmiş polietilenin
30
əla elektrik xassələrini saxlayır (yüksək elektrik möhkəmliyi və
çox kiçik dielektrik itkiləri).
Tikilmiş polietilenin triinqədavamlı kompozisiyasının
kütləvi istehsalına 1980-ci illərdən başlanmışdır və bu günə
qədər 30 ildən artıq bir müddətdə kabel sənayesində etibarlı
izolyasiya materialı kimi istismar olunur. Uzun illər boyu
aparılan tədqiqat işləri bu materialın nəm mühitdə belə elektrik
köhnəlmələrinə dayanıqlığını sübuta yetirmişdir. Xüsusilə də,
homopolimerlə müqaisədə TTPE-də triinqlərin uzunluğu 2
dəfədən kiçik, şaxələnmə dərəcəsi isə xeyli aşağıdır.
İzolyasiyası TTPE-dən olan müxtəlif xarici örtüklü kabellərin
real şəraitə yaxın temperaturlarda suyun təsirinə davamlığı
öyrənilmişdir. Müəyyən olunmuşdur ki, beşillik köhnəlmədən
sonra belə, bu kabellərdə bir dəfədə olsun açılma müşahidə
olunmamışdır. İzolyasiyası polietilenindən olan kabellərdə isə
10% açılmalar qeydə alınmışdır. Etilenpropilen rezin
izolyasiyalı kabellərdə bu göstərici daha yüksək–təxminən
55%-dir.
Edison adına işıqlandırma kampaniyaları Assosiyasının
metodikası ilə triinqin inkişafının dayanıqlığına aid Cənubi
Amerikada aparılan sürətli sınaqlar TTPE izolyasiyanın yüksək
xassələrini bir daha təsdiq etmişdir. TTPE izolyasiyanın SPE
izolyasiya ilə müqaisədə əsas üstünlüyü köhnəlmə müddətində
elektrik xassələrinin az dəyişməsidir.
Belə ki, bir illik sürətli köhnəlmədən sonra SPE
izolyasiyanın elektrik möhkəmliyi 60% azaldığı halda, TTPE
izolyasiyada cəmi 30% olmuşdur.
İllər boyu aparılan laboratoriya sınaqları istismar
müddətində TTPE izolyasiyanın elektrik xassələrinin yüksək
stabilliyini təsdiq etmişdir.
2004-cü ildə Çində təşkil olunmuş “Wire China”
(“Naqil Çin”) sərgisinin dərc olunmuş materiallarında TTPE
izolyasiyanın yüksək elektrik xassələrinə malik olması qeyd
olunmuşdur. Həmçinin bu materiallarda “bant” tipli triinqlərin
31
sayının az olması göstərilmişdir. Müxtəlif növ triinqədavamlı
tikilmiş polietilenin elektrik möhkəmliyinin yüksəkgərginlikli
sınaqda gərginliyin təsir müddətindən asılılığı şəkil 1.12- da
göstərilmişdir.
Şəkil 1.12. Dəyişən gərginliklərdə elektrik möhkəmliyinin
yüksək gərginlikli sınaq müddətindən asılılığı
1.6.2. Xarici örtük materialları və onların kabelin
uzunömürlülüyünə təsiri
Bəzən kabelin elektrik, mexaniki, istilik və kimyəvi
mühafizəsini əlavə olaraq gücləndirmək, eləcə də onu ətraf
mühitin zərərli təsirlərindən qorumaq məqsədilə xarici
örtükdən istifadə olunur. Xarici örtüyə, həmçinin lentlərdən və
ya məftillərdən ibarət zireh də daxildir. Zireh kabelin mexaniki
təsirlərdən mühafizəsini gücləndirməyə və möhkəmliyini
artırmağa xidmət edir. Şlanq şəkilli xarici örtük kabelin
təhlükəsiz çəkilişini təmin edir.
Orta, yüksək və ifratyüksəkgərginlikli kabel
konstruksiyalarında metallik örtük və ya ekran xarici polimer
örtüklə mühafizə olunmalıdır.Yerinə yetirdiyi funksiyanın
32
xarakterinə görə onlar bir sıra xassələrə malik olmalıdır:
sürtünməyə (yeyilməyə) qarşı yüksək dayanıqlıq; texnolojilik,
sukeçirməzlik; ətraf mühitin təsirindən çatlamazlıq (dağıl-
mazlıq). Dünya təcrübəsi göstərir ki, lazım olan xassələrin ən
optimal kombinasiyasına malik olan material polietilen və
onun müxtəlif modifikasiyalarıdır.
Mühafizə şlanqı üçün əsas materiallar aşağıdakılardır:
polivinilxlorid, xlorsulfatlaşdırılmış polietilen, polietilen, alçaq
sıxlıqlı xətti polietilen, ortasıxlıqlı polietilen, yüksəksıxlıqlı
polietilen və neylon.
Kabelin örtüyü aqressiv kimyəvi birləşmələrin (məsələn
benzinin, ağac məmulatları üçün hopdurucu maddələrin-
kreozit) təsirinə məruz qalan yerlərdə, örtük materialı kimi
PVX-dan istifadə olunması məsləhət görülmür. Polivinilxlorid
transformator yağının və polixloroprenin təsirinə davamlıdır.
Lakin benzin təsir etdikdə çatlar əmələ gəlir və benzin
izolyasiyanın səthindəki elektrikkeçirici polimer ekranla
kontakta girir, vaxt keçdikdə material şişir və keçiriciliyini
itirir. Belə hallarda örtüyün alçaqsıxlıqlı xətti polietilendən,
orta və yüksəksıxlıqlı polietilenlərdən hazırlanması
məsləhətdir. Kabelin səthində temperatur 600C-yə çatdıqda
PVX yumşalır və əriyir. Eyni zamanda, PVX plastifikatdan
olan xarici örtük termitlərin (yanarkən çox şiddətli hərarət
verən tozşəkilli maddə) təsirindən ciddi zədələnir. Termitlərin
təsirindən müxtəlif materialların zədələnmə dərəcəsinin onların
bərkliyindən asılılığı СИГРЭ tərəfindən verilmişdir
(şəkil 1.13).
Mexaniki möhkəmlik tələb olunan yerlərdə yüksək
sıxlıqlı PE- dən geniş istifadə edilir.
Təcrübələr göstərir ki, bu materiallarda nəmliyin
udulma sürəti çox kiçik olduğundan, ortagərginlikli kabellərdə
köhnəlmə prosesi zəif gedir. Bu da, izolyasiyanın elektrik
möhkəmliyinin saxlanmasını və kabelin istismar müddətinin
uzadılmasını təmin edir (şəkil 1.14).
33
Şəkil 1.13. Termitlərin təsirindən kabelin zədələnmə
dərəcəsinin xarici örtük materialının bərkliyindən asılılığı
Materialların təmizliyi. İzolyasiya və yarımkeçirici
ekran materiallarının təmizliyi, kabelin keyfiyyətinə və
etibarlığına təsir göstərən kritik faktorlardandır. Son 20 ildə
kabel materiallarının təmizliyi nəzərəçarpacaq dərəcədə
yüksəlmişdir. Daha təmiz ilkin materiallar texnoloji proseslərin
təkminləşdirilməsi, materiallarla daha həssas davranış onların
təmizlik dərəcəsini yüksəltməyə imkan verir. Yuxarıda
göstərilən istiqamətlərdə aparılan çoxsaylı müxtəlif tədqiqatlar
nəticəsində daha təmiz tikilmiş polietilen əsaslı kompozitlərin
və triinqədavamlı tikilmiş polietilen kompaundların yeni nəsli
əldə edilmişdir.
Bu materiallar kabel zavodlarına onların təmizlik
dərəcəsi və nəzərdə tutulan gərginlik sinfi göstərilməklə daxil
olur. Öz növbəsində, kabel istehsalçıları elə emal sistemi
seçməyə çalışmalıdırlar ki, istehsal prosesində material
çirklənməsin. Buna misal olaraq hər bir kabel zavodunda inşa
edilmiş “təmiz otaq” layihəsini göstərmək olar.
34
İzolyasiya materialının təmizliyi, polimerin
reprezentativ nümunələrindən şəffaf pərdələrin emal edilməsi
Şəkil 1.14. Tikilmiş polietilen izolyasiyalı,polivinilxlorid
və yüksək sıxlıqlı polietilen örtüklü kabelin elektrik möhkəmliyi
(nümunələr 10 il istismardan sonra sınaqdan çıxarılmışdır)
və orada olan qeyri-bircinsliyin təyin olunması yolu ilə
qiymətləndirilir. Bu pərdələrdən işıq şüaları buraxmaqla orada
olan bütün növ qeyri-bircinslilik aşkar edilir. Tikilmiş
polietilen əsaslı daha təmiz izolyasiya materialı kabellərin
uzunmüddətli və etibarlı istismarını təmin edir. Kənar aşqar
hissəciklərinin izolyasiyanın keyfiyyətinə təsirini, onun elektrik
xarakteristikalarının çirklənmə dərəcəsindən asılılığını tədqiq
etməklə qiymətləndirmək olar.
Tikilmiş polietilen izolyasiya üçün ən təhlükəli defekt
hava (qaz) boşluqlarıdır. İzolyasiyanın sağlam hissələri üçün
35
təhlükəli olmayan sahə intensivliyinin və ya gərginliyin
müəyyən bir qiymətində bu boşluqlarda qismi boşalmalar
yaranır, izolyasiyada intensiv köhnəlmə gedir, onun eroziyası
güclənir və nəhayət deşilmə baş verir. Boşluqların təsiri
onların ölçülərindən asılıdır. Tədqiqatlar nəticəsində müəyyən
olunmuşdur ki, boşluqların ölçüləri 66 kV gərginlikli kabellərdə
80 mkm, 154 kV gərginlikli kabellərdə isə 50 mkm-dən böyük
olmamalıdır.
Kabelin etibarlığı baxımından hava boşluqlarından
sonra, ən təhlükəli defekt çirkli kənər aşqar hissəcikləridir.
Əsas problem yüksək keçiriciliyə malik iti uclu iynə formalı
defektlərlə bağlıdır (məsələn, iynə formalı metallik hissəcik).
Defekt nə qədər iti uclu olarsa, sahə intensivliyi də bir o qədər
yüksək olur və defekt olmayan hala nisbətən, daha aşağı
gərginliklərdə elektrik boşalması baş verir.
Dünyanın qabaqcıl kabel materialları və kabel istehsal
edən kampaniyalarının birgə razılaşmalarına görə, kabelin
gərginlik sinfi ilə defektlərin ölçüləri arasındakı asılılıq
cədvəl 1.2- də verilmişdir.
Cədvəl 1.2. Gərginlik sinifi ilə defektlərin qəbul olunmuş
səviyyələri arasındakı asılılıq
Gərginlik sinfi
Orta
gərginlik
Yüksək
gərginlik
İfratyüksək
gərginlik
6-36 kV 36-161 kV >161 kV
Elektrik sahə intensivliyinin
orta qiyməti, kV/mm
2
6
10
Yol verilməyən defektlər,mkm 200-500 100-200 70-100
Nəzarət olunan defektlər,
mkm 100-200 70-100 50-70
36
2. ORTA VƏ YÜKSƏK GƏRGİNLİK GÜC
KABELLƏRİNİN ELEKTRİK HESABI
2.1. Elektrik sahəsinin ümumi tənlikləri
Kabelin istismarı zamanı onun etibarlılığını və
istehsalın da material sərfinin iqtisadi cəhətdən əlverişliliyini
təyin etmək üçün əvvəlcədən müəyyən hesabatların aparılması
lazım gəlir.
Kabeli hesablamaq üçün ötürülən güc, kabel xəttinin
işçi gərginliyi, xətdə yüklənmənin dəyişmə rejimi, mümkün
olan ifrat gərginliklərin xarakteri, qısaqapanma cərəyanlarının
qiyməti, xəttin çəkiliş şəraiti məlum olmalıdır.
Müasir izolyasiya materialları yüksək elektrik
möhkəmli-yinə malik olduğundan, işçi gərginliyinin qiyməti 6
kV-dan kiçik olan kabellərdə izolyasiyanın qalınlığı mexaniki
möh-kəmliklə əlaqədar olaraq seçilir.
Yüksəkgərginlik kabellərində elektrik enerjisinin bir
hissəsi dielektrikdə səpələnir və istiliyə çevrilir ki, bu da
kabelin qızmasına səbəb olur. Bu hal kabellərdə elektrik və
istilik hesabatları zamanı nəzərə alınmalıdır.
Ümumiyyətlə, kabellərin hesablanması aşağıdakı
ardıcıllıqla aparılır.
1.Yüklənmə dərəcəsindən və istismar şəraitindən asılı
ola-raq kabelin damarının konstruksiyasının və en kəsik
sahəsinin seçilməsi.
2. İzolyasiyada buraxılabilən işçi sahə gərginliyinin
seçilməsi və izolyasiyanın qalınlığının hesablanması.
3. Damarda, izolyasiyada, metal ekranda (örtükdə) və
polad zirehdə yaranan itkiləri nəzərə almaqla seçilmiş en kəsik
sahəsi üçün buraxılabilən yükün qiymətinin hesablanması.
Dəyişən cərəyanda ümumi halda kabelin
izolyasiyasında elektromaqnit prosesinə baxılmalıdır. Lakin
elektrotexnikanın nəzəri əsaslarından məlum olduğu kimi,
37
izolyasiyada elektromaqnit dalğasının uzunluğu kabelin
diametrindən çox böyük olarsa, elektrik və maqnit sahələrinə
ayrılıqda baxmaq olar. Bu halda izolyasiyada elektrik sahəsinin
potensialı U üçün Puasson tənliyini tətbiq etmək olar:
00
2
QU (2.1)
burada Q – izolyasiyanın vahid həcmindəki yükün miqdarı;
0 – boşluğun dielektrik nüfuzluğu, mF /, 12
0 10858 ;
– izolyasiyanın nisbi dielektrik nüfuzluğu;
2 – Laplas operatorudur.
Kabelin elektrik sahəsi hesablanan zaman Laplas opera-
torunun silindrik koordinat sistemindəki ifadəsindən istifadə
etmək daha əlverişlidir.
Silindrik koordinat sistemində Laplas operatoru
aşağıdakı kimidir:
2
2
2
2
2
2 11
z
UU
rr
Ur
rrU
(2.2)
Xüsusi halda, birdamarlı kabellərdə potensial radiusdan
asılı olaraq dəyişir. Bu halda Laplas operatoru aşağıdakı şəklə
düşür:
r
Ur
rrU
12 (2.3)
Əgər izolyasiyada həcmi yüklər yoxdursa, elektrik
sahəsi üçün Laplas tənliyi aşağıdakı kimi olur:
02 U (2.4)
38
2.1.1. Birdamarlı kabelin radial elektrik sahəsi
Elektrik sahəsində potensialın paylanmasını təyin etmək
üçün (2.4) tənliyini həll etmək lazımdır:
01
r
Ur
rr
Potensial ancaq radiusdan asılı olduğundan Laplas
tənliyində xüsusi törəməni adi törəmə ilə əvəz etmək olar.
Yuxarıdakı tənliyi inteqrallasaq alarıq:
Adr
dUr (2.5)
burada U – damarın potensialı;
A – inteqral sabitidir.
A -nı təyin etmək üçün başlanğıc şərti seçirik:
0rr ol-duqda ( 0r – damarın radiusu), 0UU olar.
Kabelin metal örtüyünün potensialını sıfra bərabər
qəbul etsək, (2.5) tənliyini inteqralladıqdan sonra alarıq:
0
0
r
Rn
UA
(2.6)
burada R – kabelin izolyasiyasının radiusudur.
A -nın ifadəsini (2.5)-də yerinə yazıb və dr
dUE
olduğunu nəzərə alsaq, sahə gərginliyi üçün aşağıdakı ifadə
alınar:
39
0
0
r
Rnr
UE
(2.7)
(2.7) tənliyi cabit elektrik parametrlərinə malik mühitlər
üçün doğrudur.
Qeyri-bircinsli mühitə sabit gərginlik tətbiq edilən
zaman başlanğıc anda sahə gərginliyi izolyasiyanın ayrı-ayrı
hissələ-rinin dielektrik nüfuzluğuna )( görə paylanır.
Müəyyən vaxt keçdikdən sonra qeyri-bircinsliliyin sər-
həddində səthi yüklər yığılır və yüklərin yığılması hesabına
absorbsiya cərəyanı əmələ gəlir.
Qərarlaşmış rejimdə icə elektrik sahə gərginliyi qeyri-
bircinsliliyin keçiriciliyinə görə paylanır.
