ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ. Δοκιμές VLF σε καλώδια ΜΤ. Παπασπύρος Σ. Βασίλειος ΑΕΜ : Επιβλέπων Καθηγητής: Παντελής Ν. Μικρόπουλος

Transcript

1 ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ & ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ Δοκιμές VLF σε καλώδια ΜΤ ΔΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ Παπασπύρος Σ. Βασίλειος ΑΕΜ : 4645 Επιβλέπων Καθηγητής: Παντελής Ν. Μικρόπουλος Θεσσαλονίκη, Νοέμβριος 2012

2 Βασίλειος Σ. Παπασπύρος Διπλωματούχος Ηλεκτρολόγος Μηχανικός και Μηχανικός Υπολογιστών Α.Π.Θ. Copyright Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης Με επιφύλαξη παντός δικαιώματος. All rights reserved. Απαγορεύεται η αντιγραφή, αποθήκευση και διανομή της παρούσας εργασίας, εξ ολοκλήρου ή τμήματος αυτής, για εμπορικό σκοπό. Επιτρέπεται η ανατύπωση, αποθήκευση και διανομή για σκοπό μη κερδοσκοπικό, εκπαιδευτικής ή ερευνητικής φύσης, υπό την προϋπόθεση να αναφέρεται η πηγή προέλευσης και να διατηρείται το παρόν μήνυμα. Ερωτήματα που αφορούν τη χρήση της εργασίας για κερδοσκοπικό σκοπό πρέπει να απευθύνονται προς τον συγγραφέα. Οι απόψεις και τα συμπεράσματα που περιέχονται σε αυτό το έγγραφο εκφράζουν τον συγγραφέα και δεν πρέπει να ερμηνευθεί ότι αντιπροσωπεύουν τις επίσημες θέσεις του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης. Επικοινωνία: Α.Π.Θ. ΤΗΜΜΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ ii

3 Α.Π.Θ. ΤΗΜΜΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ iii

4 «Είναι τα βλέφαρά μου διάφανες αυλαίες Όταν τα ανοίγω βλέπω εμπρός μου ό,τι κι αν τύχει Όταν τα κλείνω βλέπω εμπρός μου ό,τι ποθώ» Ανδρέας Εμπειρίκος, Ενδοχώρα Α.Π.Θ. ΤΗΜΜΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ iv

5 Ευχαριστίες Σε αυτό το σημείο νιώθω την υποχρέωση να ευχαριστήσω όλους όσους συνέβαλαν στην εκπόνηση της παρούσας εργασίας και συγκεκριμένα: Τον κ. Μικρόπουλο Παντελή Αν. Καθηγητή του Τμήματος ΗΜΜΥ και Τομέα Ηλεκτρικής Ενέργειας του ΑΠΘ, για την ανάθεση της παρούσας διπλωματικής εργασίας, αλλά και για την καθοδήγηση και πολύτιμη βοήθεια που παρείχε κατά την διάρκεια της εκπόνησής της. Τον κ. Πετουσάκη Στέλιο, Mηχανικό ΤΕ, προϊστάμενο του τμήματος μετρήσεων στη ΔΕΗ, για την παρουσίαση του εξοπλισμού των μετρήσεων και την ανάλυση του τρόπου διεξαγωγής τους στο πεδίο. Τον κ. Πολίτη Ηλία, ιδιοκτήτη και διευθύνοντα σύμβουλο της εταιρίας ΕΒΙΑΡ, για τις μετρήσεις VLF που μου έδωσε καθώς και για την περιγραφή της συσκευής που χρησιμοποιεί για τις παραπάνω μετρήσεις. Τον κ. Ανδροβιτσανέα Bασίλειο, Ηλεκτρολόγο Μηχανικό και Μηχανικό Υπολογιστών Ε.Μ.Π., υποψήφιο διδάκτορα Ε.Μ.Π., για τη βοήθεια και τις συμβουλές που μου προσέφερε. Τέλος, ευχαριστώ την οικογένειά μου για την κάθε είδους υποστήριξη που μου παρείχε κατά την διάρκεια των σπουδών μου. Α.Π.Θ. ΤΗΜΜΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ v

6 Περίληψη Η παρούσα εργασία αποτελεί την διπλωματική μου εργασία στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών της Πολυτεχνικής Σχολής του Α.Π.Θ για την απόκτηση διπλώματος. Εκπονήθηκε από το Εργαστήριο Υψηλών Τάσεων και έχει ως αντικείμενο μελέτης τις δοκιμές που διεξάγονται στα καλώδια Μέσης Τάσης και ειδικά αναφέρεται στις δοκιμές με πολύ χαμηλή συχνότητα. Αναλυτικά: Το κεφάλαιο 1 αναφέρεται στα καλώδια μέσης τάσης και στα στοιχεία από τα οποία αποτελούνται. Γίνεται επίσης αναφορά στους διαφόρους τύπους καλωδίων μέσης τάσης, στον τρόπο εγκατάστασης και στα πρότυπα κανονισμούς που υπάρχουν. Στο κεφάλαιο 2 περιγράφονται οι αιτίες που προκαλούν φθορά σε ένα σύστημα καλωδίων και οι μηχανισμοί που οδηγούν σε σφάλματα. Περισσότερο γίνεται λόγος για τα καλώδια με πλαστική μόνωση. Στο κεφάλαιο 3 παρουσιάζονται οι δοκιμές-μέθοδοι ανίχνευσης που διεξάγονται στα καλώδια Μέσης τάσης κατά την παραγωγή τους, την εγκατάστασή τους αλλά και κατά τη διάρκεια της λειτουργίας τους. Στο κεφάλαιο 4 γίνεται αναλυτική περιγραφή των δοκιμών με πολύ χαμηλή συχνότητα (VLF Testing), που είναι και ο κύριος στόχος της εργασίας, καθώς τα τελευταία χρόνια χρησιμοποιείται όλο και περισσότερο. Το κεφάλαιο 5 διαπραγματεύεται τον εξοπλισμό που υπάρχει στην Ελλάδα για την πραγματοποίηση των VLF δοκιμών και στο τέλος, παρουσιάζονται ορισμένες μετρήσεις που έχουν γίνει στο πεδίο. Λέξεις Κλειδιά Μόνωση, δικτυωμένο πολυαιθυλένιο (XLPE), διηλεκτρική αντοχή, μεταλλικός μανδύας, ηλεκτρικός δενδρίτης, υδάτινος δενδρίτης, φθορά, αστοχία, μερικές εκκενώσεις (PD), VLF δοκιμή, tan-delta δοκιμή. Α.Π.Θ. ΤΗΜΜΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ vi

