Górnicze kable i przewody oponowe.doc

Politechnika Śląska                                                                                                  Gliwice, dn. 27.10.2004 r.

w Gliwicach

Wydział Górnictwa i Geologii

Temat: Górnicze kable i przewody oponowe.

GRUPA 1

Specjalność: EZiZO wzG

Semestr IV

r. akadem. 2004/2005

1. Charakterystyka kabli górniczych i przewodów oponowych.

1.1. Budowa kabli.

              Kable składają się z kilku warstw. Należą do nich następujące elementy:

a)      Żyły robocze – służą do przesyłania energii elektrycznej, są izolowane, wykonane z miedzi lub aluminium. Kable elektroenergetyczne (miedziane i aluminiowe) są wykonane zasadniczo jako jedno-, trój-, lub czterożyłowe, natomiast kable sygnalizacyjne (miedziane) jako wielożyłowe (od 2 do 75 żył w kablu). Przekroje żył są znormalizowane. Żyły kabli elektroenergetycznych  mają przekrój kołowy, owalny lub sektorowy. Żyły kabli mogą być jedno-, lub wielodrutowe (tzw. linki). Żyły wielodrutowe są droższe ale za to bardziej elastyczne i mniej zawodne, gdyż pęknięcie jednego drutu w takiej żyle nie powoduje przerwy w obwodzie elektrycznym. Giętkość kabli wielożyłowych uzyskuje się przez odpowiednie skręcenie izolowanych żył w tzw. rdzeń.W kablach o izolacji z gumy druty miedziane żył są wykonywane z miedzi miękkiej (wyżarzonej) i pokryte stopem cynowym, gdyż guma oddziaływuje chemicznie na miedź. Żyły kabli wykonuje się również z drutów aluminiowych: żyły o przekroju większym niż 35 mm2 – z aluminium miękkiego, a miękkiego mniejszym przekroju – z aluminium półtwardego.

b)     Izolacja żył – Materiały stosowane na izolację żył to: papier, guma i tworzywa sztuczne (polwinit, polietylen itp.)

·         Izolacja papierowa – jest wykonana w postaci taśmy z papieru kablowego przesyconego syciwem elektroizolacyjnym (ściekającym lub nieściekającym) w celu polepszenia właściwości di elektrycznych i utrudnieniu procesu zawilgocenia izolacji. Syciwa nieściekające stosuje się do kabli układanych przy dużych różnicach poziomów. Taśmę nawija się spiralnie w warstwy wokół żyły. Izolację papierową stosuje się w kablach elektroenergetycznych o powłoce ołowianej na napięcie znamionowe od 3,6/6 do 23/40 kV.

·         Izolacja gumowa – jest mieszanką kauczuku syntetycznego, siarki i innych składników. Izolacja ta jest nałożona na żyły co najmniej w dwóch warstwach i owinięta taśmą nagumowaną, dzięki czemu żyły nie zlepiają się i uzyskuje się lepsze właściwości izolcyjne. Kable o izolacji gumowej są stosowane na napięcie do 1 kV, a wyjątkowo w górnictwie do 6 kV.

·         Izolacja z tworzyw sztucznych – jest wykonywana z polwinitu zmiękczonego tj. plastyfikowanego polichlorku winylu (PVC) lub polietylenu (PE). Polwinity miękkie stosuje się tam gdzie jest wymagana duża giętkość wyrobu. Coraz częściej stosuje się izolację z polietylenu, jednak ze względu na jego wrażliwość na działanie wody i innych zanieczyszczeń wynika potrzeba starannej ochrony kabla przed tymi czynnikami. Stosuje się również polwinit ciepłoodporny i polietylen usieciowany. Ten ostatni ze wzrostem temp. mięknie ale nie topi się.

c)      Wypełnienie – materiał izolacyjny wypełniający szczeliny między izolacją żył a powłoką kabla. Na wypełnienie stosuje się papier, materiały włókniste nasycone olejem i tworzywa sztuczne.

d)     Powłoka – szczelna powłoka chroni izolację kabla przed wilgocią, czynnikami chemicznymi i innymi wpływami zewnętrznymi. Na powłoki stosuje się: ołów, aluminium i tworzywa sztuczne. Ołów jest niekorzystny ze względu na dużą masę. Kable o powłokach aluminiowych mają tę zaletę, że mogą nie mieć pancerza gdyż ich powłoka jest na ogół wystarczająco wytrzymała.