Izolyasiyanın daxilində yüklərin toplanması prosesinin
zaman sabiti ( ) izolyasiyanın elektrik xassələrindən, qeyri-
bircinsliliyin forma və ölçülərindən asılıdır və ədədi qiymətcə
v0 ( v – izolyasiyanın həcmi müqavimətidir).
Dəyişən gərginlikdə zaman sabiti yarımperioddan çox
böyük olarsa
fv
2
10 , həcmi yüklər toplanmağa macal
tapmır və elektrik sahə gərginliyi dielektrik nüfuzluğuna görə
paylanır. Bu halda elektrik yerdəyişməsi (D) aşağıdakı kimi
olacaqdır:
dr
dUED 00 (2.8)
fv
2
10 olduqda isə yüklərin toplanması prosesi
tam başa çatır və elektrik sahə gərginliyi (sabit cərəyanda)
keçiriciliyə görə paylanır. Bu halda izolyasiyada cərəyanın
sıxlığı aşağıdakı düstürla ifadə olunur:
40
dr
dUEj (2.9)
burada – izolyasiyanın xüsusi elektrik keçiriciliyidir.
(2.8) və (2.9) tənliklərini inteqral şəklində yazmaq olar.
S
QDdS (2.10)
S
IjdS (2.11)
burada S – qapalı səth;
Q – səthin daxilindəki yükün miqdarı;
I – ümumi sızma cərəyanıdır.
(2.10) tənliyini həll edən zaman izolyasiyada həcmi
yüklərin olmadığı qəbul edilir.
Əgər S səthini kabelin vahid uzunluğuna bərabər kon-
sentrik silindr formasında qəbul etsək (2.10) və (2.11) tən-
liklərinin həlli aşağıdakı şəkildə olar:
r2
QE
dr
dU
0 (2.12)
r2
QE
dr
dU
(1.13)
(2.12) tənliyini inteqrallasaq və inteqralın sərhəddini
damarın radiusundan izolyasiyanın radiusuna qədər qəbul
etsək, damarın potensialı )(U ilə onun səthindəki yüklər
41
)(Q arasında asılılıq alarıq:
R
r 0
0
0r
dr
2
QU
(2.14)
(2.14)-dən Q -nün ifadəsini tapıb (2.12)-də nəzərə
alsaq, E üçün aşağıdakını alarıq:
R
r
0
0r
drr
UE
(2.15)
kabelin tutumu isə
R
r
0
0
0r
dr
2
U
QC
(2.16)
(2.13) ifadəsini yuxarıdakı qayda ilə inteqrallasaq, sabit
cərəyan kabeli üçün aşağıdakıны аларыг:
R
r
0
0r
drr
UE
(2.17)
izolyasiyanın müqaviməti isə
R
r
0iz
0r
dr
2
1
I
UR
(2.18)
42
2.2. Kabel izolyasiyasının pilləli hazırlanması
(2.7) tənliyinin analizi göstərir ki, metal örtüyə malik
birdamarlı kabellərdə elektrik sahəsinin qüvvə xətləri cərəyan-
keçirən damardan metal örtüyə doğru istiqamətlənir və
gərginliyin qiyməti damarda maksimum olur və örtüyə doğru
getdikcə azalır.
Bir çox hallarda izolyasiyanın qalınlığı maksimal
buraxılabilən işçi sahə gərginliyinə görə hesablanır.
Кabelin izolyasiyasının radiusunu (2.7) tənliyindən
təyin едирик:
ишEr
U
0
0er
R ишEr
U
erR 0
0
0 (2.19)
İzolyasiyanın qalınlığı 0iz rR olur.
Kabelin izolyasiyasının radiusunu sabit, damarın
radiusunu dəyişən qəbul etsək, 0/ rR nisbətindən asılı olaraq
sahə gərgin-liyinin dəyişməsi şəkil 2.1-də göstərilmiş əyri
üzrə olacaqdır.
Şəkil 2.1. Sahə gərgiliyinin maksimum qiymətinin r/R
nisbətindən asılılığı
43
Nəzəri cəhətdən 37,0/0 Rr və ya erR 0/ 2,72 nis-
bətində izolyasiyanın qalınlığı məqsədəuyğun alınır ( bu halda
kabelin ölçüsü ən kiçik olur).
Kabel izolyasiyasında sahə gərginliyinin orta qiyməti
aşağıdakı kimi hesablanır:
0
orrR
UE
(2.20)
Beləliklə, izolyasiyasının айры-айры nöqtələrində sahə
gərginliyi müxtəlif olduğundan, izolyasiyanın elektrik
möhkəm-liyindən tam istifadə olunmur.
İzolyasiyadan istifadəolunma əmsalı aşağıdakı kimi
təyin edilir:
)1N(
nN
rR
)r/R(nr
E
E
0
00
mak
or
(2.21)
burada 0r/RN ;
orE – izolyasiyanın qalınlığı 0rR olan müstəvi
elektrodlu kondensatorun sahəsinə uyğun gələn
kabelin
orta sahə gərginliyidir.
(2.15) ifadəsindən göründüyü kimi constr olduqda
sahə gərэinliyinin qiyməti sabit qalır və ədədi qiymətcə orE -ya
bərabər olur. Bu halda izolyasiyanın qalınlığı minimum, izol-
yasiyadan istifadəolunma əmsalı isə vahidə bərabər olur.
constr şərtinin ödənilməsi üçün r böyüdükcə
azalmalıdır, yəni izolyasiya -nu müxtəlif olan kağızlardan
hazırlanmalıdır. Damara yaxın hissələrdə -nu böyük,
damardan uzaqlaşdıqca -nu kiçik olan kağızlardan istifadə
44
edilir. Bu cür izolyasiya dərəcələnmiş və ya pilləli izolyasiya
adlanır.
Iki qata malik dərəcələnmədə (2.15) tənliyində inteqralı
iki sərhəddə götürmək olar: 0r -dan 1r -ə və 1r -dən R-ə qədər.
( 1r – dielektrik nüfuzluğu 1 olan kağızdan ibarət izolyasiya
qatının radiusudur). Бу щал цчцн (2.15) tənliyini inteqrallasaq,
aşağıdakını alarıq:
120
1
1
xx
x
r
Rn
1
r
rn
1r
UE
(2.22)
(2.22)-dən göründüyü kimi birinci və ikinci qatın əvvəllərində
sahə gərginlikləri aşağıdakı ifadələrlə tapılır:
120
1
1
01
1
r
Rn
1
r
rn
1r
UE
(2.23)
120
1
1
12
2
r
Rn
1
r
rn
1r
UE
(2.24)
(2.23) ifadəsini (2.24)-ya bölsək, birinci qatın radiusunu
təyin etmək olar:
kfrE
Err 0
2
1
2
101
(2.25)
45
2
1k
və
2
1
E
Ef
burada 1 və 2 – izolyasiyanın birinci və ikinci qatlаrnın nisbi
dielektrik nüfuzluqları;
1E və 2E – izolyasiyanın birinci və ikinci qatlarının işçi
sahə gərginlikləridir.
(2.25)-dən 1r -i (2.23)-də nəzərə alıb, müəyyən riyazi
çevirmələrdən sonra tənliyi həll etsək, aşağıdakını alarıq:
fnk
Er
U
k
1
0
10kfeNr
R
(2.26)
Şəkil 2.2. Pilləli izolyasiyada sahə intensivliyinin ayrı-ayrı
qatlarda paylanması
46
Misal 2.1. Nominal gərginliyi 380 kV olan kabel üçün
izolyasiyanın qalınlığını təyin etməli.
Verilir: mr 3
0 109217 , ; VUn
510803 ,
m
MVEhes 841, ;
fhes UU ),( 553 ;
VUhes
55 1097102263 ,,, ;
İzolyasiyanın radiusu (2.19) düsturu vasitəsilə təyin edilir:
me
eeR
305513
8419217
790
3841109217
790
3
10751109217
1092171092173
,,
,,
,
,,,,
,
İzolyasiyanın qalınlığı isə aşağıdakı kimi hesablanır:
mrRiz
333
0 10783310921710751 ,,,
Misal 2.2. İzolyasiyası iki qatdan ibarət olan (pilləli
izolyasiya) kabel üçün izolyasiyanın radiusunu hesablamalı.
Verilir: mr 3
0 109217 , ; VUn
510803 ,
VU Hsh
5
50 1097 ,.; 241 , ; 432 , ;
m
MVE Hsh 8,4150.1 və
m
MVE Hsh 335502 ,.
Əvvəlcə k və f parametrlərini hesablayırıq (2.25):
23143
24
2
1 ,,
,
k ; 181
335
841
2
1 ,,
,
E
Ef
İzolyasiyanın radiusu (2.26) düsturu vasitəsilə təyin edilir:
47
me
eRn
Hs
3372,0055,1
23,1
1
3
18,123,18,4192,17
790
25,1
1
3
50
105,451026
18,123,11092,17
mrRHsiz
333
050 10582710921710545 ,,,.
Misal 2.3. 2.1 saylı misalda hesablanmış kabelin izolyasiya-
sında sahə intensivliyinin radiusdan asılı olaraq paylanmasını təyin
etməli.
Sahə intensivliyinin radiusdan asılı olaraq dəyişməsini (2.7)
düsturundan tapmaq olar:
.,,
,
, m
MV
rnrnr
r
Rnr
UE
xxxx
f
x
333
0
10208
892
10220
9217
751
10220
m
MVEmak 6111
109217
102083
3
,,
m
MVE 024
10751
102083
3
,,
min
310xr
m
MVEx
17,92 20 25 30 35 40 45 50 51,7
11,61 10,4 8,32 6,94 5,94 5,2 4,62 4,16 4,02
Misal 2.4. İki müxtəlif dielektrik nüfuzluğuna malik kağız
lentlərdən ibarət izolyasiyada sahə intensivliyinin paylanmasını təyin
etməli. Hesabat üçün 2.2 saylı misaldakı kabel götürülmüşdür.
Sahə intensivliyinin paylanması aşağıdakı düstur vasitəsilə
təyin edilir:
48
120
1
1
11
r
Rn
r
rnr
UE
xx
f
x
Birinci qatın radiusu r1 (2.25) düsturundan tapılır. Baxılan
hal üçün ., mr 3
1 10226
.
,
,
,,
,
,
m
MV
rnnr
Exx
xx
x
33 10875
226
545
43
1
9217
226
24
1
10220
Dielektrik nüfuzluğu 24, olan izolyasiya təbəqəsi üçün
m
MV
rrE
xx
x ,,
33 10208
24
10875
mr ,310 17,92 20 21 22 28 24 25 26,2
m
MVEx
11,61 10,4 9,9 9,45 9,04 8,7 8,32 7,94
Dielektrik nüfuzluğu 4,3 olan izolyasiya təbəqəsi üçün
m
MV
rr,E
xx
x
33 10267
43
10875
mr ,3
10 26,2 27 28 29 30 34 88 42 45,5
m
MVEx
9,81 9,52 9,18 8,86 8,57 7,56 6,76 6,12 5,65
2.3 və 2.4 saylı misalların nəticələrinə görə sahə
intensivliyinin )(E radiusdan )(r asılı olaraq dəyişməsi şəkil 2.3-də
göstərilmişdir.
Şəkildəki əyrilərin analizi göstərir ki, izolyasiya pilləli
hazırlandıqda onun qalınlığı müəyyən qədər azalır. Bu da kabe-
49
lin ölçülərinin kiçilməsi hesabına material sərfinə qənaət
etməyə imkan verir.
Şəkil 2.3. Sahə gərginliyinin radiusdan asılı olaraq
dəyişməsi:1 – dərəcələnməmiş izolyasiya üçün;
2 – dərəcələnmiş izolyasiya üçün
50
2.3. Qeyri-bircinsli izolyasiyalı kabellərin
elektrik sahəsi
Kabel izolyasiyası aşağıda göstərilən bəzi xüsusiyyətlərə
malikdir.
1. Kabel izolyasiyasının strukturunun qeyri-bircinsli
olması.
2. İzolyasiyada hava qabarcıqlarının və nəmliyin olması.
3. İzolyasiyanın əsas xarakteristikasının temperaturdan
asılı olaraq dəyişməsi.
4. İzolyasiyanın istilik köhnəlmasi (zamana görə
izolyasiyanın əsas xassələrinin tədricən pisləşməsi).
Bütün bu xüsusiyyətlər izolyasiyada elektrik sahə gərgin-
liyinin qeyri-bərabər paylanmasına və onun elektrik
möhkəmliyinin azalmasına təsir göstərir. İzolyasiyanın
tərkibində qaz qabarcığının olması xüsusilə təhlükəlidir. Sahə
gərginliyinin müəyyən bir qiymətində həmin qaz
qabarcıqlarında ionlaşma baş verir və bu da izolyasiyada
köhnəlmə prosesini sürətləndirir. Ona görə də kabelləri
konstruksiya edərkən qaz qabarcıqlarında sahə gərginliyinin
qiymətinin qabarcığın ölçülərindən asılı olaraq təyin olunması
xüsusi əhəmiyyət kəsb edir.
Plastik kütlə izolyasiyalı kabellərdə izolyasiyanın
daxilində müxtəlif formada qaz qabarcıqları ola bilər. Bu
qabarcıqlarda sahə gərginliklərinin hesablanması mürəkkəbdir.
Əgər təxmini olaraq qabarcığın formasını ellipisvari qəbul
etsək (şəkil 2.10), qabarcıqdakı sahə gərginliyini hesablamaq
üçün aşağıdakı düsturdan istifadə etmək olar:
21
1
4
4
or
qab
EE (2.27)
burada orE – qabarcığı olmayan dielektrikə təsir edən bircinsli
sahə;
51
1 və 2 – mühitin və qabarcığın dielektrik nüfuzluqlarıdır.
Şəkil 2.4. Ellipisvari qabarcığın elektrik sahəsində
yerləşmə sxemi
parametri aşağıdakı tənliklərin köməyilə tapılır:
1 ,
11
11
1
12
1
2n ;
1 (sferik formalı qabarcıq), 3
4 ;
1 ,
1
1
11
1
4
arctg
burada 22 ac / ; c və a – ellipisin oxlarıdır (şəkil 2.4).
Qabarcıqdan kənarda dielektrikdə sahə gərginliyinin ən
böyük qiyməti A nöqtəsində olur və aşağıdakı kimi tapılır:
52
ormak EE21
2
4
4
(2.28)
2.3.1. Nazik qaz və yağ təbəqələrinin kabel
izolyasiyasının deşilməsinə təsiri
Qaz və yağ qabarcıqlarında sahə gərginliyinin qiyməti
bircinsli izolyasiyadakına nisbətən böyük olur. Bu da izolyasi-
yanın elektrik möhkəmliyini xeyli aşağı salır, belə ki, bu
qabarcıqlar izolyasiyada ən zəif yerlər sayılır.
Məlum olduğu kimi, qazların elektrik möhkəmliyi onun
təbiətindən, sıxlığından (təzyiqindən) və elektrodlar arasındakı
məsafədən asılıdır. Paşen qanununa görə, qazın deşilmə gərgin-
liyi onun təzyiqi ilə elektrodlar arasındakı məsafənin vurma
hasilinin funksiyasıdır: PfUдеш . Bu asılılıq şəkil 2.5-də
göstərilmişdir.
Hava üçün дешU -nin minimal qiyməti
mmPaP 750 -ə uyğun gəlir və V327 -a
bərabərdir. P -nın kiçik qiymətlərində qazın sıxlığı (və ya
elektrodlar arasındakı məsafə) azalır və məsafəsində
ionlaşmaya səbəb olan toqquşmaların ehtimalı kiçilir, uyğun
olaraq qazın deşilmə gəginliyinin qiyməti böyüyür.
mmPaP 750 olan hallarda P -nın artması
ilə дешU xətti olaraq artır. Bir məsələni də qeyd etmək lazımdır
ki, Paşen qanunu iki metal elektrod arasında qalan hava
təbəqəsi üçün doğrudur. İzolyasiyada isə hava qabarcığı ya
izolyasiyanın daxilində, ya da izolyasiya qatı ilə metal damar
arasında yerləşir. Bu səbəbdən də P -nın kiçik
qiymətlərində izolyasiyada olan qabarcıqlar üçün Paşen qanunu
pozula bilər.
Cədvəl 2.1-də kabellərin sahə gərginliyinin hava
qabarcığının ölçüləri, təzyiqi və P hasilindən asılı olaraq,
53
Şəkil 2.5. Qaz təbəqəsinin deşilmə gərginliyinin P
hasilindən asılılığı
(hava qabarcığında ionlaşma baş verən zaman) dəyişməsi
göstərilmişdir.