7 Abstract This is my Diploma Thesis submitted to the School of Electrical and Computer Engineering, Faculty of Engineering, Aristotle University of Thessaloniki, in partial fulfilment of the requirements for the award of Diploma in Electrical and Computer Engineering. It deals with the diagnostics tests carried out in medium voltage cables and in particular, it refers to Very Low Frequency (VLF) voltage testing. The outline of the thesis is as follows: Chapter 1 is about medium voltage cables and their components. Reference is also made to the various types of medium voltage cables, the way of installation and the existing construction standard specifications. Chapter 2 describes the causes of damage to a cable system and the mechanisms that lead to its failure. Further mention is made about plastic insulated cables. Chapter 3 presents the testing/detection methods that are carried out on medium voltage cables, during their production, installation and their operation. In Chapter 4 a detailed description is made on cable testing with very low frequency (VLF Testing), which is the main aim of the thesis, as this testing is used more frequently over the last years. Chapter 5 presents the diagnosis equipment which is available in Greece for performing VLF tests. At the end of the chapter there is a presentation of some measurements that have been carried out in the field, kindly provided by EVIAR. Key words Insulation, cross-linked polyethylene (XLPE), dielectric strength, metallic screen, electrical tree, water tree, deterioration, failure, partial discharges (PD), VLF testing, tan-delta testing. Α.Π.Θ. ΤΗΜΜΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ vii

8 Πίνακας περιεχομένων Ευχαριστίες... v Περίληψη... vi Λέξεις Κλειδιά... vi Abstract... vii Key words... vii Κεφάλαιο 1 Καλώδια Μέσης Τάσης Γενικά Καλώδια ισχύος Μέσης Τάσης Κατασκευαστικά στοιχεία των καλωδίων Αγωγοί Εξομαλυντικά (ημιαγώγιμα) στρώματα Μόνωση Μανδύας (ο εξωτερικός γειωμένος αγωγός) Μηχανική ενίσχυση Εξωτερικό προστατευτικό στρώμα, προστασία κατά χημικών και ηλεκτροχημικών δράσεων Ακροκιβώτια (ακροκεφαλές) Σύνδεσμοι ή μούφες Σύστημα επιβολής και ελέγχου πίεσης Σύστημα ψύξης καλωδίων με νερό ή λάδι Τύποι καλωδίων ΜΤ Αντίσταση καλωδίων Αυτεπαγωγή καλωδίων Χωρητικότητες καλωδίων Διηλεκτρικές απώλειες Εγκατάσταση καλωδίων Πρότυπα σημάνσεις, τύποι καλωδίων Κεφάλαιο 2 Αποτυχία (καταστροφή φθορά) ενός συστήματος καλωδίων Γενικά Μηχανική καταστροφή Καταστροφή κατά την λειτουργία Α.Π.Θ. ΤΗΜΜΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ viii

9 2.4 Γήρανση Κεφάλαιο 3 Μέθοδοι ανίχνευσης σφαλμάτων -Δοκιμές Γενικά Δοκιμές κατά την διάρκεια παράγωγης- κατασκευής του καλωδίου Δοκιμές στο πεδίο Υψηλού δυναμικού δοκιμή -High Potential Testing (Hi-Pot) Δοκιμή με μερικές εκκενώσεις PD testing Δοκιμή tan- delta Δοκιμή με μεγγώμετρο megohmeter testing Δοκιμή με ηχοπαλμόμετρο (ανακλασίμετρο) TDR (time domain reflectometry ) TDR testing Επιλογή της κατάλληλης μεθόδου δοκιμής σε σχέση με το είδος αστοχίας Κεφάλαιο 4 Δοκιμές VLF σε καλώδια Μέσης Τάσης Γενικά Παράμετροι των δοκιμών VLF Τεχνολογίες VLF δοκιμών σύμφωνα με την παραγόμενη κυματομορφή VLF με τραπεζοειδή κυματομορφή τάσης( συνιμητονοειδης-ορθογώνια, cosine-rectangle wave) VLF δοκιμή με τάση ημιτονοειδούς μορφής(sinusoidal waveform) Δοκιμή VLF με ρυθμιζόμενες θετικές και αρνητικές DC τάσεις, διπολικός τετραγωνικός παλμός( bipolar rectangular waveform) Μέτρηση του tanδ, του ρεύματος αρμονικών απωλειών και του ρεύματος διαρροής με VLF τάση ημιτονικής μορφής Δοκιμή μερικών εκκενώσεων με VLF τάση ημιτονικής μορφής Διηλεκτρική φασματοσκοπία με VLF τάση ημιτονικής μορφής Κεφάλαιο 5 Εξοπλισμός - Μετρήσεις Γενικά Δ.Ε.Η Μετρήσεις με κρουστική τάση Mέθοδος κρουστικού ρεύματος για την ανίχνευση θέση σφάλματος Εντοπισμός Βλάβης με την μέθοδο Κρουστικού Ρεύματος σε Δίκτυο Μέσης Τάσης με Διακλαδώσεις Μέθοδος κρουστικού ρεύματος, τρόπος 1, με γεννήτρια κρουστικών τάσεων Α.Π.Θ. ΤΗΜΜΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ ix

10 Μέθοδος κρουστικού ρεύματος, τρόπος 2, με γεννήτρια κρουστικών τάσεων Μέθοδος κρουστικού ρεύματος, τρόπος 1, με το διάκενο του σπινθηριστή κλειστό Μέθοδος κρουστικού ρεύματος, τρόπος 2, με το διάκενο του σπινθηριστή κλειστό Μέτρηση σφάλματος μόνωσης Μέτρηση με την μέθοδο ανάκλασης τόξου ARM (Arc Reflection Method) Μέτρηση με την βαθμίδα Υ.Τ Μέτρηση με την βαθμίδα VLF 0,1Hz ΕΒΙΑΡ Μετρήσεις που έχουν πραγματοποιηθεί στο πεδίο Συμπεράσματα Βιβλιογραφία Α.Π.Θ. ΤΗΜΜΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ x