e)      Osłona powłoki – warstwa pod pancerzem chroniąca powłokę przed przecięciemlub zadrapaniem przez ostre krawędzie pancerza. Może być wykonana z materiału włóknstego, polewy ochronnej.

f)       Pancerz – stosowany jest w celu ochrony kabla przed uszkodzeniami mechanicznymi. Wykonany jest on z drutów płaskich lub okrągłych, lub taśm stalowych nawiniętych spiralnie na osłonę powłoki kabla. Pancerz z drutów zwiększa również wytrzymałość kabla na działanie sił rozciągających.

g)     Osłona zewnętrzna – chroni kabel (pancerz lub powłokę) przed szkodliwym wpływem czynników chemicznych i wilgoci. Najczęściej jest to osłona włóknista lub z tworzyw sztucznych. Osłonę z tworzyw sztucznych stanowi najczęściej wytłoczona warstwa polwinitu o grubości zależnej od średnicy kabla pod powłoką.

h)     Elementy dodatkowe:

·         Żyła ochronna – (żo) jest to izolowana żyła w kablu wyróżniona barwą zielono-żółtą, wymagana przez określone środki ochrony przeciwporażeniowej.

·         Żyła powrotna – jest bezwzględnie wymagana w kablach elektroenergetycznych o izolacji z tworzyw sztucznych na napięcie znamionowe 3,6/6 kV i wyższe. Jest to warstwa metaliczna z drutów lub taśm miedzianych, nałożonych współosiowo na przewodzący ekran niemetaliczny. Służy ona do przewodzenia prądów zakłóceniowych, tj. zwarciowych i wyrównawczych w układzie wielofazowym. Chroni ona przed porażeniem w wypadku uszkodzenia powłoki i izolacji kabla.

·         Żyła probiercza – (żp) jest to izolowana żyła umieszczona zazwyczaj w wielodrutowej żyle roboczej, przeznaczona do pomiarów, sygnalizacji lub innego rodzaju obsługi urządzenia elektrycznego.

·         Izolacja ośrodka – jest stosowana w kablach wielożyłowych o budowie rdzeniowej. Izoluje ona dodatkowo żyły kabla od metalowej powłoki.

·         Ekrany – ( na żyle, na izolacji żył) są stosowane w kablach elektroenergetycznych na napięcie znamionowe powyżej 10 kV do 30 kV. Ekran na żyle wyrównuje i zmniejsza naprężenie elektryczne w pobliżu żyły, wykonany jest np. z warstwy papieru półprzewodzącego. Ekran na izolacji żył powoduje równomierny rozkład pola elektrycznego wokół każdej z żył i ograniczenie jego natężenia (zmniejsza możliwość przebicia kabla)oraz chroni [przed wpływem zewnętrznych pól elektrycznych, wykonuje się go np. z papieru metalizowanego.

1.2. Wymagania w zakresie konstrukcji kabli górniczych i przewodów oponowych:

·         Konstrukcja minimalizująca możliwość wydostania się napięcia na zewnątrz oraz wykluczająca powstanie zwarcia międzyprzewodowego wewnątrz kabla.

·         Odporność osłon i opon zewnętrznych na rozprzestrzenianie płomienia.

·         Odpowiednio małe wydzielanie dymu podczas palenia.

·         Odporność kabli na typowe narażenia mechaniczne takie jak np.: zgniatanie, uderzenia oraz występowanie sił tnących i miażdżących.

·         Stosowanie materiałów o odpowiednio wysokich parametrach mechanicznych i elektroizolacyjnych oraz odpornych na podwyższone temperatury pracy.

·         Budowa zapobiegająca wnikaniu oraz migracji w kablu wody.

·         Zdolność kabla do przenoszenia osiowych sił rozciągających.

