Технические требования, предъявляемые к термоусаживаеиым кабельным муфтам

Соединение отдельных строительных длин кабелей, а также оконцевание кабелей в местах присоединения к источнику энергии или потребителю производится с помощью соединительных и концевых муфт, представляющих собой вместе со стопорными муфтами кабельную арматуру.
Кабельные муфты должны быть герметичными, влагостойкими, обладать механической и электрической прочностью.
В настоящее время в качестве соединительных и концевых муфт применяются термоусаживаемые муфты.
Основой термоусаживаемых муфт служат вулканизируемые полимеры, например композиции полиэтилена для кабельной промышленности, подвергаемые радиационному модифицированию. В результате отдельные детали муфт после тепловой обработки и раздутия оказываются способными к усадке при нагреве до исходной формы. Широкий диапазон термоусаживаемости материала (до четырехкратного увеличения внутреннего диаметра при раздутии трубок) позволяет использовать один типоразмер для нескольких стандартных сечений жил кабеля.
При нагреве деталей термоусаживаемых муфт, например с помощью газовой горелки, происходит их усадка и обеспечивается плотный водонепроницаемый обхват кабеля, причем термоплавкий клей, нанесенный на внутренние поверхности трубок, заполняет все пустоты. Кабельная муфта создает в месте соединения или оконцевания кабелей новую изоляцию, полностью отвечающую требованиям к изоляции кабеля.
Термоусаживаемые муфты поставляются в виде комплекта деталей и монтажных материалов.
В комплект термоусаживаемых муфт, предназначенных для соединения трехжильных участков кабелей, входят термоусаживаемые, изолирующие, электропроводящие элементы и вспомогательные материалы.
К термоусаживаемым элементам относятся трубки фазной изоляции (рис. 1), перчатки (рис. 2), внутренние и наружные трубки для изоляции соединительных гильз, трубка герметизации и наружная защитная труба.

Рис. 2. Термоусаживаемая перчатка для трехжильного кабеля с бумажно-масляной изоляцией:
L - общая длина перчатки: l0- длина отводов для жил кабеля: d - внутренний диаметр корпуса перчатке; da - внутренний диаметр отводов перчатки

Рис. 1. Общий вид термоусаживаемой трубки: L - длина: d внутренний диаметр; b - толщина
Каждая фаза обоих разделанных концов соединяемых участков кабеля изолируется с помощью трубок фазной изоляции (следовательно, при соединении жил трехжильных кабелей таких трубок нужно иметь шесть штук).
Количество пальцев термоусаживаемых перчаток равно количеству жил соединяемых кабелей. Перчатки предназначены для усиления изоляции в месте выхода жил из- под металлической (алюминиевой или свинцовой) оболочки кабеля, т.е. в месте их развода на большее, чем в кабеле, расстояние друг от друга. В муфтах кабелей с полимерной изоляцией перчатка не требуется.
Токопроводящие соединительные гильзы, обеспечивающие соединение двух концов кабеля, изолируются с помощью внутренней (более короткой) и наружной манжет (для изоляции соединителя может применяться только одна манжета). Поверх изолируемых жил соединяемых кабелей и самих соединителей накладывается трубка герметизации, а затем наружная защитная труба.
К изолирующим элементам относятся заполнители междуфазного пространства в корешке концов кабеля и между жилами в пределах соединительной муфты.
После разделки кабеля и развода жил в корешке кабеля образуется пустота, в которую сначала вкладывается специальный заполнитель конусообразной формы, расплавляемый при нагреве во время усадки перчаток. В результате междужильное пространство в корешке кабеля оказывается заполненным, что исключает возможность образования там воздушной пробки.
Для заполнения междужильного пространства в пределах соединительной муфты служит набор междуфазных заполнителей (центрального и трех боковых), расплавляемых при усадке трубки герметизации.
Электропроводящие элементы термоусаживаемой муфты - алюминиевая или медная фольга, провод заземления, соединительные гильзы.
Поверх трубки герметизации накладывается экран из алюминиевой или медной фольги для предотвращения ложных помех при поиске повреждений во время эксплуатации кабеля, т.е. экран обеспечивает непрерывность металлической оболочки кабеля.
Многопроволочные медные провода заземления с площадью поперечного сечения 16 или 25 мм2 обеспечивают контакт между оболочкой и броней соединяемых кабелей. При этом присоединение проводов заземления к броне и оболочке может выполняться пайкой или с помощью так называемых контактных пружин, что обеспечивает непрерывность электрической цепи по оболочке и броне кабеля.
Соединительные гильзы (рис. 28) изготавливаются из того же материала, что и токопроводящие жилы кабеля. Закрепление жилы в гильзе осуществляется с помощью винтов со срывающимися головками.
В состав вспомогательных материалов входят: комплект для припаивания проводов заземления к броне и оболочке кабеля или контактные пружины; гибкий провод для наложения бандажей на элементы разделанного кабеля и концы монтируемого провода заземления; полимерная лента; ветошь.