11 Κεφάλαιο 1: Καλώδια Μέσης Τάσης Κεφάλαιο 1 Καλώδια Μέσης Τάσης Η γενική περιγραφή σχετικά με τα καλώδια ΜΤ που ακολουθεί βασίζεται κυρίως στα συγγράμματα Εισαγωγή στα ΣΗΕ, τόμος 2 και Ηλεκτρικές Εγκαταστάσεις καταναλωτών Μέσης και Χαμηλής τάσης του Καθηγητή ΑΠΘ κ. Ντοκόπουλου Πέτρου. 1.1 Γενικά Στην ηλεκτρολογία καλώδια ονομάζονται κατασκευές μονωμένων συρμάτων, που σκοπό έχουν την διέλευση ηλεκτρικού ρεύματος ή πληροφορίας (σήματος). Χάρη στην εξωτερική μόνωση το ηλεκτρικό ρεύμα μπορεί να μεταφερθεί μέσα από αυτό με ασφάλεια. Τα καλώδια χωρίζονται σε δυο μεγάλες κατηγορίες: τα καλώδια ισχύος και τα καλώδια τηλεπικοινωνιών και μεταφοράς δεδομένων. Στα καλώδια τηλεπικοινωνιών ανήκουν και τα καλώδια οπτικών ινών που μεταφέρουν φως και όχι ηλεκτρικό ρεύμα [1]. Μεταφορά και διανομή ηλεκτρικής ενέργειας με καλώδια συναντάται στην περίπτωση που το περιβάλλον δεν προσφέρεται για εναέρια μεταφορά ή όταν δεν μπορούν να στηριχθούν οι αγωγοί λόγω μεγάλων ανοιγμάτων. Το κόστος των υπόγειων γραμμών είναι πολλαπλάσιο του κόστους των εναέριων και δικαιολογείται μόνο όταν σημαντικοί λόγοι καθιστούν ανεπιθύμητη ή και ανέφικτη τη μεταφορά με εναέριες γραμμές (αισθητικής, ασφαλείας κ.α.). Έτσι συναντάμε καλωδιακές γραμμές στις πόλεις και στην υποθαλάσσια μεταφορά, ενδεχομένως σε συνδυασμό με συνεχές ρεύμα. Οι καλωδιακές γραμμές είναι λοιπόν εξαιρετικά πολυδάπανες και παρουσιάζουν δυσκολία στη συντήρηση. Τα καλώδια σε αντιδιαστολή με τους απλούς μονωμένους αγωγούς μπορούν να ενταφιασθούν ή να ποντισθούν, χωρίς αυτό να επηρεάζει αρνητικά τη λειτουργία τους. Ανάλογα με την τάση του δικτύου διακρίνουμε τα παρακάτω είδη καλωδίων [2]: - Καλώδια Χαμηλής Τάσης: UN < 1 kv - Καλώδια Μέσης Τάσης: 1 kv < UN < 45 kv - Καλώδια Υψηλής Τάσης: UN > 60 kv Στην παρούσα εργασία θα ασχοληθούμε με καλώδια ισχύος Μέσης Τάσης 1.2 Καλώδια ισχύος Μέσης Τάσης [2] Τα καλώδια μπορούν να είναι μονοπολικά (L1), τριπολικά (L1,L2,L3) ή τετραπολικά (L1,L2,L3,N). Καλώδια με ονομαστική τάση πάνω από 1kVγια τριφασικά συστήματα κατασκευάζονται συνήθως, όχι με τέσσερις αγωγούς (3 φάσεις και ουδέτερος) αλλά με τρεις αγωγούς. Οι αγωγοί περιβάλλονται από έναν κοινό Α.Π.Θ. ΤΗΜΜΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ 11

12 Κεφάλαιο 1: Καλώδια Μέσης Τάσης μεταλλικό γειωμένο μανδύα ή μπορεί να έχουμε τρεις αγωγούς που ο καθένας τους περιβάλλεται με τον δικό του μεταλλικό μανδύα, σχήμα 1-1. Τα καλώδια μέσης τάσης (σχ. 1-2) αποτελούνται από τα παρακάτω στοιχεία: Αγωγοί: Ένας ή τρεις αγωγοί φέρουν το ρεύμα του φορτίου. Είναι από ηλεκτροτεχνικό αλουμίνιο Ε-Al. ή ηλεκτροτεχνικό χαλκό Ε-Cu. Εξομαλυντικά στρώματα: Εφαρμόζονται πάνω σε αγωγούς με ανώμαλη επιφάνεια, επιφέροντας μείωση του ηλεκτρικού πεδίου και ανύψωση της διηλεκτρικής αντοχής. Μόνωση: Η μόνωση είναι συνήθως δύο ειδών, χαρτί εμποτισμένο με λάδι ή παχύρρευστη μάζα, και πλαστικό πχ.pvc, PE, XLPE κ.α. Εξωτερικός γειωμένος αγωγός ή μανδύας: Είναι σχετικά λεπτός και δε φέρει μεγάλα ρεύματα παρά μόνο σε περίπτωση σφαλμάτων. Ζώνη μηχανικής ενίσχυσης: Είναι περίβλημα από ατσάλινα σύρματα ή ταινίες. Εξωτερικό προστατευτικό στρώμα: Προστατεύει από την υγρασία. Κατασκευάζεται από συνθετικό (PVC), μόλυβδο ή ίνες γιούτας με πίσσα. Ο μόλυβδος παίζει ταυτόχρονα το ρόλο του μανδύα. Ακροκιβώτια: Χρησιμοποιούνται στα άκρα των καλωδίων για να αποφευχθούν εκεί υπερπηδήσεις και δημιουργία ηλεκτρικών τόξων. Σύνδεσμοι ή μούφες: Χρησιμεύουν για τη σύνδεση δύο καλωδίων, για διακλαδώσεις και σαν παγίδες υδροστατικής πίεσης. Σύστημα επιβολής και ελέγχου πίεσης: Χρησιμοποιείται σε καλώδια με λάδι ή αέριο υπό πίεση. Σύστημα κυκλοφορίας ψυκτικού υγρού: Χρησιμοποιείται όταν γίνεται ψύξη με βεβιασμένη κυκλοφορία νερού ή λαδιού. Σχ.1-1:Βασικές μορφές καλωδιακών διατάξεων α) Τριφασικό σύστημα με τριπολικό (πολυπολικό) καλώδιο β) Σύστημα τριφασικό αποτελούμενο από μονοπολικό καλώδιο. Εφαρμόζεται σε δύσκαμπτα καλώδια ΜΤ και ΥΤ[2] Α.Π.Θ. ΤΗΜΜΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ 12

