TEMPUSPROJEKT: 516678 TEMPUS-1-2011-1-DE ......kabellərinin istehsalı həyata keçirilir. Bütün bunlarla yanaı, yeni növ kabel məmulatlarının layihələndirilməsi, müasir

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).