Рис.  28. Соединительная гильза с винтами со срывающимися головками:
1 - контактный винт. 2 - корпус гильзы: L - длина гильзы: ( - длина винта: D -
внутренний диаметр гильзы: d - диаметр винта со срывающейся головкой
Комплект для припаивания провода заземления содержит паяльный жир (для припаивания провода заземления к алюминиевой оболочке кабеля), припой оловянно-свинцовый (для припаивания провода заземления к свинцовой оболочке кабеля и стальной броне), алюминиевый припой (для полуды алюминиевой оболочки в месте припаивания провода заземления, а также для полуды концов соединяемых алюминиевых жил кабелей).
Полимерная лента используется для закрепления концов фазной изоляции до их усадки, закрепления заполнителя междуфазного пространства и фольги, накладываемой поверх трубки герметизации.
В комплект концевых термоусаживаемых муфт входят: термоусаживаемые детали - трубка фазной изоляции, перчатка (для кабелей с пластмассовой изоляцией не требуется), манжеты наконечников и поясная, пальцевая манжета и полимерные изоляторы (только для муфт наружной установки); электропроводящие материалы (наконечники кабельные, провод заземления и наконечник для него).
Изоляционные материалы - заполнители междуфазного пространства и корешка конца кабеля (конусообразной формы).
Вспомогательные материалы те же, что и в составе соединительных термоусаживаемых муфт.
В изоляции, кабеля электрическое поле в большинстве случаев близко к радиальному, а в концевой муфте в месте обрыва металлической оболочки оно становится неравномерным. Изоляция концевой муфты наружной установки
должна быть рассчитана на работу как в неравномерном электрическом поле, так и при воздействии атмосферных перенапряжений. Поэтому в изоляции концевых муфт предусматривается пальцевая манжета, делающая более гладким место выхода жилы из кабеля и снижающая таким образом напряженность электрического поля на поверхности.
Полимерная изоляция в концевых муфтах наружной установки обеспечивает увеличение длины пути для токов утечки по поверхности фазной изоляции.
Заземление металлической оболочки и стальной брони производится на обоих концах кабеля при монтаже концевых муфт путем припаивания к оболочке и броне одного конца медного голого многопроволочного провода, второй конец которого присоединяется к стальной конструкции крепления кабеля, соединенной с магистралью заземления.
Электрические параметры муфт проверяют при их испытаниях постоянным или переменным напряжением. Испытания проводятся на опытных образцах, представляющих собой отрезки кабеля длиной 3 м со смонтированными на них соединительными муфтами и оконцованными с двух сторон термоусаживаемыми концевыми муфтами внутренней установки. Соединительные муфты при этом должны быть погружены в воду, а концевые - находиться в климатической камере, в которой должны поддерживаться постоянные температура (35 °С) и влажность (95...98%). Время выдержки соединительных муфт в воде (при температуре 5...35 °С) и концевой муфты в климатической камере до испытания напряжением - не менее 1 ч.
Схема испытаний муфт для трехжильного кабеля: каждая жила - напротив остальных, соединенных с заземленными корпусом.
При испытаниях первично приложенное напряжение не должно составлять более 40% испытательного напряжения. При увеличении испытательного напряжения or 40 до 100% скорость подъема не должна быть более 500 В/с.
В ходе ресурсных испытаний муфты подвергают циклическому нагреву током при приложении трехфазного испытательного напряжения.
Сначала проводят несколько (от 20 до 250) циклов нагрева до температуры нормального режима (82 °С - для кабелей с бумажной изоляцией, 72 °С - для кабелей с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката, полиэтилена или самозатухающего полиэтилена) при испытательном напряжении между жилой и землей, равном 1,7317, где биноминальное напряжение.
Длительность цикла определяется суммарным временем нагрева до указанной температуры (тепловое равновесие муфты), временем выдержки при этом режиме, составляющим 2 ч, временем охлаждения до температуры окружающей среды (тепловое равновесие муфты), временем выдержки при этой температуре не менее 4 ч. Муфты, выдержавшие циклы нагрева (отсутствие электрического пробоя, перекрытия по внешней изоляции), подвергают далее испытанию постоянным напряжением 60 кВ в течение 10 мин.
Далее проводят циклы нагрева до температуры аварийного режима (90 °С - для кабелей с бумажной изоляцией, 82 °С - для кабелей с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката, полиэтилена или самозатухающего полиэтилена) при испытательном напряжении между жилой и землей, равном 1,731/. Муфты, выдержавшие указанные циклы нагрева, подвергаются испытанию постоянным напряжением 60 кВ в течение 10 мин.
Муфты считают выдержавшими ресурсные испытания, если не произошло пробоя изоляции, оболочки или защитного шланга.
Испытания муфт на стойкость к воздействию тока короткого замыкания проводят путем пропускания через муфты переменного тока частотой 50 Гщ тока, действующее значение которого за время пропускания должно быть не меньше тока термической стойкости, указанного в табл. 5.
Таблица 5
Значения токов термической и динамической стойкости кабелей с алюминиевыми жилами