13 Κεφάλαιο 1: Καλώδια Μέσης Τάσης Σχ. 1-2: 1) Πολύκλωνος στρογγυλός αγωγός χαλκού(ή αλουμινίου), 2) Εσωτερικό ημιαγώγιμο στρώμα XLPE, 3) Μόνωση XLPE, 4) Εξωτερικό ημιαγώγιμο στρώμα XLPE, 5) Ηλεκτρική θωράκιση αποτελούμενη από σύρματα χαλκού τυλιγμένα ελικοειδώς (χάλκινη ταινία προαιρετική κατόπιν παραγγελίας), 6) Πλαστική ταινία (προαιρετική), 7) Εξωτερικός μανδύας PVC[2] 1.3 Κατασκευαστικά στοιχεία των καλωδίων Αγωγοί [2][3] Οι αγωγοί των καλωδίων κατασκευάζονται από ηλεκτροτεχνικό χαλκό Ε-Cu ή ηλεκτροτεχνικό αλουμίνιο Ε-Al. Ο όρος ηλεκτροτεχνικός (Ε) δείχνει ότι πρόκειται για τεχνικό υλικό υψηλής αγωγιμότητας. Τα μέταλλα αυτά είναι κατεργασμένα θερμικά ώστε να είναι εύκαμπτα. Πλεονέκτημα του αλουμινίου σε σχέση με τον χαλκό είναι η χαμηλή τιμή του καλωδίου και το μικρότερο βάρος. Μειονεκτήματα του αλουμινίου είναι ότι δε συγκολλείται με μαλακή κόλληση χαμηλού σημείου τήξεως και ότι διαβρώνεται ευκολότερα λόγω ηλεκτροχημικών δράσεων. Η μορφή της διατομής, σχήμα 1-3 μπορεί να είναι κυκλική ή να αποτελείται από κυκλικούς τομείς.(τριγωνική χαρακτηρίζεται με S) Οι κυκλικές διατομές μπορεί να είναι συμπαγείς μέχρι 16mm 2 για E-Cu και 50mm 2 για Ε-Αl. Για μεγαλύτερες διατομές (>35mm 2 ) οι αγωγοί γίνονται για λόγους ευκαμψίας πολύκλωνοι, αν και υπάρχουν μεγαλύτερης διατομής μονόκλωνοι αγωγοί, π.χ. για Al μέχρι 240mm 2. Όσον αφορά την ευκαμψία κατά IEC 60228, οι αγωγοί διακρίνονται μονόκλωνοι (U), πολύκλωνοι (R), υψηλής ευκαμψίας πολύκλωνοι (K) και υπερυψηλής ευκαμψίας (F). Με τους κυκλικούς τομείς εξοικονομούμε όγκο στα καλώδια όπως, αν σε πολύκλωνους αγωγούς επιβάλλουμε μια συμπίεση των συρματιδίων (συμπιεσμένοι αγωγοί), καθώς έτσι, μειώνεται η γεωμετρική διατομή του αγωγού. Χωρίς συμπίεση η ενεργός διατομή ενός αγωγού είναι το 78% της γεωμετρικής διατομής. Πάνω από 35mm 2 πολύκλωνοι αγωγοί συμπιέζονται. Κοίλες και ελλειπτικές διατομές συναντώνται σε καλώδια με μόνωση χαρτιού-λαδιού και εξωτερικής πίεσης αντίστοιχα, για να κυκλοφορεί το λάδι και να μεταδίδεται καλύτερα η πίεση. Σε μεγάλες διατομές μπορεί ο αγωγός κάθε φάσης να διαμοιρασθεί σε πολλούς αγωγούς παράλληλους, με διατομή μορφής κυκλικού τομέα, όπου οι τομείς είναι μεμονωμένοι μεταξύ τους και οι επί μέρους αγωγοί είναι συνεστραμμένοι. Έτσι μειώνεται η αντίσταση στο εναλλασσόμενο ρεύμα σε σχέση με αγωγούς όπου δεν έχουμε μονωμένους τομείς. Αυτό προκύπτει λόγω του επιδερμικού φαινομένου. Σχ1-3: Αγωγοί καλωδίων 1) πλήρης στρογγυλή διατομή (r), 2) πλήρης κυκλικός τομέας (s), 3) πολύκλωνη στρογγυλή διατομή (rm), 4) πολύκλωνη στρογγυλή συμπιεσμένη διατομή (rm/v), 5) πολύκλωνος κυκλικός τομέας (sm) 6) πολύκλωνη στρογγυλή διατομή συμπιεσμένη με κανάλι ψύξης (rm/v h), 7) διατομή με επιμέρους τομείς μονωμένους, για μείωση του επιδερμικού φαινομένου, με κανάλι ψύξης στο κέντρο.[2] Α.Π.Θ. ΤΗΜΜΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ 13