Cədvəl 2.1. Kabellərin sahə gərginliyinin bəzi kəmiyyətlərin
dəyişməsindən asılı olan qiymətləri
Hava məsafəsinin
qalınlığı, mm
Kabelin sahə gərginliyi, kV
MPaP 10, mmMPaP 0010,
n 1 n 2 n 1 n 2
0,12 3,9 3,2 1,7 1,4
0,06 5,4 4,4 3,5 2,8
Yağ təbəqəsinin qalınlığı ilə yağda boşalmaların baş
ver-məsi üçün lazım olan sahə gərginliyinin qiyməti arasında
aşağıdakı asılılıq mövcuddur:
3
aE
və ya 2085,01,31E , MV/m
– yağ təbəqəsinin qalınlığı;
a – yağın təmizliyi, təbiəti və həm də təzyiqindən asılı
olan kəmiyyətdir.
54
2.4. İzolyasiyanın elektrik möhkəmliyinin tətbiq olunmuş
gərginliyin növündən və təsir müddətindən asılılığı
Kabel izolyasiyasının elektrik möhkəmliyi ona təsir
edən sahənin növündən və təsir müddətindən asılıdır.
Gərginliyin təsir müddəti artdıqca, elektrik möhkəmliyi azalır.
Elektrik möhkəmliyinin azalmasına səbəb izolyasiyada baş
verən ionlaşma hadisəsi və temperaturun təsirindən zaman
keçdikcə onun köhnəlməsidir.
Kabel izolyasiyasının elektrik möhkəmliyinin
gərginliyin təsir müddətindən asılı olaraq dəyişməsini təxmini
düsturla ifadə etmək olar:
n t
EEE
(2.29)
burada E – gərginlik uzun müddət təsir edən zaman izolyasi-
yanın elektrik möhkəmliyi, kV/mm;
n və E – izolyasiyanın xassələrindən asılı olan sabitlər;
t – izolyasiyanın deşildiyi ana qədər keçən müddətdir.
Əgər ordinat oxunda дешE -ni, absis oxunda n t/1 -ni
qeyd etsək və n -nin qiymətini düzgün seçsək, (2.29)
asılılığı düz xətt verəcəkdir.
Şəkil 2.6-də belə bir asılılıq özlülü yağla hopdurulmuş
kağız izolyasiyalı kabel üçün göstərilmişdir. Bu növ kabellər
üçün mm/kVE 12 təşkil edir.
Kabel xətlərinin istismarı zamanı izolyasiya periodik
olaraq, impuls ifrat gərginliklərin təsirinə məruz qala bilər.
Buna görə də izolyasiyanın konstruksiyası və qalınlığı seçilən
zaman onun impuls möhkəmliyi nəzərə alınmalıdır.
İzolyasiyanın qalınlığı, temperaturu və impulsların sayı
artdıqca, plastik kütlə izolyasiyalı kabellərin impuls möhkəm-
liyi azalır. Damarda müsbət polyarlıq olduqda izolyasiyanın
impuls elektrik möhkəmliyi mənfi polyarlığa nisbətən
10 – 40 % aşağı olur. Təcrübi yolla müəyyən olunmuşdur ki,
55
Şəkil 2.6. Elektrik möhkəmliyinin nt
1
arqumentindən
asılılığı
polietilen izolyasiyalı kabellərin impuls möhkəmliyi (eləcə də
sabit cərəyanlarda) sahə intensivliyinin maksimal qiymətinə
görə yox, onun orta qiymətinə görə təyin edilir. Polietilen üçün
bu göstərici 40 – 70 MV/m intervalındadır.
Sabit gərginliklərdə plastik kütlə izolyasiyasının elek-
trik möhkəmliyi impuls gərginlikdəki elektrik möhkəmli-
yinə yaxındır. Məsələn, polietilen deşilmə sahə üçün
intesivliyinin orta qiyməti 50 MV/m- bərabərdir.
Kabel üçün hesabat gərginliyinin seçilməsi
Kabelin izolyasiyası hesablanan zaman nəzərə almaq la-
zımdır ki, kabel xətti uzun müddətli işçi gərginlikdən başqa,
xarici və daxili ifrat gərginliklərin də təsirinə məruz qalır.
Bundan başqa, izolyasiyanın qeyri-bircinsliyini və texnoloji
proses zamanı yarana biləcək və izolyasiyanın elektrik möh-
kəmliyinə mənfi təsir göstərən zədələri də nəzərə almaq lazım-
dır. Beləliklə, izolyasiya nominal işçi gərginliyinə görə yox,
xüsusi hesabat gərginliyinə görə hesablanır.
56
Bununla əlaqədar olaraq izolyasiyanı iki hesabat gərgin-
liyinə: sənaye tezlikli və impuls gərginliklərinə görə seçmək
məqsədəuyğundur.
Hesabat gərginliyinə təsir göstərən faktorlar xüsusi
əmsallar vasitəsilə nəzərə alınır.
Sənaye tezlikli hesabat gərginliyi aşağıdakı kimi təyin
olunur:
3432150
nomHsh
UkkkkU . (2.30)
burada nomU – sistemin nominal xətti gərginliyi;
1k – işçi gərginliyin ən böyük artımını nəzərə alan
əmsal, 1k 1,15;
2k – izolyasiyanın qeyri-bircinsliliyini və onda olan
texnoloji zədələri nəzərə alan əmsal,
2k 1,25÷1,5;
3k – kabel şəbəkələrində daxili ifrat gərginliyin
səviyyəsini nəzərə alan əmsal, 3k 2,25 ÷ 2,5;
4k – yağın təzyiqinin aşağı düşməsi hesabına
izolyasiyanın deşilmə gərginliyinin azalmasını
nəzərə alan əmsaldır, 4k 1,1÷1,2 qəbul edilir.
Beləliklə, ümumi ehtiyat əmsalı 3,3 ÷ 5,0 intervalında
dəyişir və mak
de
E
Ek
ш kimi təyin edilir. k əmsalının aşağı həddi
şəbəkə ifrat gərginliklərdən etibarlı qorunduqda və keyfiyyətli
materialdan istifadə olunduqda götürülür. Sənaye tezliyində
sahə gərginliyinin hesabi qiyməti ~hE izolyasiyanın uzun
müddət gərginliyin təsiri altında qaldığı zaman onun elektrik
möhkəmliyinin qiymətinə bərabər götürülür.
Kabel hazırlandıqdan sonra onun elektrik möhkəmliyi
xüsusi sınaq gərginliyinə yoxlanılır.Yuxarıda qeyd etdiyimiz
57
faktorları nəzərə almaqla hər bir nominal gərginliyə uyğun
sınaq gərginliyi seçılır və müəyyən vaxt ərzində kabel izolya-
siyası bu gərginliyə davam gətirməlidir.
Kabel xətlərinin istismarı zamanı xəttə impuls ifrat
gərginliyi təsir göstərə bilər. Buna görə də gərginliyi 100 kV-
dan kiçik olan kabellərdə impuls möhkəmliyi izolyasiyanın
əsas xarak-teristikalarından biridir. Kabelin impuls gərginliyi
dedikdə, onun izolyasiyasının deşilmədən 10 müsbət və 10
mənfi normal dalğalı (1/50 mksan) impuls gərginliyə davam
gətirməsi nəzərdə tutultr.
Hesabat impuls gərginliyi aşağıdakı kimi seçilə bilər:
nsimpimpimph UkU ы.. (2.31)
burada nsimpU ы. – impuls sınaq gərginliyidir, bəzi hallarda
kVU,U nns.imp 40473 ы qəbul edilə bilər.
impk – impulsların sayından və izolyasiyanın qeyri-
bircinsliliyindən asılı olaraq, deşilmə
möhkəmliyinin azalmasını nəzərə alan
əmsaldır və impk 1,1 ÷ 1,2 qəbul edilir.
İmpuls ifrat gərginliyi 2U kabel xəttinin tutumundan
C və onun uzunluğundan asılıdır.
Hs50himph UU .. / nisbəti C hasilindən asılı olaraq
dəyişir.
C 0 50 87 100 150 200 300
Hs50h
imph
U
U
.
.
2,0
1,2
1,0
0,95
0,81
0,71
0,5
İmpuls gərginliyində elektrik möhkəmliyi təzyiqdən
asılı olmayıb, yalnız kağız lentlərin sıxlığı və qalınlığından
58
asılıdır.
İmpuls hesabat gərginliyi imphU . seçilən zaman impuls
sınaq gərginliyinin nsimpU ы. qiymətini Beynəlxalq elektro-
texnika komissiyasının (BEK) tələblərinə əsasən tərtib olunmuş
cədvəl 2.2-dən götürmək olar.
Cədvəl 2.2. İşçi gərginliyi 110-750 kV intervalında olan
kabel izolyasiyasının standart səviyyəsi
Kabel xəttinin
nominal gər-
ginliyi, kV
Təsir müddəti 24 saat
olan dəyişən sınaq
gərginliyi, kV
Maksimum ildırım
impuls gərginliyi,
kV
Kommutasiya
impulsunun
maksimal qiyməti,
kV
110 159 ±540 –
220 275 ±935 –
330 400 ±1335 –
380 460 ±1537 850
500 607 ±1734 1175
750 850 ±2500 1550
2.5. Kabelin metal konstruksiyalarında yaranan
itkilərin hesablanması
Kabelin damarı ilə dəyişən cərəyan axan zaman onun
ətrafında maqnit sahəsi yaranır. Maqnit sahəsinin yaranması
kabeldə aşağıdakı hadisələrin baş verməsinə səbəb olur:
1) səth və yaxınlıq effektləri hesabına cərəyankeçirən da-
marın müqaviməti artır;
2) kabelin metal örtüyündə və polad zirehdə əlavə itkilər
yaranır;
3) kabelin damarına təsir göstərən elektrodinamik
qüvvələr meydana çıxır. Bu qüvvələr həm sabit, həm də
dəyişən cərəyanda baş verir.
Dəyişən cərəyanlarda elektrodinamik qüvvələrin
təsirindən damar titrəməyə uğrayır. Bu isə kabelin mexaniki
dağılmasına səbəb ola bilər. Kabellərin adi iş rejimlərində
elektrodinamik qüvvələrin təsiri çox da böyük olmur. Lakin
59
qısaqapanmalar zamanı bu qüvvələr bəzən minlərlə nyutona
bərabər olur və kabelin mexaniki dağılma təhlükəsi meydana
çıxır.
Elektromaqnit sahə nəzəriyyəsinə görə dəyişən gərgin-
liklərdə keçirici mühit üçün aşağıdakı tənlik alınmışdır:
FjF 0
2 (2.32)
burada F – maqnit və ya elektrik sahəsinin gərginliyi vektoru;
– bucaq tezliyi;
– mühitin nisbi maqnit nüfuzluğu;
0 – boşluğun nisbi maqnit nüfuzluğu,
0 =4 ·10-7
Hn/m;
– mühitin elektrik keçiriciliyidir.
Bu tənliyin həlli ancaq sadə hallar üçün, məsələn,
koaksial kabellər hesablanan zaman mümkündür. (2.32)
tənliyinin analizi göstərir ki, cərəyanın naqildə
paylamnası 0k kəmiyyətindən asılıdır.( k-nın vahidi
1m -dir).
Əgər naqilin səthindən elektromaqnit dalğalar onun
mərkəzinə doğru k/20 qədər daxil olarsa, elektromaqnit
dalğalarının amplitudu 72,e qədər azalır. 0 kəmiyyəti şərti
olaraq, elektromaqnit dalğalarının daxilolma dərinliyi adlanır.
Məlum olduğu kimi, dəyişən cərəyanlarda damarın
müqaviməti həmin damarın sabit cərəyandakı müqavimətinə
nisbətən böyük olur. Damarın müqavimətinin böyüməsinə sə-
bəb səth və yaxınlıq effektləridir. Damarın dəyişən cərəyandakı
müqavimətinin ( ~dR ) sabit cərəyandakı müqavimətinə ( dR )
nisbətini səth ( e.sy ) və yaxınlıq ( e.yy ) effekti əmsalları ilə
göstərmək olar:
60
e.ye.s
d
~d yy1R
R
(2.33)
Damarın sabit cərəyandakı müqaviməti aşağıdakı
düsturla hesablanır:
F
kTR d
d020 1201
(2.34)
burada 20 – damarın materialının 200C-də xüsusi həcmi mü-
qaviməti;
– müqavimətin temperatur əmsalı;
dT – damarın buraxılabilən işçi temperaturu;
F – damarın en kəsik sahəsi;
0k – burulma hesabına damarın uzunluğunun dəyişmə-
sini nəzərə alan əmsaldır, 0k = 0,03 qəbul edilir.
Naqilin məxsusi maqnit sahəsinin təsirindən cərəyanın
onun səthinə doğru sıxlaşdırılması səth effekti hadisəsi adlanır.
Bunun nəticəsində naqilin cərəyan keçirmədə iştirak edən en
kəsik sahəsi azaldığına görə onun müqaviməti sabit cərəyana
nisbətən artır.
Əgər iki kabel xətti bir-birinə yaxın yerləşərsə, kabellərdən
birinin maqnit sahəsi ikinci kabelə (və ya əksinə) təsir göstərir
(şəkil 2.7). Bu hadisə yaxınlıq effekti adlanır. Kabellər
arasındakı məsafə azaldıqca, yaxınlıq effekti hadisəsi də
güclənir. Bu effektin təsirindən kabellərdə cərəyan qeyri-
bərabər paylanır və bu da onun müqavimətinin böyüməsinə
səbəb olur.
Tutaq ki, a naqilindən cərəyan axır və onun ətrafında
maqnit sahəsi yaranır. Həmin naqilin maqnit sahəsi b naqilini
kəsərək onda burulğan cərəyanlar əmələ gətirir. Naqilin bir
üzündə burulğan cərəyanların istiqaməti əsas cərəyanın
61
Şəkil 2.7. Yaxınlıq effektinin təsiri
istiqaməti ilə eyni olur. Digər üzündə isə onun əksinə
yönəlir,nəticədə bir üzdə cərəyanın sıxlığı böyük, ikinci üzdə
isə kiçik olur. Beləliklə, cərəyan qeyri-bərabər paylandığına
görə naqilin müqaviməti artır. Səth effektinin intensivliyi
cərəyanın tezliyindən, yaxınlıq effektinin intensivliyi isə
naqillərin mərkəzləri arasındakı məsafədən asılıdır. Səth effekti
)( .esy və yaxınlıq effekti əmsallarını )( .eyy təyin etmək üçün x
parametrindən istifadə edilir və o, aşağıdakı kimi təyin olunur:
2
dkdx (2.35)
burada dd – damarın diametridir.
Damarın sabit cərəyandakı müqaviməti 2
4
d
dd
R
-a
bərabərdir. Buradan dd -ı tapıb (2.35)-də nəzərə alsaq, x para-
metrini aşağıdakı kimi təyin etmək olar:
62
dR
fx 02
(2.36)
burada f – cərəyanın tezliyidir.
(2.36) düsturu ancaq birnaqilli damarlar üçün doğrudur.
Əgər cərəyankeçirən damar bir çox naqillərdən
burularsa, bu zaman x parametri qiymətcə böyüyür.
Çoxməftilliliyə görə x parametrinin qiymətinin böyüməsi
b əmsalı ilə nəzərə alınır. b əmsalını nəzərə almaqla x
parametri aşağıdakı kimi hesablanır:
dR
bf,x 310591 (2.37)
Burada b damarın çoxməftilli olduğunu göstərir (o isə
həmişə 1b olur) və onun qiyməti cədvəl 2.3-dən seçilir.
(2.37)-də dR -in vahidi Om/m götürülür.
Cədvəl 2.3. Müxtəlif konstruksiyalar üçün b əmsalının
qiyməti
Damarın konstruksiyası b əmsalının qiyməti
Səth effekti Yaxınlıq effekti
Burulmuş dairə və sektor formalı
damarlar 1 0,8
Bir-birindən izoləedilmiş sektor
və ya seqmentlərdən təşkil edil-
miş dairəvi bütöv və içiboş
damarlar:
4 seqmentdən
6 seqmentdən
0,435
0,39
0,37
–
İçiboş damarlar
2
2
kd
kd
kd
kd
dd
dd
dd
ddb
( kd – damardakı kanalın diametridir)
63
Əgər səth effektinin intensivliyi az olarsa, onda o, x
para-metrinə görə aşağıdakı kimi təyin edilir:
)x,(
xy e.s 4
4
80192 (2.38)
Bu ifadə 82,x qiymətləri üçün doğrudur.