1.3. Środki techniczne ograniczające zagrożenia wynikające z eksploatacji kabli

1.4. Symbolika w oznaczeniach kabli

K -              kabel o żyłach miedzianych,

A -              umieszczone przed K oznacza kabel o żyłach aluminiowych, umieszczone zaś na końcu symbolu oznacza zewnętrzną osłonę włóknistą (AKFtA),

Y -              umieszczone po K oznacza izolację polwinitową (KY), a przed K powłokę polwinitową (YAKY),

X -              umieszczone po K oznacza izolację polietylenową (YKX), a przed K oznacza powłokę polietylenową (XAKX),

S -               umieszczone poi X oznacza izolację z polietylenu usieciowanego (YHAKXS)

c -               umieszczone po X oznacza izolację z polietylenu ciepłoodpornego (YHAKXc), a po Y oznacza powłokę z polwinitu ciepłoodpornego (YcHAKXS),

n -              umieszczone po X oznacza polietylen o zwiększonej odporności na rozprzestrzenianie się ognia (Xn),

Al -              umieszczone przed K oznacza powłokę aluminiową (AlAKY),

G -               umieszczone po K oznacza izolację gumową (KG),

Ft -              umieszczone po K oznacza opancerzenie taśmami stalowymi (AKYFt)’

Fp -              umieszczone po K oznacza opancerzenie drutami stalowymi płaskimi (KFpA), okrągłymi (KFoA),

Fo -              umieszczone po K oznacza opancerzenie drutami,

y -              umieszczone na końcu symbolu oznacza zewnętyrzną osłonę polwinitową (HAKy),

x -              umieszczone na końcu oznacza zewnętrzną osłonę polietylenową (HAKnx),

H -              umieszczone na początku symbolu oznacza kabel z żyłami ekranowanymi (YHAKX),

n -              umieszczone po K oznacza kabel z syciwem nieściekającym (KnFt),

S -              umieszczone po K oznacza kabel sygnalizacyjny,

żo -               umieszczone na końcu symbolu oznacza żyłę ochronną (YAKY-żo),

żp -               umieszczone na końcu symbolu oznacza kabel z żyłami probierczymi (YAKY-żp).

2. Budowa kabli przedstawionych na laboratorium.

2.1. YHKYekFpyn 3,6/6 kV

YHKYekFpyn - kabel (K) elektroenergetyczny z żyłami miedzianymi w ekranie indywidualnym o polu promieniowym (H), o izolacji polwinitowej (Y), w powłoce polwinitowej (Y) z ekranem ogólnym (ek), opancerzone drutami stalowymi płaskimi (Fp)w osłonie polwinitowej nierozprzestrzeniajacej płomienia (yn)

2.2. OnGc 0,6/1 kV

OnGc  przewód elektroenergetyczny o żyłach miedzianych o izolacji z gumy ciepłoodpornej (Gc) i oponie z gumy odpornej na rozprzestrzenianie płomienia (On)  z żyłami skręconymi w ośrodek na rdzeniu

2.3. YHKYekFoyn 3,6/6 kV

YHKYekFoyn - kabel (K) elektroenergetyczny z żyłami miedzianymi w ekranie indywidualnym o polu promieniowym (H), o izolacji polwinitowej (Y),w powłoce polwinitowej (Y) z ekranem ogólnym (ek), opancerzony drutami stalowymi okrągłymi (Fo), w osłonie polwinitowej nierozprzestrzeniajacej płomienia (yn)

2.4. YnHSTKY 0,6/1 kV

sygnalizacyjno-telefoniczny (ST) kabel (K) o izolacji polwinitowej (Y) z żyłami ekranowanymi indywidualnie (H), o powłoce polwinitowej nierozprzestrzeniajacej płomienia (Yn)

2.5. YHKYekyn 3,6/6 kV

YHKYekyn - kabel (K) elektroenergetyczny z żyłami miedzianymi w ekranie indywidualnym, o polu promieniowym (H), o izolacji polwinitowej (Y), w powłoce polwinitowej (Y) z ekranem ogólnym (ek), w osłonie polwinitowej nierozprzestrzeniajacej płomienia (yn)

2.6. OnGcn 0,6/1 kV 7-żyłowe

OnGcn — przewód elektroenergetyczny o żyłach miedzianych o izolacji z gumy

ciepłoodpornej z zewnętrzną warstwą trudnopalną (Gcn) i oponie z gumy odpornej na rozprzestrzenianie płomienia (On) z żyłami skręconymi w ośrodek na rdzeniu

5