14 Κεφάλαιο 1: Καλώδια Μέσης Τάσης Εξομαλυντικά (ημιαγώγιμα) στρώματα [2] Η πεδιακή ένταση (kv/mm) στην επιφάνεια των πολύκλωνων αγωγών είναι αυξημένη σε σχέση με τους μονόκλωνους, εξαιτίας της ανωμαλίας που παρουσιάζει η επιφάνεια των πολύκλωνων. Για να μειωθεί η πεδιακή ένταση στην επιφάνεια των πολύκλωνων αγωγών, τοποθετούνται στρώματα από ημιαγώγιμα υλικά, σχήμα 1-4 (όπως χαρτί με γραφίτη ή πλαστικά με γραφίτη). Εκτός αυτού τα ημιαγώγιμα στρώματα εξασφαλίζουν επίσης το να μη δημιουργούνται κενά μεταξύ αγωγού και μόνωσης, ιδίως σε καλώδια με πλαστική μόνωση. Τα κενά αυτά θα οδηγούσαν σε ηλεκτρικές εκκενώσεις και βαθμιαία καταστροφή της μόνωσης. Ακόμη μειώνουν τη θερμική και μηχανική καταπόνηση της μόνωσης κατά τη διάρκεια βραχυκυκλωμάτων. Σχ. 1-4: Επίδραση των εξομαλυντικών στρωμάτων στη μορφή του ηλεκτρικού πεδίου ενός πολύκλωνου αγωγού [2] Μόνωση [2][3] Το μονωτικό και το πάχος του προσδιορίζει την ηλεκτρική αντοχή του καλωδίου σε τάση, αλλά και την επιτρεπόμενη ένταση του ρεύματος φόρτισης του αγωγού. Το μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα είναι συνάρτηση της θερμοκρασίας στην οποία αντέχει το μονωτικό. Το είδος της μόνωσης καθορίζει τόσο τη μέγιστη συνεχή όσο και την παροδικά επιτρεπόμενη θερμοκρασία. Συνεπώς καθορίζει την φόρτιση του καλωδίου. Η εκλογή της μόνωσης γίνεται ανάλογα με την εφαρμογή, λαμβάνοντας υπόψη τις ηλεκτρικές, θερμικές και μηχανικές ιδιότητες, καθώς και τη δυνατότητα εύκολης εγκατάστασης του καλωδίου, σε σχέση με την ευκαμψία του ή τη μηχανική αντοχή του. Στις υψηλές τάσεις σημαντικό ρόλο παίζει η διηλεκτρική αντοχή της μόνωσης και οι διηλεκτρικές απώλειες. Έτσι λοιπόν, οι μονωτικές ιδιότητες στα καλώδια χαρακτηρίζονται κυρίως από τη διηλεκτρική αντοχή σε kv/mm, την ωμική αντίσταση του υλικού, το συντελεστή απωλειών tanδ και το μέγεθος των μερικών εκκενώσεων (μη αυτοσυντηρούμενες εκκενώσεις στο διηλεκτρικό). Οι μερικές εκκενώσεις προκαλούν βαθμιαία διάβρωση του υλικού και καταστροφή του. Στη μέση τάση 3-20kV στη χώρα μας χρησιμοποιούνται κατά κανόνα καλώδια με μόνωση κυρίως από χημικά δικτυωμένο πολυαιθυλένιο XLPE. Υπάρχουν επίσης καλώδια από αιθυλενιούχο-προπυλαινιούχο ελαστικό EPR που έχουν μεγαλύτερη ελαστικότητα και είναι ανθεκτικότερα στο λάδι ή σε άλλα χημικά απ ότι τα καλώδια XLPE, είναι όμως ακριβότερα. Σε χαμηλότερες τάσεις π.χ. 6/10kV μπορεί να χρησιμοποιηθούν και καλώδια PVC σαν μονωτικό. Σπάνια κυρίως από τη ΔΕΗ γινόταν χρήση καλωδίων μέσης τάσης με μονωτικό από χάρτη με μάζα (συνήθως λάδι). Α.Π.Θ. ΤΗΜΜΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ 14

15 Κεφάλαιο 1: Καλώδια Μέσης Τάσης Ο εξωτερικός μανδύας σε ΜΤ είναι από PVC ή από δικτυωμένο πολυαιθυλένιο ή από πολυχλωροπρένιο. Σε καλώδια χαρτιού ο μανδύας μπορεί να είναι από μόλυβδο που περιβάλλεται από χαλύβδινες ταινίες, ίνες και πίσσα. Μόνωση χαρτί-λάδι [3] Η μόνωση αυτή είναι η πιο συμβατική, υπάρχει εδώ και 100 χρόνια, και η πιο δοκιμασμένη κατά IEC σε όλες τις περιοχές τάσεων από 380 V έως 400 kv. Μάλιστα η χρήση της γινόταν κατά κύριο λόγο από τις επιχειρήσεις ηλεκτρισμού γιατί η διάρκεια ζωής των καλωδίων με μόνωση από χαρτί είναι μεγαλύτερη απ ότι στην περίπτωση του πολυαιθυλενίου. Η μόνωση χαρτιού-λαδιού (oip) είναι ακριβότερη και δυσκολότερη στο χειρισμό της κατά την κατασκευή απ ότι η μόνωση πολυαιθυλενίου ή μόνωση EPR. Τώρα κατά κανόνα η μόνωση με βάση το χαρτί έχει αντικατασταθεί μέχρι και τα 400kV από δικτυωμένο πολυαιθυλένιο. Πολυβινυλοχλωρίδιο (PVC) [3] Το PVC χρησιμοποιείται εφ όσον αυτό επιτρέπεται από τεχνικούς λόγους, γιατί είναι φθηνό και ανθεκτικό από μηχανική και χημική άποψη. Τα όριά του από άποψη τάσης είναι 6kV/10kV (φασική/πολική τάση). Λόγω των υψηλών διηλεκτρικών απωλειών δε χρησιμοποιείται σε υψηλότερες τάσεις. Δεν είναι ανθεκτικό σε πολύ χαμηλές (<-30 ο C) ή πολύ υψηλές θερμοκρασίες (>70 ο C). Σε διαρκή καταπόνηση πάνω από 70 ο C γίνεται εύθραυστο και σχηματίζει ρωγμές. Επιτρέπεται η διαρκής καταπόνηση του μέχρι 70 ο C. Πολυαιθυλένιο (PE) Δικτυωμένο Πολυαιθυλένιο (ΧLPE) Το πολυαιθυλένιο χρησιμοποιείται στη μέση τάση γιατί έχει χαμηλές διηλεκτρικές απώλειες και είναι μηχανικά και χημικά ανθεκτικό. Η θερμοκρασιακή του συμπεριφορά είναι όμοια με αυτή του PVC. Επιτρέπονται θερμοκρασίες μέχρι 70 ο C συνεχώς. Το δικτυωμένο πολυαιθυλένιο (XLPE) έχει καλύτερη συμπεριφορά στη διαρκή θερμοκρασιακή καταπόνηση. Αντέχει μέχρι 90 ο C συνεχώς. Είναι ακριβότερο μονωτικό από το PVC. Το πολυαιθυλένιο αποικοδομείται σταδιακά από την ηλιακή ακτινοβολία, για αυτό και δεν χρησιμοποιείται συχνά σαν εξωτερικός μανδύας καλωδίων εξωτερικού χώρου. Σήμερα χρησιμοποιείται στη μέση τάση κατ εξοχήν χημικά δικτυωμένο και όχι απλό πολυαιθυλένιο [4]. Άλλα συνθετικά ελαστικά όπως βουτύλιο, οξικό βινυλαιθύλιο (EVA) και αιθυλένιο-προπυλένιο (EPR) χρησιμοποιούνται για λόγους ευκαμψίας ή και αντοχής σε θερμοκρασία. Για διαρκείς υψηλές θερμοκρασίες γίνεται χρήση με ελαστικόσιλικόνης. Η μόνωση ελαστικού σιλικόνης αντέχει διαρκώς σε 180 ο C χωρίς να αποικοδομείται. Σε χαμηλότερες θερμοκρασίες π.χ. 120 ο C, γίνεται και χρήση του ελαστικού από οξικό βινυλαιθύλιο (EVA) ή και χρήση του μονωτικού αιθυλενιούχοπροπυλενιούχο ελαστικού (EPR) που αντέχει συνεχώς σε 90 ο C[3][4] Μανδύας (ο εξωτερικός γειωμένος αγωγός) [2] Τα καλώδια μέσης και υψηλής τάσης περιβάλλονται από ένα γειωμένο αγωγό, σκοπός του οποίου είναι να απομονωθούν οι φέροντες τάση αγωγοί, έτσι ώστε να μην υπάρχει κίνδυνος να τεθούν υπό τάση τα περί το καλώδιο τμήματα της εγκατάστασης. Επίσης μέσω των γειωμένων αγωγών ρέουν τα ρεύματα (τα χωρητικά ή των βραχυκυκλωμάτων) δια μέσου μικρής αντίστασης και κατά τρόπο ελεγχόμενο. Αυτός ο αγωγός έχει συχνά και θέση προστατευτικού στρώματος κατά της εισβολής της Α.Π.Θ. ΤΗΜΜΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ 15

