Соединительные муфты применяются в настоящее время двух типов:
даны на рис. 1 где
В большинстве муфт этого типа внутренняя свинцовая муфта отсутствует. В соединительных муфтах второго типа на каждую жилу наматывается рулон из заранее пропитанной кабельной бумаги, и поверх трех рулонов для каждой жилы накладывается общий рулон (рис. 3).
Эти муфты обязательно снабжаются свинцовой покрышкой, герметически спаянной со свинцовой оболочкой кабеля. Кроме того при прокладке в земле они снабжаются такой же чугунной покрышкой, как и соединительные муфты первого типа. Для заливки этих муфт применяется более легкоплавкий масло-канифольный состав.
Основное преимущество соединительных муфт первого типа — простота монтажа. К числу недостатков этих муфт относятся:
свободны от этих недостатков, но значительно сложнее в монтаже. Соединительные муфты первого типа применяются для кабельных линий напряжением не выше 6 kV, а соединительные муфты второго типа — для кабельных линий на напряжение в 6 kVи выше и при напряжениях ниже 6 kV. если кабельная линия имеет ответственнее назначение или проложена в воде, а также очень сырой или болотистой почве. Кроме того соединительные муфты второго типа вследствии меньших наружных габаритов применяются при прокладке в канализации для кабелей всех напряжений. Первый тип соединительных муфт применяется в Европе. В США применяются соединительные муфты исключительно второго типа. Слабое место соединительных муфт второго типа — линия стыка заводской изоляции кабеля и изоляции, наложенной во время монтажа. В этом месте сравнительно легко образуются щели, сильно понижающие пробивную прочность муфты.
Для уменьшения этих щелей и затруднения их образования у соединительных муфт на напряжение в 20 kV и выше концы заводской изоляции кабеля разделываются ступеньками, а бумажная изоляция накладывается частично в виде рулонов, частично в виде узких лент. На рис. 4 дан разрез соединительной муфты одной фазы 35 kV кабеля типа ОСБ, изолированной по этому принципу, где 1 — бумажные ролики, 2 — бумажные рулоны.
Первоначально намотка ведется узкими лентами до тех пор, пока диаметр намотки не будет равен диаметру сжима. Затем производится намотка первого рулона с таким расчетом, чтобы его наружный диаметр равнялся диаметру изолированной жилы. После этого диаметр места соединения доводится до диаметра жилы опять с помощью узких лент и накладывается второй рулон. Для кабелей с поясной изоляцией на напряжение до 10 kV достаточно одного верхнего рулона, т. к. толщина фазной изоляции у этих кабелей невелика.
В соединительной муфте нормальное электрическое поле кабеля нарушается, и в местах обреза свинцовых оболочек, а также у концов сжимов силовые линии значительно сгущаются. Для соединительной муфты на напряжение до 35 kV включительно достаточно простейших мероприятий для предупреждения опасных последствий этих искажений. А именно диаметр сжима должен возможно меньше отличаться от диаметра токоведущей жилы, края должны иметь плавные очертания, а пайка должна быть выполнена совершенно без острых кромок. Концы свинцовых оболочек достаточно несколько отвести от поверхности изоляции.
Для соединительных муфт кабелей на более высокие напряжения необходимо уже искусственно придавать электрическому полю в горловинах муфты нужную форму. Для этого в соединительных муфтах 110-kV кабеля ручная намотка доводится до места обреза свинцовой оболочки кабеля, причем величина угла, составляемого краями этой обмотки с осью кабеля, выбирается строго по расчету. Поверх всей ручной намотки накладывается экран из вальцованной медной оплетки. В результате электрическое поле в горловинах муфты становится совершенно плавным. Кроме того этим исключается из поля масло, являющееся более слабым диэлектриком, чем намотка из пропитанной кабельной бумаги или лакоткани.
Такая муфта показана на рис. 5, где
Эта же мера применяется и для соединительных муфт экранированных трехжильных кабелей типа Н и при меньших напряжениях, так как это позволяет избежать появления в соединительных муфтах тангенциальных градиентов.
Расчет соединительной муфты заключается в проверке величин аксиальных градиентов вдоль линии стыка заводской изоляции кабеля и ручной намотки. Пусть ΔU1 и ΔU2— величины потенциалов в точках соединительной муфты, между которыми определяется аксиальный градиент, и l — расстояние между ними, то
Если между токоведущими жилами и экранами имеются два слоя изоляции с различными е, то
где r1, г2 и г3 — соответственно радиусы токоведущей жилы кабеля основной изоляции и дополнительной намотки, ε1 и ε2 — диэлектрическая проницаемости основной изоляции кабеля и дополнительной намотки.