Yaxınlıq effekti əmsalı aşağıdakı kimi təyin edilir:
22
3120270
181
S
d,
,y
,
S
dyy d
e.s
de.se.y (2.39)
burada e.sy – (2.37) və (2.38) düsturlarının köməyi ilə tapılır,
lakin burada b -nin qiyməti yaxınlıq effekti üçün
götürülür;
S – damarların mərkəzləri arasındakı məsafədir.
Əgər kabel polad zirehə malik olarsa və ya polad boru-
larda yerləşdirilərsə, eyy . və esy . -nin qiyməti 1,7 dəfə çox
götürülür, çünki maqnit sahəsinin təsirindən həm zirehdə, həm
də polad borularda əlavə itkilər yaranır. Adi konstruksiyaya
malik kabellərdə səth və yaxınlıq effekti, adətən, en kəsik
sahəsi 300 mm2-dən böyük olan kabellərdə özünü biruzə verir.
Misal 2.6. En kəsik sahəsi 8·10–4
mm2 olan kabelin mis
damarının dəyişən cərəyandakı müqavimətini tapmalı. Damarın işçi
temperaturu 650C, onlar arasındakı məsafə isə 97,18·10
–3 m -dir.
Damarın dəyişən cərəyandakı müqaviməti (2.33) düsturu ilə
hesablanır:
de.ye.s~d RyyR 1
Əvvəlcə damarın sabit cərəyandakı müqavimətini (2.34)
düsturu vasitəsilə təyin edirik:
64
4
38
108
20651093311072411031
,,,dR
m
Om,
,,, 4
4
8
102640108
17711072411031
(2.37) və (2.38) düsturlarından istifadə edərək aşağıdakıları
təyin edirik:
441102640
43505010591
4
3 ,,
,,.
esx
0220443192
34
44180192
4414
4
,,
,
,,
,.
esy
Yaxınlıq effekti əmsalını (2.37) və (2.39) düsturları vasitəsilə
hesablayırıq:
331102640
3705010591
4
3 ,,
,,.
eyx
016105032192
1293
33180192
3314
4
,,
,
,,
,/
.
esy
0087801397
2353120
27001610
181
1897
23501610
22
,,
,,
,,
,
,
,,y e.y
0307801102640008780002201 4 ,,,,RR d~d
mOm /, 4102720
Kabel xəttinə şərti olaraq hava transformatoru kimi
baxmaq olar. Bu halda transformatorun birinci tərəf dolağını
cərəyankeçirən damar, ikinci tərəf dolağını isə metal örtük
təşkil edir. Əgər metal örtüklər ancaq bir tərəfdən qapanıb,
yerlə əlaqələndirilərsə, kabel xəttinin əks ucunda damarlardan
axan cərəyanın qiymətinə və xəttin uzunluğuna mütənasib olan
gərginlik yaranır. 1 km uzunluqda bu gərginliyin qiyməti bəzən
100 V-larla olur. Xəttin ikinci tərəfində gərginliyin yaranması
65
xoşagəlməz haldır və bunu aradan qaldırmaq üçün metal
ekranları (örtükləri) hər iki tərəfdən qapayıb, yerlə
əlaqələndirmək lazımdır. Lakin bu halda metal örtüklərdən,
damardan axan cərəyanın 20–80%- inə bərabər olan cərəyan
axır. Bu cərəyanın təsirindən metal örtüklərdə enerji itkisi
meydana çıxır. Enerji itkisinin hesablanması böyük praktiki
əhəmiyyət kəsb edir.
Kabellərin metal örtüklərində baş verən elektromaqnit
proseslərini bir fazlı xəttin misalında nəzərdən keçirək
(şəkil 2.8).
Şəkil 2.8. Birdamarlı iki kabelin maqnit sahəsi
1-ci kabeldən axan cərəyan hesabına maqnit sahəsi
yaranır. Bu maqnit sahəcinin sahə gərginliyi konsentrik
66
çevrələr boyunca paylanır və tam cərəyan qanununa görə
aşağıdakı kimi təyin edilir:
r2
IH 0
(2.40)
burada H – maqnit sahə gərginliyi;
I– cərəyan;
0 – boşluğun maqnit nüfuzluğudur.
Kabelin örtükləri qapalı olduqda 2-ci kabelin örtüyü ilə
də bərabərləşdirici cərəyan axır və örtüyün vahid uzunluğunda
müəyyən bir orta EHQ yaranır. Bu EHQ-nin qiymətini 2-ci
kabelin oxu ilə 1-ci kabelin örtüyü arasında yaranan maqnit
selinin köməyilə hesablamaq olar:
r
S
rr
SnI
r
drI
ю
юр
2200 (2.41)
burada rrю – örtüyün orta radiusudur.
Birinci kabelin damarı ilə onun metal örtüyü arasında
yaranan maqnit sahəsi, kabelin metal örtüklərindən təşkil
olunmuş konturu kəsmədiyindən hesabat zamanı həmin maqnit
sahəsi nəzərə alınmır.
Polad zirehdən başqa yerdə qalan bütün materiallar
üçün nisbi maqnit nüfuzluğu 1 olduğundan, (2.41)
düsturunu aşağıdakı şəkildə yazmaq olar, bu halda
const qəbul edilir:
zir
r
zirzir
zir zirzir
r
r
r
r
S
rr
drI
r
drI
r
drI
ю
222
000 (2.42)
67
burada zirr – zirehin daxili radiusu;
zir – zirehin qalınlığıdır.
(2.42) ifadəsində qruplaşdırma aparsaq aşağıdakı alınar:
zir
zir
zirzirr
zir
rnI
r
Sn
r
rnI 1
22
00
ю
(2.43)
zirzir r olduğundan (2.43) düsturunu aşağıdakı
şəkildə yazmaq olar:
zir
zir
rr
Sn
I
юр
20 (2.44)
Deməli, maqnit selinin qiyməti zirehin daxili radiusu,
materialı və qalınlığından asılıdır.
1-ci kabelin damarı ilə 1 və 2-ci metal örtüklərindən
ibarət kontur arasında qarşılıqlı induksiya meydana çıxır,
həmin qarşılıqlı induksiya əmsalı aşağıdakı kimi təyin edilir:
zir
zir
rr
Sn
IM
юр
2
0 (2.45)
Örtüklərdən axan cərəyanı təyin etmək üçün aşağıdakı
ifadəni yazmaq olar:
MjR
MjII
юр
юр (2.46)
burada юрR – kabelin vahid uzunluğunda örtüyün müqavimə-
tidir.
68
Örtükdən axan cərəyanın modulu isə
22MR
MII
юр
юр
(2.47)
Örtükdə yaranan itkilərin damarda yaranan itkilərə
nisbəti:
~d~d R
Rm
RI
RIy юрюр
юр
2
2
2
юр (2.48)
burada m2
– riyazi əvəzləmədir:
22
2
2
MR
Mm
юр
(2.49)
Yuxarıdakılara analoji olaraq üçfazlı xətlərdəki itkiləri
hesablamaq üçün də ifadələr almaq mümkündür.
Əgər kabellər bərabərtərəfli üçbucağın təpələrində
yerləşdirilərsə (2.48) ifadəsindən istifadə etmək olar.
Üç kabel bir müstəvi üzərində bir-birinə paralel
yerləşərsə, o zaman hər üç kabel üçün m ifadəsi müxtəlif olur.
Yəni, ortada yerləşmiş kabel üçün
1
12
2
2
Q
m (2.50)
kənarda yerləşmiş kabellər üçün isə:
114
432322
222
31
QP
QPQPm , (2.51)
69
burada
1MM
RP
юр ;
31M
M
RQ
юр ; m/Hn,M 7
1 10381
Ortadakı kabel üçün örtükdəki itki əmsalı aşağıdakı
kimi hesablanır:
21
1
QR
Ry
~d юр
юр.2 (2.52)
Kənarda yerləşmiş kabellərdə örtükdəki itki əmsallarını
hesablamaq üçün isə aşağıdakı düsturdan istifadə etmək olar:
114
432322
22
QP
QPQP
R
Ry
~d
юрюр.1,3 (2.53)
Misal 2.7. 220 kV gərginlikli 550 mm2 en kəsik sahəli üçfazlı
yağladoldurulmuş kabel bir-birindən S =200 mm məsafədə bir
müstəvi üzərində yerləşmişdir. Metal örtüyün qalınlığı юр =2,5 mm,
kabelin xarici diametri isə 82 mm-dir. Metal örtükdəki itki əmsalını
təyin etməli.
1.Qurğuşun örtüyün müqavimətini təyin edək. Öncə
qurğuşun örtüyün en kəsik sahəsini hesablayırıq:
24622 102861077824
m,Q
юр
Örtüyün temperaturunu 450С qəbul edirik.
m
Om,,
,
,,
QR 4
4
8
107531110286
10421204500401
юр
юр
юр
70
юр -yün qiymətini müxtəlif ədəbiyyatlardakı cədvəllərdən
götürürük.
2. Damarın sabit cərəyana göstərdiyi müqaviməti
hesablayırıq:
m
Om,,
,,T,
Q,R dd
5
6
8
20 1026420110550
1072410312000401031
3. yör –ü hesablayırıq:
m
Hnn
r
SnM 7
9
0 10923979
2200
2
104
2
,,юр
m
Hn,M 7
1 10381
222
1038110923143
1057377
4
1
,,,,
,,юр
MM
RP
682
3
1038110923143
10753
3
77
6
1
,,
,,
,юр
MM
RQ
0716821
1
10264
10753
1
125
4
22 ,,,
,
~
юр.юр
QR
Ry
d
168212224
468222273126823222
10264
10753
114
4323
22
22
5
4
22
22
,,
,,,,,
,
,
QP
QPQP
R
Ry
~d
юрюр.1,3
71
.1,3юрy -ün ifadəsindəki kəsrin sürətində kökün əvvəlində olan
± işarəsinin ” + “ halında юр.1,3ó = 2,27; ” – “halında isə юр.1,3ó =
2,54 alırıq.
Metal hissələrdə yaranan itkilər hesablanan zaman kabel
xəttinin induktivliyini də nəzərə almaq lazımdır.
Örtükdəki itkilər və xətdəki gərginlik düşgüsü MR /юр
nisbətindən asılıdır. Buna görə də (2.91) ifadəsini başqa şəkildə də
yazmaq olar:
21
1
M/RR
Ry
~d юр
юрюр
(2.54)
Əgər 1MR /юр olarsa (2.54) ifadəsi maksimum olur.
Bu halda ~dR/Ry 2юрюр vahiddən çox-çox böyük ola bilər.
1MR /юр olduqda isə
~dRR
)M(y
юр
юр
2 (2.55)
Adi konstruksiyalı kabellərdə M və ~dR , юрR -yə
nisbətən çox kiçik olur və örtükdəki itkilər təxmini olaraq
qarşılıqlı induktivliyə mütənasibdir.
Kabellər arasındakı məsafə artdıqca M artır. Odur ki,
örtükdəki itkiləri azaltmaq üçün kabelləri biri-birinə yaxın
yerləşdirmək lazımdır. Lakin bu halda kabeldə ayrılan istiliyin
ötürülməsi çətinləşir. Buna görə də hər bir konkret hal üçün
kabellər arasındakı optimal məsafə hesablanmalıdır.
72
2.6. Güc kabellərinin elektrik parametrlərinin hesabı
İzolyasiyanın müqaviməti aşağıdakı düsturla hesablanır:
1
2
2 r
rnR v
iz
(2.56)
burada v – izolyasiyanın xüsusi həcmi müqaviməti,
(tikilmiş polietilen üçün mOmv 16101
qəbul edilə bilər);
– kabelin uzunluğu, m1 ;
2r – izolyasiyanın radiusu, mm;
1r – damarın səthindəki ekranın radiusudur,
mm.
Kabelin elektrik tutumu aşağıdakı düsturla təyin edilir:
1
2
02
r
rn
C
(2.57)
burada – izolyasiyanın dielektrik nüfuzluğu, tikilmiş
polietilen üçün 3,2 dəbul edirik;
0 – dielektrik sabiti, mF /1085,8 12
0
;
– kabelin uzunluğudur.
73
Metal örtüklər (ekranlar) yerləqapanan hal üçün damarın
induktivliyi aşağıdakı kimi hesablanır:
2
1
2 0
0
z
z
rr
hnL
(2.58)
burada h – damarın mərkəzləri arasındakı məsafə, mm;
0r – damarın radiusu, mm;
z – polad zirehin qalınlığı, mm;
zr – kabelin polad zirehlə birlikdə radiusu, mm;
– zirehin materialının maqnit nüfuzluğudur.
Misal üçün, seçilmiş konstruksiyada zireh olmadığından
(3.34) aşağıdakı şəkilə düşür:
2
1
2 0
0
r
hnL
(2.59)
İzolyasiyada yaranan dielektrik itkiləri.
Elektrik sahəsində kabelin izolyasiyasında müəyyən
qədər enerji səpələnir, yəni dielektrik itkisi yaranır. Dielektrik
itkiləri kabeldə əlavə istilik mənbəyi hesab olunur, səpələnən
enerji istiliyə çevrilir və izolyasiyanın temperaturu yüksəlir.
Dielektrik itkiləri kabellər vasitəsilə ötürülən yük cərəyanını
məhdudlaşdıran səbəblərdən biridir. Alçaq və orta gərginlik
kabellərində bu itkilərin miqdarı çox kiçik olduğundan, praktiki
hesablamalarda onu nəzərə almamaq olar. Lakin işçi gərginliyi
110 kV və daha yüksək və ifratyüksəkgərginlikli kabellərdə
yük cərəyanı hesablandıqda bu itkilər mütləq nəzərə
alınmalıdır. Dielektrik itkiləri həm sabit həm də dəyişən
gərginliklərdə baş verir. Sabit gərginliklərdə itkilər
izolyasiyanın elektrikkeçiriciliyilə xarakterizə olunur. Müasir
74
izolyasiya materiallarının, o cümlədən tikilmiş polietilenin
xüsusi müqaviməti çox böyük olduğundan )10...10(~ 1615 mOm
keçiriclik itkilərini nəzərə almamaq olar.
Dəyişən gərginliklərdə izolyasiyada yaranan dielektrik
itkiləri aşağıdakı düsturla hesablanır:
CtgUP fd
2 (2.60)
Burada uf - kabelin nominal faz gərginliyi;
ω- bucaq tezliyi, ω=2πf (f- cərəyanın
tezliyi, hs);
C- kabelin tutumu, F
tgδ- dielektrik itki bucağının tangensi
75
3. KABELLƏRİN İSTİLİK HESABI
3.1. Kabeldə baş verən istilik prosesləri və
istilik hesabı haqqında ümumi məlumat
İstismar vaxtı baş verən istilik prosesləri nəticəsində
kabellər müəyyən qədər qızır. Kabel xətlərinin etibarlı işinə və
istismar müddətinə qızma prosesinin təsiri çox böyükdür. Ona
görə də, kabellərdə istilik proseslərinin öyrənilməsi vacib
məsələlərdən biridir.
Kabellərin qızma prosesi yüklənmə dərəcəsindən
asılıdır və onun daxilində istiliyin paylanması Furye qanunu ilə
xarakterizə olunur. Kabelin hər hansı bir nöqtəsində
temperaturu hesablamaq üçün Puasson və ya Laplas tənliklərini
həll etmək lazımdır.
Istismar zamanı kabel xətlərinə qoşulan yükün qiyməti
sabit qalarsa, kabeldə stasionar istilik sahəsi yaranar. Bu halda
izolyasiyanın hər hansı bir nöqtəsinin temperaturu )(T üçün
Puasson tənliyini yaza bilərik:
0q
T2
(3.1)
burada q – vahid zamanda izolyasiyanın vahid həcmində ayrı-
lan istiliyin miqdarı;
– izolyasiyanın istilikkeçirmə əmsalı;
2 – Laplas operatorudur.
Kabellərdə dəyişən qiymətli yüklənmə zamanı keçid
istilik prosesləri üçün aşağıdakı tənlik doğrudur:
t
T
a
qT
12 (3.2)
76
burada ,C
a
C – izolyasiyanın vahid həcminin istilik tutu-
mudur.
Birdamarlı kabellərdə istilik sahəsi, ancaq kabelin radi-
usundan asılı olaraq dəyişir, yəni
r
Tr
rrT
12 (3.3)
Əgər izolyasiyada istilik ayrılmazsa, istilik sahəsi üçün
Laplas tənliyi doğrudur:
0T2 (3.4)
Bir qayda olaraq, kabelin metal örtüyünün hər bir
nöqtəsində temperaturu sabit qəbul etmək olar. Əgər izolyasiya
istilik mənbəyinə malik olmazsa, qapalı S səthinin daxilində
ayrılan istiliyin miqdarı aşağıdakı kimi olacaqdır:
S
QdSq (3.5)
burada Q – qapalı S səthi ilə məhdudlaşan həcmdə ayrılan isti-
liyin ümumi miqdarıdır.