16 Κεφάλαιο 1: Καλώδια Μέσης Τάσης υγρασίας ή άλλων χημικών επιδράσεων από έξω προς τη μόνωση. Ο μανδύας κατασκευάζεται από μόλυβδο ή αλουμίνιο. Ο μόλυβδος είναι εύκαμπτος, δεν επιτρέπει τη διείσδυση υγρασίας. Επιπλέον αντέχει σε χημικές επιδράσεις του εδάφους. Μειονέκτημά του είναι ότι δεν αντέχει σε κραδασμούς, με αποτέλεσμα τη δημιουργία ρωγμών. Η αντίσταση του στους κραδασμούς βελτιώνεται με προσμίξεις χαλκού η τελλουρίου για υψηλές απαιτήσεις. Άλλα μειονεκτήματα του μολύβδου είναι το μεγάλο του ειδικό βάρος και η μικρή ελαστικότητα του. Το αλουμίνιο έχει αυξημένη αντοχή στους κραδασμούς, υψηλότερη μηχανική αντοχή και αγωγιμότητα. Επειδή όμως το αλουμίνιο δεν είναι εύκαμπτο, οι μανδύες κατασκευάζονται όχι λείοι, αλλά με ελικοειδείς αυλακώσεις για να έχουμε ευκαμψία του καλωδίου. Μειονέκτημά του είναι η ευαισθησία του στη διάβρωση, χρειάζεται πρόσθετη προστασία από πλαστικά πολυαιθυλένιο PE, ή Πολυβινυλοχλωρίδιο PVC. Σε καλώδια με πλαστικές μονώσεις ο αγωγός γης είναι από συρματίδια χάλκινα πλεγμένα ή από ταινίες χάλκινες με πρόσθετες διασταυρούμενες ταινίες για τη βελτίωση της αγωγιμότητας σε όλες τις κατευθύνσεις. Σε καλώδια κάτω από 3,5kV μπορεί και επιτρέπεται να χρησιμοποιηθεί και η μηχανική ενίσχυση ως γειωμένος αγωγός, αρκεί να έχει την κατάλληλη αγωγιμότητα. Οι μεταλλικοί μανδύες των καλωδίων γειώνονται στο ένα τουλάχιστον άκρο τους, για να αποφευχθούν ηλεκτρικές διασπάσεις σε περίπτωση σφαλμάτων και για να μην υπάρχει κίνδυνος εμφάνισης τάσης ως προς γη υπό κανονική λειτουργία. Η πιο συνηθισμένη πρακτική είναι οι μεταλλικοί μανδύες να γειώνονται και στα δύο άκρα τους και να βραχυκυκλώνονται. Στην περίπτωση αυτή επάγονται δινορρεύματα στους μανδύες που προέρχονται από το πεδίο των ρευμάτων των φορτίων, δημιουργώντας έτσι πρόσθετες απώλειες μανδύα, που μπορούν να μειωθούν βάζοντας σύνθετες αντιστάσεις μεταξύ των μανδυών σχήμα 1-5. Σχ. 1-5: Διατάξεις καλωδιακών γραμμών μονοπολικών καλωδίων: α) Συνήθης διάταξη με μανδύες βραχυκυκλωμένους και γειωμένους σε αμφότερα τα άκρα. Εδώ παρουσιάζεται αύξηση των απωλειών λόγω ρευμάτων των μανδυών β) Διάταξη με ανοιχτό το ένα άκρο. Εδώ παρουσιάζονται τάσεις στο ανοιχτό άκρο. γ) Μανδύες βραχυκυκλωμένοι μέσω αντίστασης Ζ. Μειώνονται τα ρεύματα και υπάρχουν τάσεις στην αντίσταση[2] Επίσης χρησιμοποιείται και η τεχνική διασταύρωσης των μεταλλικών μανδυών (Cross Bonding), όπου ο μεταλλικός μανδύας κάθε μονοπολικού καλωδίου χωρίζεται σε τρία μέρη (ή πολ/σια του τρία) που είναι μονωμένα μεταξύ τους με κατάλληλες μούφες. Οι επιμέρους μανδύες βραχυκυκλώνονται χιαστί, ώστε να έχουμε αθροιστικά μηδενική ροή στους βρόχους που δημιουργούνται από τους μανδύες σχήματα 1-6, 1-7. Α.Π.Θ. ΤΗΜΜΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ 16

