Защо первазите се намокрят, как да ги изсушим, как да увеличим изолацията. Метод за електроосмотично изсушаване на хартиена кабелна изолация Как да изсушим телефонен кабел

Страница 44 от 45

Въпреки факта, че операцията по сушене и импрегниране е изключително важна за получаване на правилното качество на кабела, методите за сушене и импрегниране се различават значително в различните фабрики. проф. Уайтхед, който публикува през 1928 г. своето изследване върху изсушаването и импрегнирането на кабели, което той започва от името на Американския институт на електроинженерите, казва, че в американските фабрики той е открил най-широки вариации в това отношение, а именно от шест дни сушене под висок вакуум и с предварително сушене на въздух до изсъхване на 20 часа. кипене в гореща импрегнираща маса и при понижено налягане. Същото разнообразие се наблюдава в Европа и тук се откроява методът на Хевър, използван в завода на английския Глоувър, както вече беше споменато по-горе. Всичко това говори за липса на единство в разбирането на смисъла на процеса и неговото протичане и относително малко експериментално изследване върху него.
Известно е, че качеството на диелектрика много зависи от наличието на влага в него, така че пълното му отстраняване е много важно. Преди да изсъхне, изолацията на кабела съдържа много влага, която отнема много време, за да се отстрани, без да се вземат специални мерки. Н. Мейлър дава следното просто изчисление по този въпрос:
Кабел 35 kV, 395 m.n. при дължина 1000 тона хартията тежи 2000 кг, което при 7% влажност дава съдържание на вода в кабела 140 кг. Ако такъв кабел се постави във вакуумна апаратура с обем 8 m3 и се изсуши с поток от сух въздух при 20 ° C, тогава обемът на вакуумната апаратура трябва да се промени 1000 пъти, при условие че всеки път отстраненият въздух е напълно наситени с влага. Необходимостта от такъв голям обем сух въздух по време на естествено сушене показва необходимостта от използване на изкуствени мерки по време на сушене: топлина и вакуум. И двете обаче имат своите недостатъци: високият вакуум значително усложнява преноса на топлина от стените на котела към кабела; количеството пара, съдържащо се в даден обем на вакуумно устройство, е по-малко при ниско налягане, отколкото при високо налягане; бързото изпаряване причинява бързо падане на температурата на кабела, което затруднява сушенето. Следователно обичайният или, както казват британците, „рутинен“ метод на сушене се състои основно във факта, че кабелът, потопен във вакуумно устройство, първо се нагрява при атмосферно налягане и при отворен капаккотел, използващ пара, преминала в намотката или кожуха на котела. Това нагряване продължава от няколко часа до 2-3 дни при температура 110-120 С, като времето се определя според производствения опит или лабораторни изследвания. След такова нагряване котелът се затваря с капак и в него се създава вакуум, при който сушенето продължава при същата температура от 110 - 120 ° C. В по-голямата си част се дава вакуум от около 90-95%, но новите модерни инсталации достигат налягане до 5 mm и дори до 2 mm rt. Чл., а за особено високоволтови кабели, с помощта на лабораторни живачни помпи се постига по-висок вакуум. При такива високи вакууми е необходимо да се използва импрегнираща маса, заварена под вакуум, тъй като в противен случай се разпенва силно при влизане в котела.
Както по време на процеса на нагряване, така и по време на процеса на сушене, не всички кабелни елементи повишават еднакво своята температура. Както показват измерванията, медната сърцевина на кабела достига температура от 100-110 ° C само след много дълго време на непрекъснато сушене, около ден или повече; за 5-6 часа. тази температура достига стойност от само 60-80 ° C. Понякога вакуумното сушене се прекъсва чрез въвеждане на сух газ (въздух или за предпочитане въглероден диоксид), като по този начин се повишава температурата на сърцевината и след това отново се прилага вакуум: това е т. нар. тласкащо сушене. Трябва да се има предвид, че при прекъсване на вакуума температурата на изпаряване на водата се повишава, така че сушенето на кабела също спира. Понастоящем често се използва нагряване на сърцевините вместо сушенето с рязък удар. токов удар, което значително ускорява процеса на сушене. Такова нагряване винаги се извършва с постоянен ток, тъй като при променлив ток е необходимо много високо напрежение на източника на ток поради високото индуктивно съпротивление на кабела, който се суши. Най-общо казано, ускоряването на процеса на сушене е полезно не само от гледна точка на по-добро използване на оборудването и спестяване на пара, която загрява вакуумната сушилня, но и от гледна точка на подобряване на качеството на изолацията, тъй като хартията може да се повреди при продължително нагряване. Текущото сушене обикновено не е икономически изгодно, тъй като абсорбира голямо количество енергия, но все пак има причини да се използва, ако няма достатъчно вакуумни устройства или ако искате да съкратите процеса.