S səthini konsentrik silindr şəklində seçək və fərz edək
ki, həmin səth kabelin vahid uzunluğunu təşkil edir. Bu hal
üçün (3.5) tənliyinin həlli aşağıdakı kimi olacaqdır:
r
P
r
d
2
(3.6)
burada dP – damarda yaranan itkilər;
77
dT – damarın temperaturu;
юрT – örtüyün temperaturu;
– damarla örtük arasındakı temperatur fərqidir,
yəni юрTTd .
const qəbul edib, (3.6) tənliyini inteqrallasaq alarıq:
izdd
d SPr
Rn
P
0
2
(3.7)
burada R – kabelin izolyasiyadan sonrakı radiusu;
0r – damarın radiusu;
izS – kabelin vahid uzunluğunun istilk müqavimətidir
və aşağıdakı kimi təyin edilir:
0r
RnSiz
2
1 (3.8)
Kabellər vasitəsilə ötürülən gücün miqdarı
cərəyankeçirən damarın və izolyasiyanın temperaturlarının
buraxılabilən qiymətindən asılıdır. Bundan başqa, ətraf mühitlə
kabelin səthinin istilik mübadiləsini də nəzərə almaq lazımdır.
Kabel qızan zaman onun izolyasiyasında köhnəlmə prosesi
sürətlənir. Zaman keçdikcə izolyasiyanın həm mexaniki, həm
də dielektrik xarak-teristikaları korlanır. Buna görə də hər bir
kabel üçün, onun izolyasiyasının növündən asılı olaraq,
temperaturun buraxılabilən qiyməti müəyyənləşdirilir (cədvəl
3.1).
Kabelin temperaturu damardan axan cərəyanın
qiymətindən asılıdır. Cərəyanın qiyməti elə seçilməlidir ki,
kabeldə temperatur təyin olunmuş qiymətdən böyük olmasın.
Buna görə də istilik hesabının əsas məqsədi cərəyanın
buraxılabilən qiymətini təyin etməkdir. Kabeldə ən yüksək
78
temperatur onun damarında və izolyasiyanın damara yaxın
qatlarında olur. Buna görə də istilik hesabı damarın
buraxılabilən temperaturu nəzərə alınmaqla tapılır.
Cərəyanı hesablamaq üçün kabelin istismarı zamanı
bütün istilik mənbələrini, onun elementlərinin və ətraf mühitin
istilik müqavimətlərini nəzərə almaq lazımdır.
Sabit cərəyan kabellərində istilik mənbəyi damarda
yaranan itkilərdir )( dP .
Yüksəkgərginlikli dəyişən cərəyan kabellərində isə da-
mardakı itkilərdən başqa dielektrikdə )( izP , metal örtükdə
( юрP ), ekranda )( ekP və zirehdə yaranan itkilər də nəzərə alın-
malıdır.
Bu halda (3.7) tənliyinə analoji olaraq damarın tempe-
raturunu təyin etmək üçün aşağıdakı sadələşdirilmiş tənlikdən
istifadə etmək olar:
0юр TSSPSP
PT kiziz
dd 02
(3.9)
burada 0T – ətraf mühitin temperaturu;
izP – izolyasiyada yaranan dielektrik itkiləri;
kP – kabeldə yaranan ümumi itkilər;
юрS – mühafizə örtüyünün istilik müqaviməti;
0S – ətraf mühitin istilik müqavimətidir.
Kabeldən keçən cərəyanı təyin etmək üçün,
ümumiyyətlə, istilik prosesləri üçün “Om qanunundan” istifadə
edərək istilik balansı tənliyini yazmaq lazımdır. Qərarlamış
istilik prosesi üçün Om qanununu aşağıdakı şəkildə yazmaq
olar:
SP (3.10)
79
burada – kabelin və ətraf mühitin temperaturları arasındakı
fərq, oC ;
P – izotermik səthlərdən keçən istilik seli, Vt;
S – kabelin elementinin və ətraf mühitin istilik
müqavimətləridir, Vt
mK .
«İstilik Om qanunu» anlayışı elektrik sahələrinə analo-
jidir, yəni qərarlaşmış istilik rejimində kabeldə istilik selinin və
temperaturun, eləcə də elektrik dövrəsində gərginliyin və cərə-
yanın paylanması qanununa tabedir ( R~S;I~P;U~ ).
Kabelin istilik hesabı üçün aşağıdakı kəmiyyətlər tapıl-
malıdır:
1) damarda, metal örtükdə və izolyasiyada yaranan itkilər
)P,P,P( izd юр ;
2) izolyasiyanın və kabelın mühafizə örtüyünün istilik
müqavimətləri;
3) kabeli əhatə edən mühitin istilik müqaviməti.
Damarda yaranan itkilər aşağıdakı kimi təyin edilir:
2IRP dd ~ (3.11)
burada I – kabelin damarından axan cərəyan;
~dR – dəyişən cərəyanda kabelin damarının müqaviməti
olub səth və yaxınlıq effektləri nəzərə alınmaqla
(2.33) düsturu vasitəsilə hesablanır.
İşçi gərginliyinin qiyməti 35 kV və ondan yuxarı olan
kabellərdə izolyasiyada yaranan dielektrik itkiləri buraxılabilən
cərəyanın qiymətinə böyük təsir göstərir.
Dielektrik itkiləri (2.60) düsturu ilə hesablanır:
Metal örtükdə yaranan itkilər üçün yazmaq olar:
юрюр yPP d (3.12)
80
3.2. Kabeli əhatə edən mühitin istilik müqaviməti
Kabeli əhatə edən mühitin istilik müqavimətinin qızma
prosesinə təsiri böyükdür. Odur ki, istilik hesabında bu
müqavimətlərin düzgün hesablanması vacib məsələdir.
Ətraf mühitin istilik müqaviməti kabel xəttinin çəkilmə
şəraitindən asılıdır. Kabel xətti suda və nəm torpaqda yerləşən
zaman istilik müqavimətinin qiyməti çox kiçik, xüsusi
bloklarda, kanalda və havada yerləşdikdə isə böyük olur.
Ətraf mühitin istilik müqaviməti kabelin xarici
diametrindən və səthinin temperaturundan asılıdır. Havada
yerləşdikdə isə onun səthinin rəngindən və vəziyyətindən də
asılı olur, çünki bu halda konveksiya yolu ilə yanaşı istilik
şüalanma ilə də ötürülür. Bir qayda olaraq, havada yerləşən
kabelin soyudulması yer altında yerləşdirilmiş kabelin
soyudulmasına nisbətən az effektlidir. İşçi gərginliyi 10 kV-a
qədər olan kabellər havada yerləşən zaman (yer altında
yerləşməyə nisbətən) buraxılabilən cərəyanın qiyməti 20 –
30% kiçik qəbul edilir.
Bir neçə hal üçün ətraf mühitin istilik müqavimətinin
hesablanmasını nəzərdən keçirək.
3.2.1. Kabel havada yerləşən zaman mühitin
istilik müqavimətinin hesablanması
Kabelin səthindən istiliyin konvektiv istilikötürmə vasi-
təsilə havaya verilməsi, kriterial tənliklərin köməyilə hesablana
bilər. Bu məqsədlə Nusselt )(Nu , Prandtl (Pr ) və Qrasqof (Gr)
kriteriyalarından istifadə olunur.
Nusselt kriteriyası ilə konvektiv istilikötürmə əmsalı h
arasındakı aşağıdakı əlaqə mövcuddur:
hdNu (3.13)
81
burada d – kabelin xarici diametri;
– havanın orta temperatutunda onun istilikkeçirmə
əmsalıdır.
Sərbəst konveksiyada Nu kriteriyası təxmini olaraq
aşa-ğıdakı ifadə ilə hesablanır:
nPrGrcNu )( (3.14)
burada c və n – sabit əmsallar;
Pr – Prandtl kriteriyası, hava üçün 720,Pr ;
Gr – Qrasqof kriteriyasıdır və aşağıdakı düsturla
hesablanır:
2
3
sgdGr (3.15)
burada s – kabelin səthi ilə ətraf mühitin temperaturları arasın-
dakı fərq;
g – sərbəst düşmə təcili;
– havanın kinematik özlülüyü;
– havanın istilik genişlənmə əmsalıdır, orT
1 ( orT –
mütləq orta temperaturdur, 20 /TT sor ).
Gr·Pr hasilindən asılı olaraq c və n -nin qiymətləri
cədvəl 3.1-dən götürülür.
Cədvəl 3.1. c və n parametrlərinin qiymətləri
Gr·Pr c n Gr·Pr c n
10–4 ÷10
–3 0,5 0 5·102÷2·107 0,54 1/4
10–3÷5·10
2 1,18 1/8 2·107÷1013 0,135 1/3
82
Havanın bəzi parametrləri cədvəl 3.2-də verilmişdir.
Cədvəl 3.2. Quru havanın bəzi parametrlərinin onun
temperaturundan asılılığı
CTor
0, 10 20 30 40 50 60
Km
Vt
,210 2,50 2,59
2,67 2,75
2,82
2,89
san
m,
2610
14,16
15,06
16,00
16,96
17,95
18,97
(3.14)-dən Nu kriteriyasının qiymətini (3.13)-də nəzərə
alsaq, istilikötürmə əmsalı h-ı hesablaya bilərik.
Konveksiya vasitəsilə ötürülən istiliyin miqdarı
aşağıdakı düsturla təyin edilir:
sk dhP (3.16)
Qeyd olunduğu kimi, kabel havada yerləşdikdə
şüalanma yolu ilə istilikötürmə nəzərə çarpacaq dərəcədə ola
bilər.
Kabelin vahid uzunluğundan şüalanma yolu ilə vahid
zamanda ötürülən istilik Stefan-Bolstman tənliyi vasitəsilə
hesablanır:
)( 4
0
4
s0s TTcdP ш (3.17)
burada 0c – mütləq qara cəthin şüalanma sabiti,
0c =5,7·10–8
42 Km
Vt
;
s – kabelin cəthinin qaralıq əmsalı;
sT və 0T – kabelin səthinin və ətraf mühitin mütləq
83
temperaturlarıdır.
Nəhayət, tam istilikötürmə üçün yazmaq olar:
)TT(cddhP 4
0
4
s0ss (3.18)
Kabelin səthi ilə havanın temperaturları arasındakı fərq:
PSTT hs0r ю (3.19)
burada hS – havanın istilik müqavimətidir.
(3.18) və (3.19) ifadələrindən havanın istilik
müqavimətini təyin etmək olar:
)ch(dP
Ss
sh
0
1
(3.20)
burada
0
3
0
4
0
4 64
TT
TT s
s
s
.
Misal 3.1. Xarici diametri md 2105 olan havada
yerləşmiş plastik kütlə örtüklü kabel üçün havanın istilik
müqavimətini hesablamalı. Kabeli əhatə edən havanın
temperaturu 0T 25 ºC- dir.
Fərz edək ki, kabelin səthi ilə ətraf mühitin temperaturu
arasındakı fərq 20 º C-dir.
Havanın istilik genişlənmə əmsalını hesablayıb Qrasqof
kriteriyasını (3.33) düsturu vasitəsilə təyin edirik:
22025273
11
/Tor
84
5
26
3
10513
1006152
2025273
20050819
,
,
,,Gr
Nusselt kriteriyasını (3.14) düsturundan tapırıq. Baxılan hal
üçün ;,540c 4
1n qəbul edirik:
121210720540 4
15 ,,,Nu
İstilikötürmə əmsalı (3.13) düsturundan təyin edilir.
Km
Vt,
,
,,
dNuh
546050
107219
2
(3.20)-dən -nı hesablayırıq:
38
44
1017120
252732025273K,
800 , qəbul edib və h -ın qiymətlərini (3.20)
düsturunda yerinə yazsaq, istilik müqaviməti üçün alarıq:
Vt
mK,
,,,,,,Sh
540
10171107580546050143
188
Müxtəlif növ xarici mühafizə örtüyünə malik kabellər üçün
9500 , , çılpaq qurğuşun və ya alüminium örtüklü kabellər
üçün isə 50200 ,, intervalında olur.
Bəzi hallarda (yüksək dəqiqlik tələb olunmadıqda)
kabeli əhatə edən havanın istilik müqavimətini hesablamaq
üçün aşağıdakı düsturdan istifadə etmək daha əlverişlidir:
d
ASh
(3.21)
85
burada A – kabelin səthindən havaya ötürülən istiliyə
göstərilən xüsusi müqavimətdir.
A -nın qiyməti zirehin olub-olmamasından, kabelin dia-
metrindən və onun yüklənmə dərəcəsindən asılı olaraq
Vt
mK,,A
2
120080
intervalında dəyişir.
Bir neçə kabel havada yerləşdirildikdə onlar elə
bərkidilməlidir ki, aralarındakı məsafə kabelin diametrindən
kiçik olmasın. Bu halda kabellərin qarşılıqlı qızması hesabına
cərəyanın qiymətinin azalması cüzi olur. Lakin sex, zavod
şəraitində çoxlu sayda kabellərin bu üsulla, yəni qrup şəklində
çəkilişi əlverişsizdir və çoxlu yer tutur. Odur ki, son zamanlar
kabellər praktiki olaraq qrupda bir-birinə söykənməklə yerləş-
dirilir. Bu halda buraxılabilən cərəyanın qiyməti kiçilir,lakin
kabelin en kəsiyini artırmaqla bu azalma kompensasiya olunur.
Qrup şəklində yerləşdirilmiş kabellərin buraxılabilən
cərəyanı düzəliş əmsalları nəzərə alınmaqla hesablanır:
kIIqr (3.22)
burada I – tək halda yerləşən kabelin buraxılabilən cərəyanı;
k – düzəliş əmsalıdır.
Düzəliş əmsalını hesablamaq üçün bəzi hallarda
aşağıdakı empirik düsturdan istifadə etmək olar:
gm,m
ng
k
3211
1
(3.23)
burada n – qrupdakı kabellərin ümumi sayı;
m – qrupdakı qatların sayıdır (m< 3 olması məsləhətdir).
86
3.2.2. Kabel xüsusi kanallarda və beton bloklarda
yerləşən zaman ətraf mühitin istilik
müqavimətinin hesablanması
Bəzi hallarda kabel xətti yer altında xüsusi beton
bloklarda yerləşdirilir. Kabelin blokda yerləşməsi sxemi
şəkil 3.1-də göstərilmişdir.
Şəkil 3.1. Kabelin yeraltı blokda yerləşmə sxemi
Kabel blokda yerləşdikdə istilik seli əvvəlcə kabelin
səthi ilə blokun divarı arasındakı havanı dəf edərək blokun
divarına, oradan isə torpağa ötürülür. Buna ğörə də blokda
yerləşmiş kabelin tam istilik müqavimətinə üç müqavimətin
ardıcıl birləşməsi kimi baxmaq olar:
tblh0 SSSS (3.24)
burada hS – blokda olan havanın istilik müqavimətidir və
(3.38) və ya (3.39) düsturları vasitəsilə hesablana
bilər;
87
tS – blok yerləşən torpağın istilik müqaviməti;
blS – torpaqda yerləşdirilmiş blokun istilik
müqavimətidir və aşağıdakı kimi təyin edilir:
nn
nnS bl
bl
2 (3.25)
burada bl – blokun xüsusi istilik müqaviməti və
Vt
mK,,bl
0170 ;
BA
HABA
22
422
;
BA
ABA
22
575022
burada A – blokun hündürlüyü;
B – blokun eni;
H – blokun mərkəzindən yerin səthinə qədər olan məsa-
fədir.
Beynəlxalq Elektrotexnika Komissiyasının tövsiyəsinə
əsasən kabelin səthilə blokun divarı arasındakı hava qatının
istilik müqavimətini aşağıdakı empirik düstur vasitəsilə
hesablamaq olar:
ekvDYV,
US
101 (3.26)
burada U, V və Y – sabit parametrlər (çəkiliş şəraitindən asılı
olaraq, qiymətləri aşağıda verilmişdir);
88
– kabelin səthində blokun (kanal) divarı ara-
sındakı boşluğu dolduran mühitin orta tem-
peraturu, ºC ;
ekvD – qrup halında olan kabelin ekvivalent
diametri (əgər blokda iki və daha çox
kabel olarsa) və ya kabelin xarici
diametridir, sm. Bir blokda yerləşdirilmiş
üç ədəd kabel üçün
kekv d,D 152 (dk – kabelin diametridir).