17 Κεφάλαιο 1: Καλώδια Μέσης Τάσης Σχ. 1-6: Καλωδιακή γραμμή μονοπολικών καλωδίων με διασταυρωμένους μανδύες, σύστημα CROSS BONDING. Η επαγόμενη ροή μηδενίζεται λόγω της διασταύρωσης των μανδυών. Χρειάζονται τουλάχιστον δύο μούφες μόνωσης των μανδυών ανά καλώδιο [2] Σχ. 1-7:Συνδεσμολογία cross bonding της ABB [5] Μηχανική ενίσχυση [2][3] Σε ειδικές περιπτώσεις τα καλώδια μπορεί να καταπονούνται μηχανικά και να καταστραφούν αν δεν έχουν κατάλληλη μηχανική ενίσχυση. Οι καταπονήσεις εμφανίζονται κυρίως κατά την εγκατάσταση και λειτουργία: 1. Όταν τραβιέται το καλώδιο από μηχανές έλξης μέσα σε σωλήνες ή χαντάκια σε μεγάλα μήκη (>20m). Το καλώδιο για να περάσει μέσα από ένα σωλήνα χρειάζεται μία δύναμη εφελκυσμού ανάλογη με το μήκος, για να υπερνικηθεί η τριβή. 2. Όταν το καλώδιο κινείται συνεχώς ή φέρει δυνάμεις και το ίδιο βάρος του π.χ. καλώδια ανελκυστήρων, γερανών συγκολλήσεων κλπ 3. Όταν ποντίζεται στη θάλασσα σε μεγάλα βάθη, 4. Όταν αναρτάται σε μεγάλες αποστάσεις. 5. Όταν εγκαθίσταται σε έδαφος υπό κλίση. Α.Π.Θ. ΤΗΜΜΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ 17

18 Κεφάλαιο 1: Καλώδια Μέσης Τάσης Σε όλες τις περιπτώσεις πρέπει να εξασφαλιστεί από τον κατασκευαστή ότι το καλώδιο είναι κατάλληλο για τέτοιες καταπονήσεις. Συνήθως για καλώδια μόνιμης εγκατάστασης επιτυγχάνεται μηχανική προστασία με χαλύβδινες ταινίες, ή, σε καλώδια που ποντίζονται, με χαλύβδινα σύρματα. Οι χαλύβδινες ταινίες τοποθετούνται πάνω από το μανδύα, έχουν μερικά εκατοστά πλάτος, είναι τυλιγμένες αντίστροφα η μία ως προς την άλλη και επικαλύπτει η μία τα κενά της άλλης. Το πάχος τους εκλέγεται ανάλογα με τη διάμετρο του καλωδίου και είναι της τάξης του 0,1-1mm. Τα καλώδια με πλαστική μόνωση και τα καλώδια με μανδύες από αλουμίνιο, σε αντιδιαστολή προς τα καλώδια με μόνωση χαρτιού, είναι συνήθως ανθεκτικά και ενισχύονται μόνο για την περίπτωση υψηλών καταπονήσεων. Στα καλώδια που ποτίζονται και καταπονούνται ανάλογα με το βάθος της θάλασσας, χρησιμοποιούνται ενισχύσεις μιας ή δυο στρώσεων από χαλύβδινα σύρματα, στρογγυλά ή πεπλατυσμένα. Μεταξύ της ενίσχυσης και του μολύβδινου εξωτερικού αγωγού τοποθετούνται στρώματα από πλαστικές ταινίες και ίνες με πίσσα, ώστε να μην πληγώνεται ο μανδύας του καλωδίου από τα χαλύβδινα σύρματα της ενίσχυσης Εξωτερικό προστατευτικό στρώμα, προστασία κατά χημικών και ηλεκτροχημικών δράσεων [2] Το καλώδιο, ο μεταλλικός του μανδύας και η μηχανική ενίσχυση πρέπει να προστατευθούν κατά της διάβρωσης, κατά των χημικών επιδράσεων και κατά της διείσδυσης υγρασίας. Η διάβρωση προκαλείται από τις χημικές αντιδράσεις και ηλεκτροχημικές δράσεις. Οι τελευταίες προκαλούνται κυρίως από την ροή ιόντων από τα εξωτερικά μέταλλα του καλωδίου προς τον περιβάλλοντα χώρο. Αφαιρείται έτσι, υλικό από το καλώδιο και πηγαίνει προς τον περιβάλλοντα χώρο. Το πρόβλημα είναι σημαντικό στην περίπτωση των καλωδίων μέσα σε χαλύβδινους σωλήνες. Σαν συστήματα προστασίας (παθητικά) χρησιμοποιούνται στρώματα από συνθετικά υλικά ή και ίνες εμποτισμένες με πίσσα. Σε καλώδια με μηχανική ενίσχυση υπάρχουν στρώματα προστατευτικά μεταξύ μεταλλικού μανδύα και μηχανικής ενίσχυσης και επιπρόσθετα στρώματα έξω από τη μηχανική ενίσχυση. Οι ίνες εμποτισμένες με πίσσα, είναι φυτικές ή υαλοίνες ή συνθετικές ίνες, ενώ μεταξύ τους συνήθως υπάρχουν πλαστικές ταινίες για να δημιουργούνται φράγματα στην υγρασία. Αν το καλώδιο έχει προστασία με ίνες και πίσσα,τότε αυτό επικαλύπτεται με σκόνη κιμωλία ή με ταλκ για να μην κολλάει πάνω στο τύμπανο που ευρίσκεται κατά τη μεταφορά του και επίσης για να μη δυσχεραίνεται η εγκατάστασή του. Σε καλώδια με ηλεκτρική θωράκιση από αλουμίνιο ή χάλυβα γίνεται χρήση προστατευτικών στρωμάτων από PVC ή πολυαιθυλένιο. Μανδύες, π.χ. από αλουμίνιο περιβάλλονται κατ αρχήν με αυτοβουλκανιζόμενες, αυτοκόλλητες ταινίες μερικών mm πάχους και ακολούθως συμπιέζεται πάνω τους ένας μανδύας χωρίς ραφή, από PVC ή πολυαιθυλένιο, πάχους 4-6mm Ακροκιβώτια (ακροκεφαλές) [3] Αφού εγκατασταθεί το καλώδιο εφαρμόζονται οι ακροκεφαλές του και οι ακροδέκτες του. Οι ακροδέκτες συνήθως συμπιέζονται με ειδικές χειροκίνητες ή υδραυλικές πρέσες ακροδεκτών. Δεν γίνεται συγκόλληση των ακροδεκτών σε πλαστικά καλώδια μέσης τάσης, γιατί υπάρχει ο κίνδυνος να καταστραφεί η μόνωση. Α.Π.Θ. ΤΗΜΜΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ 18