За кабели за ниско напрежениенапрежение до 3 kV, а понякога и до 6 kV, процесът на сушене често се пропуска напълно и се заменя с готвене на кабел, обикновено предварително загрят с ток, в гореща маса. Влагата" метод на готвене" се отстранява по време на процеса на готвене. Този метод има някои икономически предимства, но не технически предимстватова не подобрява качеството на кабела. Когато използвате метода на готвене, се препоръчва кабелът да се загрее предварително с електрически ток или друг метод, тъй като в противен случай студеният кабел понижава твърде много температурата на импрегниращата маса и по този начин усложнява процеса на готвене.
При направата на кабели за много високо напрежение, преди края на сушенето, вакуумният апарат понякога се пълни с въглероден диоксид, който след това се вакуумира. Целта на тази операция е да се замени, от една страна, химически активният кислород на остатъчния въздух с неутрален въглероден диоксид, а от друга страна, да се намалят вътрешните кухини в кабела, тъй като въглеродният диоксид се разтваря много повече в импрегнирането маса от въздуха, което води до намаляване на първоначалните празнини.
Процесът на сушене и импрегниране на кабела обикновено се извършва в един и същ котел, за да се избегне контакт на кабела с въздуха, тъй като сухият кабел е много хигроскопичен. Горещата импрегнираща маса се засмуква поради вакуума, който съществува в котела. Температурата на всмукателната маса обикновено е от порядъка на 115-135 ° C, а според N. Mflller дори 140 ° C. Такава висока температура на импрегниращата маса е необходима, тъй като в края на сушенето температурата на медната сърцевина не достига 100 ° C и тъй като проникването на масата през хартията спира при около 80 ° C, тогава при по-ниска температура на входящата маса лесно може да има опасност от недостатъчно импрегниране на кабела, тъй като масата трябва да се охлади особено силно в близост до относително студената медна сърцевина и съседните изолационни слоеве. Второто обстоятелство, което налага високата температура на импрегниращата маса е, че за да може масата да проникне във всички пори на хартията, е необходима гореща маса, когато нейният вискозитет е достатъчно нисък.
За да се получи добра и дълбока импрегнация, процесът на засмукване на масата в котела трябва да бъде доста бавен и да продължи поне 1-2 часа. Ако засмукването протича бързо, тогава в кабела ще има много въздух, тъй като е невъзможно да се постигне абсолютен вакуум в котела. В допълнение, импрегниращата маса, влизаща във вакуумния апарат, се пени силно, тъй като при понижено налягане разтворените в нея газове започват да излизат от нея, но при бавно импрегниране част от тези газове се отстраняват с помощта на смукателни помпи. Б добре инсталирани инсталацииза импрегниране на кабели за високо напрежение импрегниращата маса се дегазира и се държи под вакуум, за да се предотврати обратното разтваряне на газовете в нея и да се предотврати окисляването; такава маса вече не се пени при импрегниране. Понякога масата се съхранява под азот, който има нисък коефициент на разтворимост.
За да се подобри импрегнирането, понякога се извършва на крачки, променяйки вакуума на налягане; допълнителни подробности за този метод на импрегниране ще бъдат дадени по-късно, когато се описва контролът на сушенето и импрегнирането. Понякога по време на импрегнирането се използва налягане, повишено с 3-4 at, за да се вкара импрегниращата маса в кабела. За да се позволи такова импрегниране, котлите Krupp са проектирани за това повишено налягане. Практиката обаче не е оправдала напълно този метод, както ще се види по-долу, и сега той е изоставен почти навсякъде.
Кабелът трябва да бъде импрегниран възможно най-пълно, за да се осигурят добри диелектрични и термични свойства на кабела. Тъй като импрегниращата маса има много висок коефициент на топлинно разширение, кабелът трябва да се охлади преди полагането на оловната обвивка. Добра практика за кабели за високо напрежение е кабелът да се охлажда така, че температурата на охладения кабел да е 4-5 ° C над околната температура, а охлаждане под околната температура не се допуска, за да се избегне отлагането на влага от околната среда върху кабела.
Започваме описанието на процеса и оборудването за сушене и импрегниране с описание на производството на маслено-колофонова импрегнираща маса. Тази маса се готви или в същия вакуумен апарат, в който е импрегниран кабелът, или, по-удобно, в специални котли. На фиг. 207 показва един от тези котли от Rot, този котел е с диаметър 4,2 m, загрява се от намотка и е оборудван с бъркалка, която прави 30 оборота в минута. Такива котли обикновено се зареждат първо с колофон, а след това се добавя масло. Варенето се извършва при нагряване на пара в продължение на няколко часа при температура около 120 ° C, докато целият колофон се разтвори в маслото и спре образуването на пяна, което зависи от отделянето на пари и влага. Импрегниращата маса за кабели за високо напрежение се вари под вакуум, за да се елиминира разтварянето на газове в нея и да се предотврати окисляването. Прясно сварената маса обикновено трябва да престои няколко дни, за да може съдържащите се в колофона хидрокси киселини да изпаднат от разтвора, в противен случай те могат да изпаднат в изолацията на кабела с течение на времето. Понякога кабелните фабрики извършват контактно пречистване на масло с помощта на избелващи глини. Филтрирането на маслото през конвенционалните филтри също често се използва за отстраняване на механични примеси.