В табл. 5 приведены значения силы тока термической  и динамической стойкости для кабелей с алюминиевыми жилами на напряжение 10 кВ в зависимости от вида изоляции и площади сечения жил, вычисленные по формулам:

где k - коэффициент, зависящий от материала жил, начальной температуры нагрева жил кабеля (до короткого замыкания) и конечной температуры нагрева (при коротком замыкании) и равный 88 для кабелей с бумажно-масляной изоляцией и 93 для кабелей с изоляцией из вулканизированного полиэтилена; F- площадь поперечного сечения жил кабеля, мм2; t - время прохождения тока при коротком замыкании; оно принимается равным 4 с для определения термической стойкости и 1 с для определения тока динамической стойкости; Гт - односекундный ток термической стойкости.
Действующее значение тока  за время прохождения не должно отличаться более чем на +- 10% от значения тока динамической стойкости, указанного в табл. 5. Время прохождения тока - 0,03 с.
Количество испытаний - не менее трех. Интервал времени между испытаниями определяется временем охлаждения жил кабеля до начальной (длительно допустимой) температуры нагрева.
Перед испытанием на стойкость к воздействию токов короткого замыкания муфты должны быть испытаны постоянным напряжением 60 кВ в течение 10 мин.
Схема испытания муфт на стойкость к воздействию токов короткого замыкания следующая: жилы одного конца кабельной линии присоединяются к испытательной установке, жилы другого конца замыкаются накоротко. Температура жил кабеля при воздействии токов термической стойкости контролируется термопарами, установленными на токоведущей жиле концевой разделки кабеля. После воздействия токов короткого замыкания муфты осматривают. При отсутствии повреждений (трещин, деформации, течи масляно-канифольного состава) их испытывают постоянным напряжением 60 кВ в течение 10 мин. Муфты считают выдержавшими испытания, если не произошло пробоя изоляции, оболочки или защитной трубы, а также не появились механические повреждения (трещины, деформации изоляции, течь масляно-канифольного состава).
Далее проводят испытания на воздействие факторов окружающей среды - теплоустойчивость и холодоустойчивость.
Испытания на теплоустойчивость (воздействие повышенной температуры окружающей среды) проводят путем выдержки муфт, смонтированных ка опытных образцах кабеля длиной 3 м (одна соединительная и две концевые муфты) в тепловой камере при температуре окружающей среды (50 ± 2) °С не менее 4 ч. После извлечения из камеры и выдержки в нормальных климатических условиях в течение 1 ч муфты должны выдержать испытание постоянным напряжением 60 кВ в течение 10 мин.
Испытание на холодоустойчивость (воздействие температуры окружающей среды до -50 °С) проводят путем выдержки муфт, смонтированных на образцах кабелей, как указанно выше, в камере холода при температуре (-50 ± 2) °С не менее 4 ч. После извлечения из камеры и выдержки в нормальных климатических условиях в течение 1 ч муфта должны выдержать испытание постоянным током 60 кВ в течение 10 мин.