U, V və Y sabitlərinin qiymətləri
Çəkiliş şəraiti: U V Y
Metallik boru kəmərində 5,2 1,4 0,0011
Havada fibra kanallarında 5,2 0,83 0,006
Betonda fibra kanallarında 5,2 0,91 0,010
Havada asbestsement kanalda 5,2 1,2 0,006
Betonda asbestsement kanalda 5,2 1,1 0,011
3.2.3. Torpağın istilik müqavimətinin hesabı
Kabel xəttinin yer altında yerləşdirilməsinin təxmini
sxemi şəkil 3.2-də verilmişdir.
Kabel xəndəyin dibində yerləşdirilir və onun üstü
yumşaq torpaqla örtülür (torpaq möhkəm kipləşdirilməli-
dir).Torpağın istilik müqaviməti hesablanan zaman kabeldən
ayrılan istilik selinin ancaq yerin səthinə doğru istiqamətləndiyi
və yerin səthinin izotermik səth olduğu qəbul edilir. Bu halda,
elektrik sahəsinə analoji olaraq güzgü əksi üsulundan istifalə
edərək bircinsli torpağın istilik müqaviməti üçün ifadə almaq
olar:
89
Şəkil 3.2. Kabelin yer altında yerləşdirilməsi sxemi:
1–20 və 35 kV gərginlikli kabel; 2–10 kV gərginlikli
kabel; 3 – beton döşəmə; 4 – yumşaq (tökmə) torpaq
1
2
2
kk
tt
R
L
R
LnS
(3.27)
burada t – torpağın xüsusi istilik müqaviməti, Vt
mK ;
L – xəndəyin dərinliyi, m;
kR – kabelin xarici radiusudur.
Xüsusi halda, yəni 10kR
L olduqda torpağın istilik
müqavimətini aşağıdakı düstur vasitəsilə kifayət qədər
dəqiqliklə hesablamaq olar:
k
tt
R
LnS
2
2
(3.28)
90
Torpağın istilik müqaviməti kabel vasitəsilə ötürülən
gücün qiymətinə böyük təsir göstərir. Məsələn, torpağın xüsusi
istilik müqavimətinin 21, -dən Vt
mK 50, -a qədər azalması yağ-
ladoldurulmuş kabel vasitəsilə ötürülən gücün təxminən 15 –
23% artırılmasına imkan verir. Buna görə də t -ni dəqiq təyin
etmək üçün kabel xəttinin çəkilişi boyunca torpağın xüsusi
istilik müqavimətini təcrübi yolla təyin etmək məsləhət
görülür. Bundan başqa, xüsusi istilik müqavimətinin dəqiq
təyin olunması və nəzərə alınması kabel xəttinin istismarı
zamanı onun etibarlığı üçün də vacibdir.
Əgər kabel xətti çəkilən torpağın xüsusi istilik
müqaviməti
böyük olarsa, xəndəkdən çıxan torpağın əvəzinə kabelin üstünü
xüsusi “gətirilmiş” torpaq qatışığı ilə (məsələn, tərkibində
təbaşir və kaolin olan qum) örtmək məqsədəuyğundur. Belə
hallarda kabeli əhatə edən mühitin xüsusi istilik müqavimətini
aşağıda göstərilən empirik düsturla hesablamaq olar:
y
x
tttt e
(3.29)
burada t – əsas torpağın xüsusi istilik müqaviməti;
t – gətirilmiş torpağın xüsusi istilik müqaviməti;
x – xəndəyin eni;
y – xüsusi müqaviməti kiçik olan gətirilmiş torpaq qa-
tının xəndəkdəki hündürlüyüdür.
Əgər eyni xəndəkdə bir neçə güc kabelləri yerləşərsə,
ətraf mühitin istilik müqaviməti hesablandıqda kabellərin
istiliyinin birinin digərinə təsiri mütləq nəzərə alınmalıdır.
Ümumi halda, kabellərin yüklənməsi müxtəlif olarsa, hər bir
kabel üçün örtüyün temperaturunun qonşu kabellərin təsirindən
artmasını təyin etmək lazımdır.
91
Kabellər xəndəyin içərisində üçbucağın təpələrində
yerləşdirilərsə, onda istilik müqaviməti aşağıdakı düstur vasi-
təsilə heasblana bilər:
kk
tt
R
Ln
R
LnS 2
2
2
(3.30)
Bu halda L üç kabeldən ibarət kabel qrupunun mərkə-
zindən ölçülür.
3.3. Kabellər üçün buraxılabilən cərəyanın
qiymətinin hesabı
Kabeldə ayrılan istilik selləri, onun və ətraf mühitin
istilik müqavimətləri məlum olduqdan sonra damardan axan
cərəyanı tapmaq olar. Buraxılabilən cərəyanın qiymətini
hesablamaq üçün kabel xəttinin konstruksiyasını və çəkiliş
şəraitini nəzərə almaqla, elektrik sxemlərinə analoji olaraq,
istilik müqavi-mətlərinin və istilik sellərinin (kabeldə yaranan
itkilərin) əvəz sxemini qurmaq lazımdır.
Bu sxemlərin qurulması prinsipi şəkil 3.3-dən aydın
olur. Şəkildə dörd növ kabel xətti üçün istilik əvəz sxemi
göstə-rilmişdir:
a) havada yerləşmiş birdamarlı sabit cərəyan kabeli;
b) havada yerləşmiş birdamarlı dəyişən cərəyan kabeli;
c) polad boruda yerləşdirilmiş üçfazalı yağladoldurulmuş
kabel;
ç) blokda yerləşdirilmiş qurşaq izolyasiyalı üçfazalı kabel
xətti.
Kabelin əvəz sxemi məlum olduqdan sonra istilk
sahələri üçün Om qanunu yazılır və buraxılabilən cərəyanın
qiyməti hesablanır. (3.10) düsturuna görə (şəkil 3.3, a) havada
yerləş-
92
miş sabit cərəyan kabeli üçün « istilik Om qanunu » aşağıdakı
şəkildə yazıla bilər:
)SSS(PTT izddd 00 юр (3.31)
burada dT – damarın buraxılabilən temperaturu;
0T – ətraf mühitin temperaturu;
izS – kabelin vahid uzunluğunda izolyasiyanın istilik
müqaviməti, Vt
mK ;
юрS – kabelin vahid uzunluğunda mühafizə örtüyünün
istilik müqaviməti, Vt
mK ;
0S – kabeli əhatə edən ətraf mühitin istilik müqaviməti-
dir.
Əgər d
2
d RIP olduğunu (3.31) ifadəsində nəzərə
alsaq, birdamarlı sabit cərəyan kabelinin buraxılabilən
cərəyanını aşağıdakı düstur vasitəsilə hesablaya bilərik:
)SSS(R
TTI
izd
d
0
0
юр
(3.32)
burada dR – damarın vahid uzunluğunun sabit cərəyana
göstərdiyi müqavimətidir, ./mOm
Birdamarlı dəyişən cərəyan kabeli üçün (şəkil 3.3, b)
« istilik » Om qanununu aşağıdakı kimi yazmaq olar:
93
Şəkil 3.3 . Müxtəlif konstruksiyalı kabellər üçün istilik əvəz
sxemləri: a – havada yerləşmiş birdamarlı sabit cərəyan ka-
beli; b – havada yerləlmiş birdamarlı dəyişən cərəyan kabeli;
c – polad boruda yerləşmiş yağladoldurulmuş kabel;
ç –blokda yerləşmiş üçfazalı kabel xətti
94
0
000
SSP
SSS
PSSSPTT izizizdd
юрюр
юрюр2 (3.33)
(3.11)-dən dP -ın və (3.12)-dən юрP -yün ifadələrini (3.33)-
də nəzərə alsaq, buraxılabilən cərəyan üçün aşağıdakı tənliyi
yaza bilərik:
0
00
SSySR
SSS
PTT
Iiz~d
izizd
юрюр
юр
1
2 (3.34)
Şəkil 3.3, c-də verilmiş əvəz sxeminə uyğun olaraq yağla-
doldurulmuş kabel üçün Om qanunu aşağıdakı kimi olacaqdır:
byek
yiz
izyizdd
PSSSSSP
SSSS
PSSSSPTT
00
000
юрюр
юрюр
3
32
3 (3.35)
burada yS – kabelin vahid uzunluğunda yağın istilik
müqaviməti, Vt
mK ;
~d
2
d RIP ; dekek PyP və dbb PyP olduğunu (3.35)-da
nəzərə alsaq, buraxılabilən cərəyan üçün aşağıdakı ifadə alınar:
0
00
SSyyySSR
SSSS
PTT
Ibekekyiz~d
yiz
izd
юр
юр
131
32
(3.36)
95
İstilik sahələri üçün Om qanununa görə blokda yerləşmiş
(şəkil 3.3, ç) üçdamarlı kabellər üçün aşağıdakı tənliyi yaza
bilərik:
blhdizdd SSPPSPTT юр30 (3.37)
(3.61)-də (3.11), (3.13) və (3.22)-ni nəzərə alsaq, tənlik
aşağıdakı şəklə düşər:
)SS)(y(PG
PTT hdiz
dd
юр3
2330 (3.38)
Buradan buraxılabilən cərəyan aşağıda göstərilən ifadə vasi-
təsilə hesablana bilər:
юрюр SSyGR
TTI
hiz
~d
d
32
0 (3.39)
burada hS – kabeli əhatə edən havanın istilik müqaviməti;
blS – blokun istilik müqaviməti;
G – baxılan kabelin həndəsi faktorudur.
96
4. XLPE İZOLYASİYALI KABELİN
UZUNÖMÜRLÜLÜK XARAKTERİSTİKALARININ
PROQNAZLAŞDIRILMASI
4.1. İzolyasiyanın köhnəlməsi
Köhnəlmə həm orta, həm də yüksək gərginlik kabellər
üçün vacib amillərdən biridir. Kabellər istismar olunan ilk
vaxtlardan məlum olmuşdur ki, zaman keçdikcə izolyasiya
sisteminin elektrik möhkəmliyi istismar müddətində aşağı
düşür. Bu azalmanın (köhnəlmənin) sürəti elektrik sahə
gərginliyindən, temperaturdan və kabel çəkilən ətraf mühitin
şəraitindən (quru ya nəm mühit) asılıdır.
Kabellərin etibarlı işini uzunömürlülüyünü
qiymətləndirmək üçün izolyasiya sisteminin köhnəlmə
mexanizminin öyrənilməsi çox vacib məsələlərdən biridir.
Vaxt keçdikcə istismar prosesində kabelin işləmə
qabiliyyətinin dəyişməsini qiymətləndirmək üçün kabellərin
sürətli köhnəlmə üsulları işləyib hazırlanmışdır. Qeyd etmək
lazımdır ki, bu sınaqlar kabel xəttinin daxili komponentlərinin
köhnəlmə xarakteristikalarını öyrənmək üçün nəzərdə
tutulmuşdur. İlk növbədə, bu kabelin izolyasiyasına aiddir.
Lakin damar və izolyasiya üzrə ekranların kabelin köhnəlmə
prosesində vacib rol oynadığını nəzərə alaraq onların köhnəlmə
prosesinə təsirlərinin öyrənilməsi tədqiqat işlərinin ayrılmaz
hissəsini təşkil edir.
Kabellərin uzunmüddətli köhnəlmə sınağı, istehsal
zamanı yaranan zədələrin, məsələn, boşluqların, çirkli
hissəciklərin və qeyri-bircinsliklərin (izolyasiya /ekran
sərhəddində) aşkarlanması üçün nəzərdə tutulmamışdır. Bu növ
zədələri aşkarlamaq məqsədilə kabel istismara verilməzdən
öncə zavodda qismi boşalma sınaqları və dəyişən gərginlik
sınaqları aparılır. Köhnəlmə sınaqları isə o məqsədlə aparılır ki,
kabelin nüvəsinə daxil olan polimer izolyasiyasının kabel nəm
97
mühitdə uzun müddət istismar olunduqda kabelin etibarlı
xarakteristikalarını təmin etdiyinə əminlik yaransın.
Tikilmiş polietilen izolyasiyalı kabellərin
köhnəlməsinin əsas mexanizmi izolyasiyada triinqlərin
yaranmasıdır. Triinqyaranma əsas iki şəkildə baş verir. Elektrik
triinqlərinin yaranması-bu adətən, zədələrdən başlayan sürətli
destruksiya mexanizmidir. elektrik triinqləri baş verdikdən
dərhal sonra o vaxta qədər sürətli hərəkət edir ki, bütün
izolyasiya qatını əhatə etsin və kabel xətti yerlə qapansın.
Su triinqləri-bu hadisə izolyasiyanın aşağı sürətli
destruksiyası mexanizmidir və bu prosesdə defektlərdən
başlayır. Su triinqləri yalnız izolyasiyada kifayət qədər nəmlik
olan şəraitdə yaranır və inkişaf edir. Su triinqlərinin inkişafı
üçün uzun müddət, bəzən illər lazımdır. Onlar bəzi şərtlər
daxilində elektrik triinqlərinin yaranmasına gətirib çıxarır və
bu da, izolyasiyanın dağılmasının son mərhələsi hesab olunur.
Hər bir triinq növü izolyasiya sistemində böyük qiymətli lokal
elektrik sahə gərginliyi olmadan baş verə bilməz. Bu lokal
sahələr boşluqlar və ya çirkləndirici hissəciklər tərəfindən
yaradılır və triinqlərin yaranması və inkişafına şərait yaradır.
Triinqlərin növləri şəkil 4.1 və 4.2-də verilmişdir.
Şəkil 4.1. Nal şəkilli çirkli hissəcikdən inkişaf edən su
triinqləri.
98
Şəkil 4.2 Damar üzrə ekrana toxunan su triinqindən
böyüyən elektrik triinqi.
Qeyd etmək laızmdır ki, elektrik sahə gərginliyinin yerli
(lokal) böyüməsi kompleks hadisədir. Sahənin lokal böyüməsi
çirkli hissəciyin dielektrik nüfuzluğunun, elektrik-
keçiriciliyinin, eləcə də onun ölçüləri və formasının
funksiyasıdır. Bir halda ki, köhnəlmə hadisəsi elektrik
potensialı qradiyentinin lokal böyüməsi səbəbindən baş verir,
kabeldə bütün növ çirkli hissəciklərin miqdarını və digər qeyri-
bircinslikləri minimuma endirmək çox vacibdir.
4.2. Orta gərginlik kabellərinin köhnəlmə sınağı
Bir qayda olaraq tikilmiş polietilen izolyasiyalı kabellərin
konstruksiyasında su bloklayıcı baryer kimi metal örtük
nəzərdə tutulmur. Vaxt keçdikcə torpaqda olan nəmlik kiçik
sürtlə xarici polimer örtükdən, ekrandan və izolyasiyanın
yuxarı qatlarından keçərək izolyasiyanın özünə daxil olur.
Nəmlik həmçinin kabelə damardan da daxil ola bilər. Bu
kabelin istehsalında, onun çəkiliş və quraşdırılmasında yol
verilən xətalar nəticəsində baş verə bilər. Əgər sonluq muftalar
düzgün yığılmazsa, istismar prosesində də kabelə nəmlik daxil
99
ola bilər. Nəmliyin damara daxil olmasının və onun damar
boyunca yayılmasının qarşısını almaq məqsədilə çoxməftilli
damarın səthinə subloklayıcı qat sarımaq, ya da damarı bütöv
hazırlamaq lazımdır. Hazırda subloklayıcı komponentlərdən
Şimali Amerikada geniş istifadə olunur və bəzi Avropa elektrik
kompaniyalarında, eləcə də Azərbaycanda tətbiq edilir.
Əksər hallarda kabellərin çəkilişində nəmliyin
izolyasiyaya daxil olması qaçılmaz olduğundan, izolyasiya
kompozisiyası istehsal edən və kabel zavodlarına göndərən
kompaniyaları izolyasiyada çirkli hissəciklərin və qeyri-
bircinsliliyin aradan qaldırılması problemləri üzərində daima
çalışırlar. Bundan başqa, son illərdə su triinqlərinin inkişafına
dayanıqlı izolyasiya komponentləri işlənmişdir. Yuxarıda qeyd
olunan tədbirlərin effektliyini qiymətləndirmək məqsədilə
çoxlu sayda müxtəlif proqramlar işlənmişdir. Bu
proqramlardan istifadə edərək yeni izolyasiya komponentləri,
istehsal texnologiyaları və kabel konstruksiyaları sürətli
yoxlanılır.