И двата вида сушене са приблизително еднакво често срещани, само сушенето върху барабани в по-голямата част от случаите се извършва във вертикални, а не в хоризонтални котли, както е показано на фиг. 210. Относителните предимства и недостатъци на сушене в барабан и кош са както следва:

Фиг. 207. Котел за варене на импрегнираща маса от гнил.
Кабелите се доставят за сушене и импрегниране или навити на железни барабани, върху които се приемат от трифазни машини, или в така наречените железни кошници, в които се пренавиват от барабаните. Сушенето на кабели върху барабани е показано на фиг. 208, на който са показани три барабана с кабели, подготвени за сушене в хоризонтален казан и свързани помежду си и със специални клеми за сушене чрез електрически ток. Изгледът на кошницата е показан на фиг. 209, който показва дупчиста кошница, превърната в сляпа.

Фиг. 208. Сушене на кабели на барабани в хоризонтални котли.

При сушене в кош кабелът трябва да се пренавие в коша поне веднъж от приемния барабан и в този случай кабелът отива в оловната преса „срещу перата“, т.е. горен слойхартия, поставена с положително припокриване, хартията може да се повдигне в пресата.

Фиг. 209. Кошница за сушене и импрегниране на кабели.
Предимствата на сушенето в кошници са, че кошът може да бъде направен сляп, тоест без дупки, отворен само отгоре, което позволява охлаждането на кабела не във вакуумно устройство, а в специално помещение, което значително увеличава използване на вакуумни апарати, от една страна, и позволява процесът на производство на кабела да се извърши без контакт на неохладения кабел с въздух, от друга страна.

Фиг. 210. Схема на сушене във вертикален котел.

При сушене на барабан няма нужда от пренавиване на кабела, но става почти неизбежно прехвърлянето на кабела по въздух след импрегниране в специални охладителни резервоари, тъй като в противен случай използването на оборудване за сушене и импрегниране ще бъде незначително. Освен това е много трудно да се кримпват тънки кабели от барабани, тъй като е необходима голяма сила за въртене на барабана в гъста, студена маса. След това, с обикновено използваното оборудване за сушене и импрегниране, кабелите на барабаните трябва да се обърнат на ръба преди сушене.
Вакуумните сушилни могат да бъдат разделени на следните три типа: вертикални котли, хоризонтални котли и сушилни. Диаграмата на вертикален котел е показана на фиг. 210, тук вътре в котела има пунктирана линия, изобразяваща барабан с кабел, потопен в котела. Диаграмата на хоризонтален котел е показана на фиг. 211, такъв котел се отваря чрез преместване на каретка с монтиран върху нея капак на котела; този бойлер е напълно непригоден за приемане на кошници. На фиг. 212 показва изглед на сушилен шкаф Krupp; този шкаф е оборудван грамофони, върху които са поставени кошници с кабели. Такива шкафове са подходящи само за сушене на кабели, а кабелът трябва да се пренавива в кошници.
За импрегниране на захранващи кабели най-често срещаният тип бойлер е вертикалният бойлер. Модерни котлиза кабели с много високо напрежение те са изградени много големи, а именно да приемат кошници с диаметър до 3 и 4 литра, но за обикновени нужди те са ограничени до котли за кошници с диаметър 2-2,5 м. Обикновено един котел включва от два към три кошници. Тези котли могат да се използват и за сушене на барабани. Голямото удобство на този тип котли е, че по време на импрегнирането, при отворен капак, можете да наблюдавате състоянието на масовото огледало и по състоянието му да прецените дали импрегнирането е приключило или не, тъй като след края на импрегнирането, от масата не трябва да се отделят газови мехурчета или влага. Тези котли се нагряват или от парна намотка, или от парна риза. Котлите с парна риза са по-скъпи от котлите със серпентина, но са по-добри, тъй като бобините често се разстройват. Освен това с кожух е по-лесно да почистите котела, можете да използвате прегрята пара, което е полезно. Друго предимство на кожуха е, че улеснява охлаждането на котела чрез пускане на студена вода в него.

