В соединительных и концевых кабельных муфтах, установленных на кабелях с металлической оболочкой одним из обязательных требований является электрическое соединение оболочек соединяемых кабелей. Открытым вопросом касательно обеспечения надежного электрического контакта в точке соединения металлической оболочки с экранной шиной являются способ и качество соединения экранной шины с оболочкой. В эксплуатации имеют место выходы муфт из строя, причиной которых является плохой контакт между заземляющей шиной и металлической оболочкой, что приводит к недопустимому нагреву места контакта, и, как следствие, либо выходу муфты из строя, либо нарушению соединения оболочек между собой или оболочки и заземления, и нарушением режима работы электрооборудования.
На рисунке условно показано место соединения металлической оболочки кабеля с шиной заземления.
Далее рассмотрим возможные варианты соединения шины заземления с оболочкой.
Одним из наиболее надежных методов соединения является пайка.
Но, несмотря на надежное соединение, у данного метода «минусов» больше, чем «плюсов».
Минусами такого соединения являются:
- При нагреве оболочки кабеля существует вероятность подгорания изоляционных элементов кабеля;
- Высокие требования к квалификации кабельщика.
Наличие «минусов» в методе соединения пайкой привело к тому, что в последнее время стал наиболее популярным способ соединения шины заземления с оболочкой кабеля с использованием пружин постоянного давления (далее «пружинные кольца»).
К плюсам способа соединения шины заземления с оболочкой кабеля с использованием пружинных колец относим:
- Скорость монтажа;
- Отсутствие необходимости в применении огня, тем самым исключается перегрев кабеля;
- Отсутствие требований к квалификации монтажника.
К минусам такого соединения относится повышенное контактное сопротивление, что, при протекании повышенного тока защиты, может приводить к перегреву места контакта, вплоть до расплавления и выходу из строя муфты.
Для соединения экранной шины с металлической оболочкой кабеля с использованием пружинных колец различные компании-производители муфт используют различные методы соединения.
А именно:
- Соединение одним пружинным кольцом;
- Соединение одним пружинным кольцом через «терку».
Нужно отметить, что недостатком соединения в принципе только одним пружинным кольцом (в ранее представленном слайде обоих вариантов) является недостаточным для надежного электрического контакта в точке соединения с металлической оболочкой кабеля по причине малой площади контакта (площадь непосредственного контакта между экранной шиной, которая состоит из тонких проволок, и оболочкой состоит из отдельных точек контакта).
В результате суммарная контактируемая площадь в большинстве случаев является меньше, чем поперечное сечение шины. То есть, например, шина сечением 35 мм2 при таком способе соединения может иметь контактную поверхность 6-10 мм2. Это подтверждается экспериментальными замерами переходного контактного сопротивления с использованием специализированного микроомметра.
По причине большей мягкости свинцовой оболочки, соответственно частичному продавливанию проволок шины, контактная площадь шины с алюминиевой оболочкой меньше на 15-30%.
Ухудшающим моментом описанного метода соединения заземляющий шины с оболочкой кабеля является уменьшение площади соприкосновения по причине недостаточного прижатие шины в случаях деформации оболочки кабеля по периметру на участке установки пружинного кольца ППД.
Данный метод позволяет компенсировать неокруглость оболочки.
Но, следует отметить, что в данном случае контактное сопротивление складывается из двух последовательно соединенных сопротивлений – первое сопротивление – между шиной и «теркой», а второе – между «теркой» и оболочкой.
Суммарное сопротивление, которое складывается из двух последовательно соединенных сопротивлений (первое сопротивление – между шиной и «теркой», а второе – между «теркой» и оболочкой) соизмеримо с сопротивлением контакта шины заземления с оболочкой кабеля без «терки».
Это вызвано тем, что контакт между «теркой» и оболочкой происходит лишь в заостренных выступах «терки», а так как это заострение, то и площадь контакта меньше. Плюсы использования «терки» в том, что исключается ухудшение контакта в результате овальности оболочки, а также улучшенное соединение с более жесткой алюминиевой оболочкой по сравнению с соединением без «терки».
Соединение двумя пружинными кольцами имеет в два раза меньшее контактное сопротивление, но такое соединение не защищено от овальности оболочки.
В результате многочисленных исследований и практических опытов была разработана конструкция и методы соединения шины заземления, обеспечивающие наилучшие значения электрического сопротивления, сопоставимые с пайкой. Суть заключается в том, что шина оборачивается вокруг оболочки под пружиной постоянного давления на весь периметр и без разрыва отводится в нужную сторону.
Была разработана конструкция шины, в которой для оборачивания вокруг оболочки используется отрезок шины, соединенный с основной шиной методом пайки под прессованием, что обеспечивает отсутствие контактного сопротивления между отрезком шины и основной шиной.
Преимущества данного решения:
- Обеспечивается качество соединения шины заземления с металлической оболочкой кабеля соизмеримое с пайкой;
- За счет конструкции шины заземления с установленным блокиратором исключается вероятность попадания влаги к месту соединения шины заземления с металлической оболочкой кабеля.
Такое соединение защищено от овальности, имеет максимальную площадь непосредственного контакта шины с оболочкой без промежуточных вставок типа «терка».
Результаты проведенных измерений подтвердили самое низкое контактное сопротивление из всех механических соединений.
Результаты измерений контактного сопротивления в место соединения шины заземления с металлической оболочкой кабеля
*Решение Sigma Corporation жирным шрифтом
*Лучшие результаты измерений выделены зеленым цветом