19 Κεφάλαιο 1: Καλώδια Μέσης Τάσης Στη μέση τάση έχουμε ακροκεφαλές που προσδίδουν επαρκή ηλεκτρική αντοχή στην άκρη του καλωδίου και απαγορεύουν την είσοδο υγρασίας στο καλώδιο. Αυτές αποτελούνται από ελαστικό σιλικόνης για εσωτερικούς χώρους, από πορσελάνη για εξωτερικούς χώρους και από ρητίνες για εξωτερικούς ή εσωτερικούς χώρους, σχήμα 1-8. Πρέπει να εξασφαλιστεί ότι τόσο στους εσωτερικούς όσο και στους εξωτερικούς χώρους δεν μπαίνει υγρασία ή νερό στο καλώδιο από τον ακροδέκτη η την ακροκεφαλή. Ακροκεφαλές από σιλικόνη ή πορσελάνη εφαρμόζονται πάνω στο καλώδιο αφού αφαιρεθεί ο μανδύας και καθαριστεί η μόνωση από το ημιαγώγιμο στρώμα. Ενώ από ρητίνες χυτεύονται επιτόπου σε καλούπι που περιβάλει το καλώδιο. Η στερεοποίηση τους επέρχεται σε 30 λεπτά έως μερικές ώρες. Συνήθως βρίσκονται στο εμπόριο σαν κατασκευαστικό σύνολο, ΚΙΤ (ρητίνη, καταλύτης, καλούπι μιας χρήσης, ακροδέκτης). Σε υπαίθριες εγκαταστάσεις περισσότερη αξιοπιστία και διάρκεια ζωής έχουν ακροκεφαλές πορσελάνης. Πλην όμως είναι ακριβότερες, αν συγκριθούν με ακροκεφαλές σιλικόνης ή ρητίνης. Σχ. 1-8: Ακροδέκτες και ακροκεφαλές εσωτερικού χώρου από ελαστικό. α)καλώδια 6/10 kv με ακροκεφαλές από λάστιχα σιλικόνης και θωράκιση εγκλεισμένη σε ρητίνη β) Ακροκεφαλές από καουτσούκ σιλικόνης; περασμένα εφαρμοστά στα καλώδιο γ) Καλώδιο µε ακροκεφαλές από µονωτικό, περασμένο στο καλώδιο και γεμισμένες με μάζα. Ο αγωγός γης είναι σε ριτήνη. δ) Μονοπολικό καλώδιο, µε ακροκεφαλή από πλαστικό, γεµισµένο µε παχύρευστη μονωτική μάζα [3] Σύνδεσμοι ή μούφες [3] Σύνδεση δυο καλωδίων δηλαδή η μούφες ή διακλαδώσεις στο έδαφος πρέπει να αποφεύγονται, γιατί είναι σημεία υψηλού κινδύνου. Εκεί καταστρέφεται συνήθως το καλώδιο. Σε περίπτωση σύνδεσης ή διακλάδωσης ενός καλωδίου, πρέπει να εξασφαλίζεται η στεγανότητα στην είσοδο υγρασίας ή νερού και η αντοχή στην τάση. Τόσο για χαμηλή όσο και για τη μέση τάση γίνεται τώρα χρήση μουφών από ρητίνες σχήμα 1-9. Α.Π.Θ. ΤΗΜΜΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ 19

20 Κεφάλαιο 1: Καλώδια Μέσης Τάσης Σχ. 1-9: Μούφες καλωδίων Χ.Τ. και Μ.Τ. πριν την έκχυση των ρητινών.[3] Δηλαδή, γίνεται η σύνδεση και ακολούθως εκχύνονται οι ρητίνες σε ειδικά καλούπια που περιβάλουν τον σύνδεσμο, όπου γίνεται η στερεοποίηση. Οι συνδέσεις στη μέση τάση μπορεί να είναι και λυόμενες όπως π.χ. σε στεγασμένες προκατασκευασμένες εγκαταστάσεις ΜΤ. Η εφαρμογή μιας ακροκεφαλής ή μιας μούφας στη μέση τάση πρέπει να γίνεται με απόλυτη τελειότητα από ειδικά εκπαιδευμένο προσωπικό, γιατί είναι ένα από τα πιο κρίσιμα σημεία της εγκατάστασης Σύστημα επιβολής και ελέγχου πίεσης [2] Σε καλώδια υψηλής τάσης επιβάλλονται συχνά πιέσεις bar στο διηλεκτρικό για την βελτίωση της μονωτικής ικανότητας. Σαν μέσο μετάδοσης της πίεσης χρησιμοποιείται λεπτόρρευστο λάδι ή αέριο π.χ. Ν 2. Το καλώδιο, σε αυτές τις περιπτώσεις, βρίσκεται σ έναν άκαμπτο χαλύβδινο σωλήνα. Αφού εγκατασταθεί ο σωλήνας περνιέται το καλώδιο μέσα στο σωλήνα. Η διατήρηση της πίεσης σε καλώδια γίνεται με δοχεία διαστολής σε συνδυασμό με φιάλη αερίου αζώτου ρυθμιζόμενης πίεσης Σύστημα ψύξης καλωδίων με νερό ή λάδι [2] Μια αύξηση της μεταφερόμενης ισχύος σε καλώδια μπορεί να επιτευχθεί με κατευθείαν ψύξη του αγωγού με νερό. Το καλώδιο έχει στον άξονά του ένα κανάλι από όπου περνά το νερό που ανακυκλώνεται, αφού διοχετευθεί μέσα από έναν εναλλάκτη θερμότητας. Το νερό είναι απιονισμένο. Αντί για νερό μπορεί να χρησιμοποιηθεί μονωτικό λάδι με ανάλογο ψυκτικό κύκλωμα. Εκτός της κατευθείαν ψύξης μπορεί να εφαρμοστεί και η έμμεση ψύξη, όπου ψύχεται ο μανδύας. Δίπλα από το καλώδιο τοποθετούνται σωλήνες με νερό υπό κυκλοφορία. Το καλώδιο τοποθετείται σε έναν αμιαντοσωλήνα με ροή νερού, οπότε ψύχεται ο μανδύας του. Το καλώδιο μπορεί να τοποθετηθεί και σε ένα ανοιχτό αυλάκι με νερό. Α.Π.Θ. ΤΗΜΜΥ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ ΥΨΗΛΩΝ ΤΑΣΕΩΝ 20