Фиг. 211. Схема на сушене в хоризонтален котел.
В Америка е обичайно да се използва масло вместо пара за отопление на котли. Възраженията срещу използването на петрол обаче са, че маслото е запалимо; дестилационните продукти, образуващи се от него, изискват специално устройство за отстраняване; Когато маслото се охлади, трябва да се приложи много високо налягане в началото на процеса, което значително оскъпява монтажа.
Хоризонталните котли за производство на силови кабели се използват много рядко и по същество не са подходящи за тази цел, тъй като имат следните основни недостатъци:

Фиг. 212. Сушилен шкаф от фр. Krupp, Grusonwerk.

По време на импрегнирането масата се абсорбира лакомо от кабела и повърхността на импрегниращата маса бързо намалява, поради което горната част на барабана с кабела може да бъде недостатъчно импрегнирана, ако масата не се събере по време на самия процес, което е много неудобно.

2. Тъй като бойлер, пълен с маса, не може да се отвори, масата трябва да се източи от котела в горещо състояние, което се отразява пагубно на качеството на кабела.
Първият от тези недостатъци обаче може да бъде отстранен доста лесно чрез монтиране на специални резервоари с импрегнираща маса върху котела, откъдето се попълва потреблението му. Недостатъкът на хоризонталните котли е, че е по-трудно да се поддържа чистота около тях, отколкото около вертикалните котли. Общоприетото мнение е, че вертикалните котли са по-подходящи за производство на захранващи кабели, хоризонталните - за производство на телефонни кабели, а шкафовете - за сушене на телефонни кабели с малък диаметър, които също трябва да се сушат в кошници.
Типична диаграма на устройство за сушене-импрегниране е показана на фиг. 213. Тук А е железен барабан с кабел; B - вакуумна апаратура; C - вакуумна помпа; D - резервоар с импрегнираща маса; E - повърхностен кондензатор за водни пари, засмукани от кабела.
IN производствени условияКонтролът на изсушаването на кабела се състои в наблюдение на ревизионния прозорец на кондензатора, през който можете да видите дали засмуканата пара кондензира или не.

Фиг. 213. Схема на устройство за сушене и импрегниране на кабели, импрегнирани с вискозна маса.
Изпускателният вентил на кондензатора също позволява да се следи оттичането на кондензната вода и грубо да се прецени етапът на процеса, но и двата метода са много примитивни и не позволяват точно определениепроцес. Понастоящем, за да се установи типичен режим на сушене и импрегниране, има няколко метода, базирани на измерване на електрическите характеристики на кабела по време на сушене и импрегниране. Първият доклад за използването на такъв метод е направен от W. A. Del Mag през 1924 г. Според този доклад измерването по време на сушене и импрегниране е използвано в американски кабелни фабрики електрически капацитеткабел, използващ променлив ток. Не е използван постоянен ток, тъй като при него резултатите от измерването варират много поради неизбежни температурни колебания и поради значително електрическо поглъщане.