BEK ((МЭК) standartında orta gərginlik kabellərində
uzunmüddətli nəm köhnəlmə sınaqlarının aparılması nəzərdə
tutulmur. Bunun əvəzində dəyişən gərginliklərdə qısa müddətli
sınaq tələb olunur. GENELAC və İCEA standartlarında orta
gərginlik kabelləri üçün bir və ya iki illik suda köhnəlmə
sınağı nəzərdə tutulur. Bu sınaqlar kabelin etibarlılığı haqda
qiymətli informasiya əldə etmək baxımından çox faydalıdır.
Sürətli köhnəlmə sınağı bu hadisənin sürətini
qiymətləndirmək üçün nəzərdə tutulur. Belə sınaqlar kabelin
dağılma mexanizminin tədqiqi üçün nəzərdə tutulmasa da
istismar müddətində kabelin özünü aparması haqda geniş
həcmdə informasiya əldə etmək olar. Orta gərginlik
kabellərinin sınağı bir qayda olaraq, qısa sınaq nümunələrində
aparılır, nümunələr içərisində su olan çəndə və ya boruda
yerləşdirilir uzunmüddətli sınaq proqramı yerinə yetirildikdən
sonra köhnəlmə adətən dəyişən gərginlikdə deşilmə sınağının
100
aparılması ilə qiymətləndirilir. Deşilməyə qədər gərginlik ya
fasiləsiz, ya da pilləli qaldırılır.
Köhnəlməyə qarşı nisbətən geniş tətbiq olunan iki
üsuldan birini tətbiq etməklə fiksasiya olunmuş müddətdə
kabelin su triinqinə dayanaqlığı yoxlanılır. Bu üsullar
CENELEK və ANSI/CEAS-97-682 tərəfindən işlənmişdir. Bu
üsulların hər birində sınaq zamanı kabel fiksasiya olunmuş
müddətdə köhnəlməyə məruz qalır, sonra elektrik
möhkəmliyinin dəyişməsini təyin etmək məqsədilə kabellərdə
dəyişən gərginlikdə deşilmə sınağı həyata keçirilir.
Alternativ yanaşma da mövcuddur. Bu halda sahə
intensivliyinin və temperaturun yüksək qiymətlərində
uzunmüddətli köhnəlmə sınağı aparılır. Bu halda köhnəlmənin
intensivliyi hər bir nümunədə deşilməyə qədər keçən vaxt
ölçülməklə təyin edilir. Bu növ sınaq sürətli sınaq adlanır,
resursun təsdiqi (ACLT) üçün aparılır. Belə sınaqlar yeni kabel
materialları, o cümlədən elektrokeçirici materiallar və
layihələndirmə prinsipləri işləndikcə istifadə olunur.
AWTT və İEEE proqramlarında sınağın fiksasiya
olunmuş davamında deşilməyə qədər olan müddət təyin
olunarkən, yüksək temperaturun təsiri nəzərə alınmaqla
yanaşı, yüklənmə tsikli də nəzərdə tutulur. Bu rejim temperatur
qraqyentini təmin edir. Bu hal temperaturun köhnəlməni
sürətləndirməsilə yanaşı, diferensial istilik genişlənməsinin
təsirindən suyun kabelə daxilolma şəraitini yaxşılaşdırır.
CENELEC proqramında temperatur qradiyenti
yaratmaqla köhnəlmənin əlavə olaraq sürətləndirilməsi nəzərdə
tutulmur. Cədvəl 4.1-də orta gərginlik kabellərinin köhnəlmə
sınağının normaları verilmişdir.
Yuxarıda qeyd olunan proqramlarda sürətli köhnəlmə
sınağı kabelin real istismar uzunluğundan çox kiçik olan
nümunələrdə aparılır. Müəyyən olunmuşdur ki, əksər hallarda
laboratoriya şəraitində köhnəlmə sınağının 5 m-dən 10m-ə
qədər olan kabel nümunələrində aparılması daha əlverişlidir.
101
Sınaqlarda qısa nümunələrdən istifadə olunduğuna görə alınmış
nəticələrin real kabel uzunluğuna tətbiq edəndə çox ehtiyatlı
olmaq lazımdır. Cədvəl 4.2-də müxtəlif proqramlar üzrə
sınağın uğurla başa çatması üçün kriteriyalar verilmişdir.
Kabel məhsullarından istifadə edən kompaniyalar üçün
kabellərin köhnəlmə sınağının nəticələrini tələb etmək və
onları təhlilini aparmaq çox vacibdir.
Bu informasiya kabelin həm izolyasiya, həm də
yarımkeçirici ekran materiallarının və bütövlükdə kabelin
xarakteristikaları haqda qiymətli indikator rolunu oynayır.
Elektrik möhkəmliyinin ilkin qiyməti, hazırlanan kabelin
keyfiyyətinin göstəricisi olsa da, onun köhnəlməyə
dayanıqlığını əks etdirmir. Bu zaman qalıq elektrik
möhkəmliyinin və köhnəlmə sürtinin nəzərə alınması
mütləqdir.
Köhnəlmə sınağı aparan tədqiqatçıların böyük hissəsi
onunla razılaşır ki, sınaqdan sonrakı qalıq elektrik möhkəmliyi
kabelin işçi gərginliyindən xeyli böyük (ən azı 8 dəfə)
olmalıdır. Bundan başqa, köhnəlmə sınağının gedişində
elektrik möhkəmliyinin zamandan asılı olaraq hansı sürətlə
azalması da böyük maraq doğurur. Nisbətən qısa müddətdə
elektrik möhkəmliyinin sürətlə azalması izolyasiya sistemində
müəyyən problemlərin olduğuna işarədir. Bu halda izolyasiya
sistemi dəqiq yoxlandıqdan sonra kabel istismara verilə bilər.
Qeyd olunan köhnəlmə sınaqlarının təhlili göstərir ki,
TPE kabellərin uzunömürlülüyünə və istismar
xarakteristikalarına texnoloji amillərin təsirini öyrənmək
məqsədilə bu tip nümunəvi sınaqların aparılması
məqsədəuyğundur.
102
Cədvəl 4.1. Orta gərginlik kabellərinin köhnəlmə sınağı üçün
istifadə olunan proqramlar Standartlar Köhnə
lmə
gərginl
iyi
Köhnəlmə
müddəti
Nümun
ələrin
sayı
Temperat
ur,
Istilik
yüklənmən
in
xarakteri
Kriteriya: qalıq elektrik möhkəmliyi
CENELEC
HD 620
(50hs)
3Uo 360 və 720
gün; 0 və
180 gün bu
müddət
əlavə
informasiya
üçün
istifadə
olunur
6 40 (suda) Sabit
CENELEC
HD 620
(500 ha)
3Uo 3000 saat 6 40 (suda) Sabit
ANSI/ICEA
S-94-649
3Uo 0,120,180,3
60 gün
3 45
(izolyasiy
a üzrə
ekran
suda)
Tsiklik
(həftədə 5
gün)
IEEE
(fiksasiya
olunmuş
köhnəlmə,
IEEE(407-
1998)
3Uo 0,120,240 5 75 (damar
suda) 50
(su)
Tsiklik
(həftədə 7
gün)
Kriteriya: davamlılıq (imtinaya qədər keçən vaxt)
IEEE ACLT
(IEEE 407-
1998)
4Uo Deşilməyə
qədər keçən
müddət
10-12 90,75,60,4
5 (havada
və
damarda)
Tsiklik
(həftədə 7
gün)
103
Cədvəl 4.2. Orta gərginlik kabellərinin köhnəlmə sınağı
proqramları-kriteriyalar sınağın uğurla sona çatması Qalıq elektrik möhkəmliyi
CENELEC HD620
(50hs)
Adi tələblər:
bütün 6(100%)
Nümunələrdə
>14kV/mm
Minimum 4 (66%)
nümunədə >18kV/mm
Minimum 2 (33%)
nümunədə >22kV/mm
Yüksək tələblər:
Bütün 6(100%)
nümunədə>23;
Minimum 4 (66%)
nümunədə >29 kV/mm;
Minimum 2(33%)
nümunədə>35kV
CENELC HD620
(500hs)
Bütün 6(100%) nümunələrdə >14kV/mm
Minimum 4(66%) nümunədə > 18kV/mm
Minimum 2(33%) nümunədə >22kV/mm
ANSI/İCEA S-94-
649
TPE hər üç nümunə
üçün minimum qiymət:
kV/mm
0 gün: 24.4
120 gün: 11.8
180 gün: tələb
olunmur;
360 gün: tələb olunmur
TTPE hər üç nümunə üçün
minmum qiymət: kV/mm
0 gün: 26
120 gün: 26
180 gün: 228
360 gün: 15
IEEE
ACLT(IEEE1407-
1998)
Sınağın hər bir mərhələsində elektrik möhkəmliyinin
alınmış qiymətlərinin müqayisəsi göstərməlidir:
köhnəlmə müddəti artdıqca möhkəmliyin azalması
zəifləyir; köhnəlmə sürəti zəif və stabil olmalıdır.
4.3. Orta gərginlik kabellərinin istismar təcrübəsi.
Bundan əvvəlki alt bölümlərdə kabel konstruksiya-
larının, texnoloji rejimlərin və materialların xarakteristikalarını
öyrənmək üçün laboratoriya sınaqlarının keçirilməsinə aid
proqramlar təhlil olunmuşdur. Ümumi fikir bundan ibarətdir ki,
bu sınaqların tətbiqi bir sıra təkmilləşdirmələrə səbəb
olmuşdur. Bununla yanaşı, təhlillər zamanı iki məsələ açıq
qalmışdır:
104
Doğurdanmı laboratoriya şəraitində keçirilən sürətli
köhnəlmə sınaqları zamanı izolyasiya sistemində baş verən
sürətli degeradasiya ilə, real istismar şəraitində kabeldə
köhnəlmə nəticəsində müşahidə olunan degeradasiya
mexanizmləri eynidirmi?
Kabelin etibarlılığının yaxşılaşdırılması baxımından
hansı nəticələr kabel texnikası üçün nailiyyət hesab olunur?
Bu suallara cavab tapmaq üçün xarici ölkələrdə bir sıra
tədqiqatlar aparılmışdır. Onları iki geniş qrupa ayırmaq olar:
a) çöl şəraitində istismar olunan köhnə kabellərin
çıxarılması və laboratoriyada sınağının aparılması;
b) istismarda olan kabel sistemlərinin etibarlılığının
öyrənilməsi (imtina statistikası).
Bu yanaşmanın heç biri laboratoriya sınaqları və
köhnəlmə ilə real istismar şəraiti arasında dəqiq qarşılıqlı
əlaqəni təsdiqləmir, onlar yalnız konstruksiyanın,
texnologiyanın və materialların təkmilləşdirilməsinin
etibarlılığa təsirini aydın göstərir.
TTPE izolyasiyalı yeni kabellərin xarakteristikalarının
nə qədər yüksəldiyini təyin etmək üçün SOUTHEM
COMPANY-sının (ABŞ) törəmə kompaniyası olan Alabama
Power Company-sı 17 il istismarda olduqdan sonra TTPE
izolyasiyalı 35 kV gərginlikli kabel xəttinin bir hissəsini
ayıraraq çıxarmışdır. İstismar müddətində sıradan çıxmayan və
onun vəziyyətini qiymətləndirmək üçün götürülən kabelin en
kəsik sahəsi 53,5 mm2 olan hermetikləşdirilmiş çoxməftilli
alüminium damara, qalınlığı 8,8 mm olan TTPE izolyasiyaya,
izolyasiya üzrə asan ayrılan yarımkeçirici ekrana, mis
məftillərdən ekrana və qalınlığı 1,3 mm olan ASPE xarici
örtüyə malikdir. Kabel tez-tez içərisi su ilə doldurulan
kanalizasiyada çəkilmişdir kabelin işçi faz gərginliyi 20,2 kV
təşkil edir. Kabel istismardan çıxarılandan sonra, su triinqlərini
aşkar etmək üçün dəyişən və impuls gərginliklərdə deşilmə
sınağına uğradılmışdır. Eyni zamanda triinqədavamlı
105
əlavələrin analizi aparılmış və elektrikkeçirici ekranlar
yoxlanılmışdır.
Sınaqların nəticəsində məlum olmuşdur ki, kabelin
xarakterik elektrik möhkəmliyi 25,7 kV/mm-ə bərabərdir ki, bu
da yeni kabelin elektrik möhkəmliyinin 85%-ni təşkil edir.
TTPE izolyasiyada yaranan “bant” tipli su triinqinin ən
böyüyünün uzunluğu 300 mkm, elektrikkeçirici ekrandan
inkişaf edən triinqin uzunluğu isə 50 mkm-ə bərabərdir.
Bu sınaqların ümumiləşdirilmiş nəticələrini aşağıdakı
kimi formalaşdırmaq olar:
Dəyişən gərginliklərdə elektrik möhkəmliyi yeni
kabelin elektrik möhkəmliyinin 85%-ni təşkil edir.
İmpuls elektrik möhkəmliyi eyni tip kabelin elektrik
möhkəmliyinin 90%ni təşkil edir.
Triinqin inkişafını dayandıran aşqarın miqdarı yeni
kabellərdə olduğu həddədir.
Kabel nümunələrindən birinin damar üzrə ekranında
istehsal zamanı əmələ gələn zədə var idi, istismar zamanı bu
zədə kabelin imtinasına səbəb olmamışdır. Lakin sınaqların
nəticəsi göstərdi ki, zədəyə yaxın yerlərdə kabelin elektrik
möhkəmliyi onun qalan yerlərilə müqayisədə xeyli aşağıdır
(~40%). Bu da istehsal zədələrinin kabelin etibarlığının
azalmasına təsirini bir daha sübut edir. Istismarda qalan
kabellərdə 20 ildən sonra da imtina baş verməmişdir.
Bu nəticələr TTPE izolyasiyasının əvvəlki illərdə
hazırlanmış TPE izolyasiyalı kabellərə nisbətən daha etibarlı
olduğunu təsdiqləyir. Bu zaman kabel konstruksiyasının da
rolu çox böyükdür.
Isveçrə və Norveçdə klassik TPE izolyasiyalı
kabellərin vəziyyətini təyin etmək üçün xarici örtüksüz kabel
nümunələri sınaqdan keçirilmişdir. Diaqnozlaşdırma
prosesində dielektrik itki bucağ tangensinin (tgδ) gərginliyin
tezliyindən asılılığı öyrənilmişdir (dielektrik spektroskopiya).
106
Bu təcrübələr göstərdi ki, yoxlanılan kabellərin əksər hissəsi
korlanmış dielektrik xarakteristikalarına malikdir.
Istismardan alınmış bir sıra kabellərin sınağı göstərdi ki,
onların xarakterik elektrik möhkəmliyi elektrik nominal
gərginliyi (Uo) 4-5 dəfə üstələyir. Bu kabellər təzə olan halda
onların elektrik möhkəmliyi (15÷20) Uo diapazonunda
olmuşdur. Buna baxmayaraq, bu kabellərdən heç biri istismar
şəraitində imtina etməmişdir. Elektrik möhkəmliyinin alınmış
qiymətləri bu kabellərin kifayət qədər köhnəldiyini göstərir.
Bu nəticələr istismar şəraitində alınmış dielektrik
spektroskopiyanın nəticələrinə uyğundur. Kabelin kəsiyinin
analizi izolyasiyanın bütün qalınlığı boyunca su triinqlərin
olduğunu göstərdi.
Aparılmış çoxsaylı təcrübələrin təhlili göstərdi ki,
kabellərin imtinası təkcə istismar müddətinin funksiyası
deyildir. Bu məsələyə bir qayda olaraq istismar müddətilə
izolyasiyanın keyfiyyətinin birlikdə funksiyası kimi baxmaq
lazımdır.
4.4. Çöl şəraitində orta gərginlik kabellərin sınağının və
diaqnostikasının aparılması
4.4.1. Kabellərin gərginlik sınağı
Kabel xətləri quraşdırıldıqdan dərhal sonra və istismar
müddətində onlarda müxtəlif sınaqlar aparılır. Sınaqlar zamanı
kabelin izolyasiyası və örtüyündə, birləşdirici və sonluq
muftalarında və xəttin digər elementlərində olan zəif yerlər və
zədələr aşkar edilir.
Kabel xətlərinin daha etibarlı işləməsi üçün, yüksək
izolyasiya resurslarına qoyulan tələblərə uyğun olan sabit sınaq
107
gərginliyi yağ – kağız izolyasiyalı kabellərdə işçi nominal
gərginlikdən dəfələrlə böyük (4÷6)Un götürülür. Sınaq zamanı
izolyasiyada sızma cərəyanının qiyməti də ölçülür.
