Система заземления оболочки в кабельных муфтах 6–35 кВ

Одним из ключевых узлов конструкции кабельной муфты, влияющим на надежность ее работы, является система заземления оболочки кабеля, его экрана или брони.

Маркелов И.А., технический директор ООО «Райтек»

Производители кабельной арматуры предлагают две конструкции (два основных подхода) обустройства узла заземления: паяная и непаяная система заземления.

Обе конструкции позволяют обеспечить надежный контакт при соблюдении определенных условий, а также имеют свои достоинства и недостатки.

Паяная система появилась более ста лет назад, фактически являясь первым конструктивным решением обустройства узла заземления. Эта система отлично зарекомендовала себя по надежности работы, но до сих пор требует высокого уровня подготовки и профессионализма со стороны кабельщика (присутствует риск расплава оболочки, перегрева и осушения изоляции), требует применения специального инструмента (газовая горелка), при этом сохраняется относительно низкая скорость монтажа и отрицательное воздействие на здоровье кабельщика и окружающую среду.

Принимая во внимание эти обстоятельства, производители кабельной арматуры в стремлении нивелировать недостатки паяного узла заземления уже десятки лет предлагают альтернативное решение — механическое непаяное соединение узла заземления, без применения традиционной пайки.

Непаяная система заземления впервые начала применяться в России более 30 лет назад в конструкциях кабельных муфт торговой марки «Raychem» («Райхем») как для кабелей с бумажно-пропитанной изоляцией, так и кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (рисунок 1). Позднее многие производители кабельной арматуры подхватили этот тренд и также начали предлагать рынку аналогичные решения.

Однако в ряде эксплуатирующих организаций иногда формируются запреты на применение подобного решения по причине негативной статистики, отказов кабельной арматуры в узле заземления, выходов муфт из строя. Чтобы корректно разобраться в причинах, необходимо рассмотреть электрический контакт, который создается при монтаже непаяного электрического соединения, и факторы, влияющие на надежность его работы.

Металлическая оболочка (экран) — терка. Контакт создается посредством внедрения в оболочку кабеля острых зубцов терки с удалением окисной пленки. Чем больше поверхность внедрения, тем больше контактная зона и тем меньше переходное сопротивление. То есть контактная пластина должна иметь определенную твердость (обеспечивается специальном материалом, из которого изготовлена контактная пластина) и заточенность (обеспечивается конструкцией и материалом) для создания как можно большей контактной поверхности.

Терка — поводок. Контакт двух поверхностей, который зависит от площади соприкосновения, что обеспечивается конструкцией.

Общий контакт узла непаяного заземления. Поводок и терка фиксируются роликовой пружиной, которая обеспечивает постоянное оптимальное давление, чтобы переходное сопротивление не выходило за пределы зоны «хорошего контакта» (рисунок 2).

Роликовая пружина не должна ослаблять давления на контакт на протяжении всего срока службы муфт (по ГОСТу 34839-2022 — 30 лет), поэтому эта пружина получила название пружина постоянного давления (ППД).

Пружина изготавливается из специальной стали с высоким пределом упругости, усталостной прочностью и с низкой намагничиваемостью. Для создания требуемого механического давления роликовые пружины подбираются по ширине и количеству витков ролика.

Таким образом, два главных элемента контактной системы непаяного соединения: роликовая пружина (ППД) и контактная пластина («терка») должны быть изготовлены из корректно подобранных материалов (специальных сплавов), иметь определенную конструкцию (разработка производителя кабельных муфт), соответствовать требованиям ГОСТ 10434-82 (Соединения контактные электрические).

Проведенные нами длительные циклические испытания непаяной контактной системы заземления, выполненной из специального сплава с подходящими электромеханическими свойствами, показывают стабильность контакта в соответствии с требованиями ГОСТ 10434-82.

На рисунке 3 (ТВК справа) видно равномерное распределение и отсутствие критического нагрева контакта при длительной токовой нагрузке 300 А.

На рисунке 4 в цепочке последовательно установлены непаяные контактные системы, демонстрирующие на ТВК приемлемые (слева — терка из специального сплава, применяемая в муфтах Райтек) и неудовлетворительные (справа — терка из алюминия, также применяемая многими производителями кабельных муфт) результаты работы узла непаяного заземления. Это позволяет сделать вывод, что материал, используемый для изготовления контактной пластины, имеет критическое значение для надежного и долговечного контакта всего узла.

Кабельная арматура производства ООО «Райтек» (торговой марки RT Raytech) укомплектована системами заземления оболочек кабелей собственных разработок, материалы и конструкция которых позволяют обеспечить надежность работы муфты на протяжении всего срока службы.

Будем рады видеть вас на нашем производстве в г. Угличе для демонстрации и подтверждения заявленных характеристик.