Фиг. 214. Промяна в капацитета на кабела по време на сушене и импрегниране според W. A. Del Mag
Характерът на промяната в капацитета във времето според W. A. Del Mag е показан на фиг. 214. Както може да се види от тази фигура, в началото на процеса капацитетът се увеличава много силно, очевидно отчасти поради повишаването на температурата на кабела и отчасти поради изпотяването на кабела. След това капацитетът започва да пада и след известно време става постоянен. Моментът, в който капацитетът стана постоянен, съответства на
очевидно в края на процеса на сушене. Когато масата се въведе в котела, т.е. в началото на импрегнирането, капацитетът на кабела първо се увеличава много бързо, след това увеличението се забавя и накрая капацитетът става постоянен, което съответства на края на импрегнирането. Трябва да се отбележи, че на фиг. 214 мащабът за размера на контейнера по време на импрегниране се приема няколко пъти по-малък, отколкото при сушене.

Фиг. 215. Промяна в капацитета на кабела по време на импрегниране според P. Junius’y.
От няколкото последващи доклада за разработването на методи за контролиране на изсушаването и импрегнирането чрез електрически промени, работата на P. Junius, произведена в немската фабрика за кабели Hackethal Draht u, заслужава да бъде спомената. Kabelwerke. Юниус записва кривите на капацитета спрямо времето, използвайки моста на К. В. Вагнер променлив токчестота на тона. Най-интересни са неговите наблюдения върху процеса на импрегниране. Той показа особено ясно ефекта от ударите на натиск върху степента на импрегниране. На фиг. 215 показва, според Юниус, зависимостта на електрическия капацитет от времето на импрегниране и е ясно, че при импрегниране под вакуум капацитетът нараства сравнително бавно, което показва постепенно увеличаване на степента на импрегниране. Когато се приложи налягане към вакуумния апарат чрез пропускане на атмосферен въздух, контейнерът веднага скача нагоре, което показва компресия въздушни мехурчетав кабела.
Когато отново се приложи вакуум, стойността на капацитета отново пада, но не до предишната си стойност. Повтарящите се удари на налягането отново увеличават капацитета до определена постоянна гранична стойност. Степента на разликата между границата на капацитета и вакуумния капацитет показва степента на евакуация на кабела.
Трябва обаче да се отбележи, че йонизационната крива, дадена от P. Junius за кабела, за който кривата на фиг. 215, нямаше инфлексна точка.
Този метод за изследване на сушенето и импрегнирането предоставя критерий, по който P. Junius оценява някои изкуствени методиизползвани в процеса на импрегниране на кабели. Някои фабрики се опитват да повдигнат краищата на импрегнирания кабел толкова високо, че да излязат от импрегниращата маса по време на импрегнирането. По този начин те се опитват да предотвратят проникването на маса от краищата на кабела, тъй като тогава степента на импрегниране на кабела може да се съди по отрязания край. П. Джуниус смята това отстраняване на краищата за вредно, тъй като при отваряне на котела импрегниращата маса се притиска в кабела под въздействието на външно налягане и с краищата на кабела, излизащи от масата, при същото налягане, въздухът ще бъде натиснат в кабела през краищата.
Друг изкуствен метод е, че по време на импрегнирането се прилага натиск върху котела на определени интервали, така че масата да проникне по-добре в хартиените слоеве. P. Junius не смята, че този метод има големи предимства, тъй като когато налягането се освободи, масата се изтласква от слоя хартия чрез налягането на въздушни мехурчета, компресирани в изолацията на кабела. П. Юниус предлага следния метод за рационално импрегниране:
На кабела (без оловна обвивка), разположен в котела за импрегниране, в единия край се поставя съединител с плътно прилягане, за да се създаде вакуум вътре в кабела; Този съединител е свързан към специален мощен вакуумен агрегат. При затворен котел кабелът се вакуумира както през съединителя, така и през котела.

Фиг. 216. Схема на импрегниране с масло на запълнен кабел според E. F. Nuezel'io.
Електрическото изпитване е много времеемка процедура, която може да се приложи само за типово изпитване. В момента има начини за контрол на степента на изсушаване на кабела чрез преминаване на въздух и пара, засмукани от котела, през индикатори, които химически показват наличието или отсъствието на водна пара.

Фиг. 217. Диаграма на импрегниране с масло на напълнен кабел в завода Sevkabel.

Нека се спрем и на характеристиките на сушенето и импрегнирането на напълнени с масло кабели. Както бе споменато по-горе, тези кабели се сушат (или по-скоро се сушат) след нанасяне на оловна обвивка, така че оборудването за сушене на тези кабели е значително по-различно от конвенционалните. На фиг. 216 показва схема на свързване на устройства за импрегниране на напълнен с масло кабел, дадена от E. F. Nuezel'eM)