Lakin TPE izolyasiyalı kabellərdə sabit gərginliklə
sınaq nəinki kabel xəttinin qəzasız işinə zəmanət verir, əksinə,
bəzən kabelə dağıdıcı təsir göstərir, izolyasiya və muftada yeni
zədələrin yaranmasına səbəb olur.
Təsdiq olunmuş Beynəlxalq qaydalara görə TPE
izolyasiyalı orta və yüksək gərginlikli kabel xətlərinin
sınağının Çox aşağı tezlikli (0,1 Hs - ə qədər) dəyişən
gərginliklə aparılması qəbul olunmuşdur. Çox aşağı tezlikli
(ÇAT) dəyişən gərginliklərdə elektrik yükünün polyarlığı aşağı
sürətlə (10 saniyədə) daimi olaraq dəyişdiyinə görə polietilen
izolyasiyanın quruluşunda yaranan yüklərin kompensasiyası
təmin olunur. Bunun nəticəsi olaraq izolyasiyada, sonralar
onun xassələrinə mənfi təsir göstərən həcmi yüklər yaranmır.
Sabit gərginliklərdə isə bu mümkün olmur. Çox aşağı tezlikli
gərginliklərdə deşilmə prosesinin inkişafı yüksək sürətlə gedir.
Ona görədə kabeldə olan mövcud zədələri aşkar etmək
asanlaşır. ÇAT sınaq gərginlikləri simmetrik formada
olmalıdır.
Kabel xətlərinin ÇAT gərginliklərdə sınağı və sınağın
periodikliyi.
1. Çox aşağı tezlikli gərginliklərdə sınaq gərginliyinin qiyməti
faz gərginliyinin üçqat qiymətinə (3×U0 ) bərabər, sınaq
müddəti isə ─30 dəq. qəbul edilir
(cədvəl 4.3), burada U0 ─ normal iş rejimində damarla ekran
arasındakı faz gərginliyidir, kV. İşlək kabellərdə sınaq 20
dəqiqə müddətində aparılır.
108
Cədvəl 4.3. VDE DIN 0276-621 və УП-Б-1və ya MЭК 60840
standartlarına uyğun olaraq, Tikilmiş polietilen izolyasiyalı
kabellərin sınaq normaları Kabel xəttinin
gərginliyi,
кV
0,1 Hs tezlikdə sınaq
gərginliyi, 3хUo кV
0,1 Hs tezlikdə sınaq
gərginliyinin tətbiq
müddəti, dəqiqə
6 12 Təzəkabellərdə – 30,
işlək kabellər üçün –
20
10 18
20 35
35 60
Kabelin izolyasiyası sinaq olunan zaman gərginlik növbəliklə
hər bir damara tətbiq edilir, yerdə qalan damarlar və bütün
ekranlar yerlə birləşdirilir. Kabel xətlərinin hər üç fazasının
eyni vaxtda sınaqdan keçirilməsinə də, yol verilir.
Sinusoidal formalı Çox aşağı tezlikli gərginliklə sınaq zamanı
gərginliyin amplitud qiymətini (Uamp [kV]), təsiredici(effektiv)
qiymətə çevirmək lazımdır (Uef [kV]). (Uef )=Uamp /1,41).
2. Kabel xəttinin ikinci mütləq sınağı kabelin xarici qoruyucu
örtüyünün sınağıdır. Kabel örtüklərində baş verən korroziya
hadisəsinin dağıdıcı təsiri, xətlərin quraşdırılmasında örtüyə
olan mexaniki təsirlər və kabel xətlərində qazıntı işlərinin
aparılması xarici örtüyü zədələyə bilər. Əgər kabelin örtüyündə
baş verən zədələr vaxtında aşkarlanıb təmir edilməzsə, zaman
keçdikcə kabelin əsas izolyasiyası öz keyfiyyətini itirər və
xətdə deşilmə baş verə bilər. Xarici örtüyün sınağı
yüksəldilmiş sabit gərginliklərdə aparılır. Torpaqda çəkilmiş 6
– 35 kV – luq kabelin xarici örtüyü 10 kV sabit gərginlikdə
sınaq edilir. Gərginlik metal ekranla və ya zirehlə
yerləbirləşdirici arasına tətbiq edilir. Sınaq müddəti 10 dəq
qəbul edilir. Havada çəkilmiş xarici örtük sınaq olunmur.
3. 6-35 kV gərginlikli kabel, o cümlədən kabel birləşmələri,
aşağıdakı hallarda sınaq olunur:
KX istismara qoşulmazdan əvvəl;
109
KX-in təmirindən sonra;
periodik sınaq–istismara verildikdən sonra 5 ildə bir
dəfə
Torpaqda çəkilmiş 6, 10, 20 və 35 kV gərginlikli TPE
izolyasiyalı kabellərin xarici örtüyü aşağıdakı hallarda sınaq
olunur:
KX istismara qoşulmazdan öncə;
əsas izolyasiyanın təmirindən sonra;
KX-nin qorunma zonasında qazma işləri aparıldıqdan
sonra;
periodik – xətt çəkildikdən sonra 2,5 il, sonrakı
dövürlərdə isə 5 ildə bir dəfə;
diaqnostik ölçmələrin nəticələrinə görə də sınaq
periodikliyi müəyyən oluna bilər.
İzolyasiya üçün sınaq gərginliyi 1., örtük üçün 2. bəndlərindəki
kimi götürülür.
4. Sınaqdan öncə KX-in bütün elementlərinə, kabel xətti
yerləşən kanallara və tunellərə baxış keçirilir. Muftalarda,
birləşmələrdə zədələr aşkarlanarsa, sınaq işləri yalnız zədələr
aradan qaldırıldıqdan sonra aparılır.
5. Sınaq zamanı gərginliyin qiyməti səlis şəkildə sabit sürətlə
maksimum həddə qədər qaldırılır və bütün sınaq müddətində
sabit saxlanılır. Sınaq gərginliyinin təsir müddətinin
ölçülməsinə gərginlik maksimum qiymət aldıqdan sonra
başlanır.
6. Aşağıdakı şərtlər ödənildikdə KX sınaqdan çıxmış hesab
olunur:
xətdə deşilmə baş vermir və ya muftanın səthi üzrə
qapanma yaranmir;
cərəyanın sıçrayışla artımı müşahidə olunmur.
7. Bir qayda olaraq kabel xətlərinin sınaqları hər iki ucdan
açılmış halda aparılır.
8. Bəzən kabellərlə birlikdə sxemdə olan dayaq izolyatorları da
sınaqdan keçirilir. Kabel girimləri və hava xətlərinə
110
birləşmələr, hava xətlərindən açılmadan sınaq edilir. Bu zaman
elektrik veriliş xətlərindəki ventil boşaldıcıları xətdən
açılmalıdır.
9. Kabel xətlərində təmir aparıldıqdan sonra növbədən kənar
sınaq aparılır. Bu və ya digər səbəbdən baş verən açılmalardan
sonra da sxemdə olan KX yenidən sınaq edilir.
10. KX –də deşilmiş yerlər yoxlanılır, zədənin səbəbləri
aydınlaşdırılır. Eyni zamanda xarici örtüyə də baxış keçirilir,
yaranmış zədələr aşkarlanır. Muftaların da konstruktiv
elementləri yoxlanılır və onlara aid texniki sənədlərlə
tutuşdurulur. Araşdırmaların nəticələri və zədələrin səbəbləri
protokollaşdırılır.
11. Zavod zədələri olan hallarda akt tərtib edilir və reklamasiya
şəklində istehsalçı zavoda təqdim olunur.
12. Sınağın nəticələri və zədələrin səbəbləri, görülmüş təmir
işləri haqda kabel xəttinin pasportunda xüsusi qeydlər edilir.
13. Sınaqlarda kabellərin izolyasiyası və örtüyündə, keçirici və
digər elementlərində olan qüsurlar aşkar edilir. Ona görə də hər
dəfə aparılan sınaq zamanı bir sıra parametrlərin ölçülməsi
vacibdir. O cümlədən sızma cərəyanı, asimmetriya əmsalı,
nəmlənmə dərəcəsi, qismi boşalmaların intensivliyi, damarın
bütövlüyü və s. təyin edilir.
4.4.2. Diaqnostika sınaqları
Kabelin faktiki işləmə müddəti haqda tam məlumat əldə
etmək üçün onun izolyasiya sisteminin texniki vəziyyəti haqda
kompleks diaqnostika həyata keçirmək lazımdır. Bu zaman
kabelin istismar istilik rejimlərilə yanaşı, diaqnostika edilən
parametirlərin əsas kəmiyyət göstəricilərində (QB alışma
gərginliyi, QB zamanı ayrılan enerji, itki bucağının tangensi,
izolyasiyanın tutumu və elektrik müqaviməti) təhlil olunmalıdır.
İdeal halda istismarçı heyyəti aşağıdakılar maraqlandırır:
kabelin qalıq resursu haqda maksimum dəqiq proqnoz;
111
kabel xəttinin sonrakı istismar şərtləri haqda
tövsiyələr;
növbəti diaqnostik yoxlamanın keçirilmə müddəti;
proflaktik sınaqların dövriliyi və onların parametrləri
(tətbiq olunan gərginliyin səviyyəsi, tezliyi və təsir
müddəti).
Kabel xətlərinin diaqnostika sınağı aşağıdakı
məqsədlərdən biri üçün həyata keçirilir:
Kabel xətlərində aparılan quraşdırma və təmir
işlərindən sonra kabeldə ciddi problemlərin olmamasına
əmin olmaq və mexaniki zədələrin olmamasına əminlik;
Köhnə kabel xətlərinin yaxın gələcəkdə imtinasının
mümkünlüyünü qiymətləndirmək. Bu halda kabel
xəttinin vəziyyəti təhlil edilir və imtinaların
minimizasiyası üçün qabaqlayıcı tədbirlərin görülməsi.
Diaqnostikanın məqsədi aydın olsa da aşağıdakı
səbəblərdən effektiv diaqnostika üsulu seçməklə müəyyən
çətinliklər yaranır:
Diaqnostik sınaqların aparılması üçün çoxsaylı üsullar
mövcuddur;
əksər hallarda kabel dövrələri çox mürəkkəbdir, onlarda
şaxələnmələr vardır və ya müxtəlif növ kabel və
muftalardan istifadə olunur;
Kabel xətlərinin diaqnostika sınağı aşağıdakı
məqsədlərdən biri üçün həyata keçirilir;
Bunların hər birinin özünəməxsus köhnəlmə
mexanizmələri vardır;
Müxtəlif xarakterli problemləri aşkar etmək üçün fərqli
diaqnostika üsulları tələb olunur.
Kabellərin diaqnostikası ayrı-ayrı hadisə yox, böyük bir
prosesdir. Kabel xəttinin konkret hissəsi üçün, uyğun sınaq
üsulunun seçilməsi üçün kabel xətti bütövlükdə təhlil
olunmalıdır. Bəzi hallarda kabel xətti haqda ümumi məlumat
almaq üçün yaxşı olar ki, nisbətən sadə üsuldan istifadə
112
olunsun. Alınmış nəticələr görə daha ixtisaslaşmış üsul seçmək
olar. Kabel xəttinin bütün istismar müddətində periodik
diaqnostika texnologiyalarından istifadə etmək tövsiyyə olunur,
bu yolla xəttin texniki xarakteristikalarını fasiləsiz nəzarətdə
saxlamaq olar.
Kabel xəttlərinin vəziyyətini qiymətləndirmək üçün
istifadə olunan əsas diaqnostika sınaqları bunlardır:
İşçi gərginlikdə qismi boşalmaların olub-olmamasını
yoxlamaq üçün 50Hs tezlikli yüksəldilmiş gərginlik, çox alçaq
tezliklərdə (0,1Hs) yüksəldilmiş gərginlik və ya döyünən
dalğavari impuls gərginlik sınaqları;
50Hs gərginlikdə, çox alçaq tezliklərdə (0,1Hs) və ya
müxtəlif tezliklərdə dielektrik spektroskopiya/dielektrik itki
əmsalının təyini;
Bərpa olunan gərginliyin ölçülməsi;
Yüklənmə və boşalma cərəyanlarının ölçülməsi;
Elektrik möhkəmliyini yoxlamaq məqsədilə 0,1Hs,
50Hs dəyişən və ya sabit gərginlikdə sınağın aparılması;
Akustik üsul
Müxtəlif diaqnostika üsulları kabel xətlərinin müxtəlif
xarakteristikalarının qiymətləndirilməsinə hesablanmışdır.
Əksər hallarda kabel xətlərinin vəziyyəti haqda kifayət qədər
tam məlumat almaq məqsədilə, bir neçə diaqnostika üsullarını
tətbiq etmək lazımdır. Kabel xətlərində müxtəlif tip
kabellərdən və ya iki və daha çox müxtəlif növ birləşdirici və
sonluq muftalarından istifadə etdikdə bu məsələ bir qədər də
qəlizləşir. Bunlardan asılı olmayaraq, lazımi nəticə əldə etmək
üçün diaqnostika sınaqları çox diqqətlə aparılmalıdır.
Sınaqlar aparılarkən hansı nəticələri almaq istədiyimiz
əvvəlcədən məlum olmalıdır. Diaqnostika sınaqları heç də
həmişə dəqiq nəticələr vermir, buna görə də diaqnostikanın
nəticələrinə görə kabelin dəqiq imtina momentini göstərmək
çətindir. Lakin diaqnostik sınaqlar lazımi qaydada həyata
113
keçirilərsə, alınmış nəticələr kabel xətlərinin imtina
intensivliyini aşağı salmaq üçün istifadə oluna bilər.
KX-in istismarı zamanı faktiki istilik şəraitləri haqda
məlumatlar almaq üçün monitorinqin aparılması vacib
məsələlərdəndir. Monitorinq qəza açılmalarının müddətini
qısaldır, KX-in qalıq resurslarını müəyyən etməyə imkan
yaradır, zəruri hallarda yük cərəyanının dəyişdirilməsi
baxımından əhəmiyyətli olur. Bu məqsədlə optoelektron
cihazlardan, optik lif əsaslı temperatur vericilərdən (bilavasitə
kabelin xarici səthinə toxunan vəziyyətdə) və dispetçerlər üçün
əyani servis proqramlarından istifadə olunması
məqsədəuyğundur. Tras boyunca kabelin səthinin daim nəzarət
olunan temperatur əyrisi məlumatların elektron bazasına yazılır.
Fasiləsiz monitorinqin əsas məqsədlərinə aşağıdakıları
aid etmək olar:
Kabelin nominal işçi, eləcədə maksimum
buraxılabilən, temperaturunun KX-in trası boyunca
artması hallarının vaxtını və yerini müəyyənləşdirib
qeyd etmək;
Vaxtında KX-in artıq yükləməsinin qarşısını almaq;
Kabel maksimal hesabi temperaturunu əldə etdikdə
buraxılabilən yüklənməni proqnozlaşdırmaq;
Qabaqlayıcı tədbirlər hesabına qəza vəziyyətlərinin
baş vermə ehtimalını minimuma endirən yük cərəyanını
seçmək;
KX-in texniki vəziyyətinin kompleks diaqnostikası
nəticəsində kabelin qalıq resursunu proqnozlaşdırmaq.
Bu bölmədə baxılan məsələlər kabel xətlərinin istismarı
ilə məşğul olan təşkilatlar üçün faydalı ola bilər.
114
ƏDƏBİYYAT
1. Orucov A.O., Niftiyev S.N.Kabel texnikası. Ali məktəblər
üçün dərslik, Bakı, 2008.
2. Həsənov Q.Ə. Yüksək gərginliklər və elektrik izolyasiyası.
Dərslik, Bakı, 2009.
3. Основы кабельной техники: учебник для студентов
высших учебных заведений/В.М. Леонов, И.Б. Пешков,
И.Б. Рязянов, С.Д. Холодный; под ред. И.Б. Пешкова. –
М.: Издательский центр «Академия», 2006.-432 с.
4. Основы кабельной техники: учебное пособие /Л.А.
Ковригин. – Пермь: Издательство Пермского
государского технического университета, 2006.-94 с.
5. Лавров Ю. Кабели высокого напряжения с изоляцией
из сшитого потиэтилена. Журнал «Новости
Электротехники» №2 (50) 2008 г.
6. Dudas, J. & Cochran, W. (1999, November/December).
Technical Advances in the Underground Medium Voltage
Cable Specifications of the Largest Investor-owned
Utilities in the US. IEEE Electrical Insulation Magazine,
Volume 15, Issue 6, pp. 29-37
7. Moore, G. (1998). Electric Cables Handbook, Third
Edition. BICC Cables, Blackwell Science (ISBN
0632040750).