Максимальная допустимая величина аксиального градиента для кабелей с вязкой пропиткой 350—400 V/мм, а для кабелей с жидким масляным наполнением 600—700 V/мм. Максимальный радиальный градиент — две трети градиентов, допускаемых для изоляции кабеля. По мере роста рабочего напряжения соединительной муфты размеры ручной намотки резко увеличиваются. У соединительной муфты 110-kV кабеля длина намотки равняется 1 200 мм и радиальная толщина порядка 40 мм.
Для сокращения ручной намотки делают муфты, основанные на конденсаторном принципе (рис. 6). Основной частью этих муфт служит бакелитовый цилиндр с бумажной намоткой, разделенный металлическими прокладками на ряд последовательно включенных конденсаторов. В центре бакелитового цилиндра имеется металлическое кольцо, которое при установке конденсаторной втулки на место касается пружинного контакта на соединительном сжиме. В толще бумажной намотки помещен ряд концентрических прокладок из перфорированной металлической фольги. Концы прокладок с помощью узких ленточек из фольги, закладываемых между слоями бумаги, выводятся к бакелитовому цилиндру. Подбирая соответствующим образом расстояния между прокладками, можно добиться равномерного распределения напряжений вдоль поверхности бакелитового цилиндра.
Конденсаторные втулки изготовляются целиком на заводе, и качество их контролируется до отправки на линию, что позволяет избежать всякого рода случайных дефектов. Самый монтаж конденсаторной муфты сводится к сборочным операциям. Муфты этого типа применяются для кабелей на напряжение в 110 kV. В разнообразных типах соединительных муфт более низкое качество изоляции и худшая форма электрического поля компенсируются увеличением толщины изоляции по сравнению с толщинами изоляции кабеля. Вследствие этого наружный диаметр соединительной муфты получается значительно больше, чем у кабеля.
При подводной прокладке применяются специальные соединительные муфты. В этих соединительных муфтах проволочная броня крепко зажимается между конусами, имеющими пазы для каждой проволоки соединенными между собой солидными болтовыми стяжками. Для удобства передвижения по дну наружной поверхности этих муфт придается правильная цилиндрическая форма без всяких выступов.
Для подземных кабелей, снабжаемых плоской проволочной броней, для прокладки в местности, где могут быть передвижения почвы, необходима разгрузка мест соединения от растягивающих усилий. Однако в этом случае конусы и стягивающие болты могут быть расположены вне муфты, и защитный корпус может быть взят нормального подземного типа. В низковольтных распределительных кабельных линиях часто бывает необходимо делать ответвления от кабеля.
Для этих пелен применяются ответвительные муфты (рис. 7). Так как эти муфты применяются в основном для напряжений не свыше 1 000 V, то их конструкция и методы изоляции такие же, как и для соединительных муфт первого типа.
Концевые муфты разделяются по способу и месту установки:
на рис. 10 даны железные муфты для внутренних установок, на рис. 11 — для установок вне помещений — мачтовые с непосредственным выводом из них жил и на рис. 12 — муфты мачтовые с выводами через фарфоровые изоляторы, где
На рис. 13 приведены размеры и выкройки железных концевых муфт для кабелей сечением:
Для кабелей типа Н меняют три одножильные муфты. С этой целью в месте разводки трех жил устанавливается небольшая свинцовая разветвительная муфта, спаиваемая с одной стороны со свинцовой оболочкой кабеля, а с другой — с тремя свинцовыми трубками, надеваемыми поверх экранов отдельных жил. Получившиеся отдельные свинцовые жилы вводятся в три одножильные муфты.
Существуют также конструкции, специально приспособленные для работы выводами вниз, могущие одновременно работать как разъединители, и т. п. Кроме того имеются конструкции, в корпусе которых помещаются трансформаторы тока. Наличие таких муфт. несомненно чрезвычайно облегчает решение ряда монтажных задач. Существуют конструкции для 110-kV кабеля с жидким масляным заполнением. Для усиления изоляции в горловине муфты наложена дополнительная намотка из лакоткани, а внутри изолятора установлен ряд бакелитовых цилиндров. В целях получения хорошего уплотнения во всех швах помещаются пробковые прокладки, пропитанные глипталевым лаком, и торцы изолятора тщательно шлифуются. Фланцы расположены таким образом, что их цементовка не соприкасается непосредственно с внутренней полостью изолятора. Токовыводной болт присоединяется к жиле через пружинящий элемент.
