Кабельная арматура является неотъемлемой и важной частью кабельной системы. Функционал кабельной арматуры разнообразен так же, как и ее конструктивное исполнение. Конструкции муфт, используемые инженерные решения, технология производства в большей степени находятся в поле выбора самих разработчиков, инженеров- конструкторов и технологов компаний-производителей кабельной арматуры, при этом, безусловно, руководствуясь соответствующими стандартами и техническими требованиями на кабельные системы, кабельную арматуру и отдельно взятые ее узлы.
Первостепенно любая кабельная арматура должна обеспечивать безопасное распределение напряженности электрического поля, тепловой баланс в ее внутренней (основной) и наружной изоляции, а также надежное протекание электрического тока в ее токоведущих элементах. Именно такое сочетание этих двух факторов позволяет говорить о надежной передаче электрической мощности в кабельных линиях, ее длительной безотказной работе.
Кабельные системы на сверхвысокое напряжение 500 кВ занимают особое место в истории развития кабельной промышленности и энергетики нашей страны. В 50-е годы была намечена широкая программа строительства гидроэлектростанций на Волге и сибирских реках. Строительство ГЭС потребовало впервые в СССР разработки и создания маслонаполненных кабелей (МНК) на напряжение 220–500 кВ и соответствующей кабельной арматуры. Так, впервые в мире, кабель на напряжение 500 кВ был создан силами ВНИИКП и поставлен на опытно-промышленную эксплуатацию на Волгоградской (ныне Волжской) ГЭС в 1964 году [1]. Маслонаполненные кабельные линии на напряжение 500 кВ постепенно вводились в промышленную эксплуатацию в 1958–1987 годах на Усть-Илимской, Токтогульской, Нижнекамской, Саяно-Шушенской ГЭС и Загорской ГАЭС.
Срок службы МНК высокого давления составляет 25 лет, что потребовало замену МНК-линий с истекшим сроком эксплуатации на более современные кабельные линии с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ). Замена кабельных линий была проведена на Токтогульской ГЭС в 2017 году на кабельную систему производства LS Cable & System Ltd. (Южная Корея), на Саяно-Шушенской ГЭС в 2013 году на кабельную систему производства Taihan Electric Wire Co., Ltd (Южная Корея), на Загорской ГАЭС в 2016 на кабельную систему производства Südkabel GmbH (Германия). Первой в России кабельная линия 500 кВ с кабелем СПЭ была смонтирована на Бурейской ГЭС в 2004 году [2], где производителем кабеля и кабельной арматуры была иностранная компания Südkabel GmbH, которая в 2013 поставила кабельные системы и на Богучанскую ГЭС.
Монтаж кабельных линий 500 кВ в России с привлечением иностранных производителей кабельных систем проводился не только на объектах генерации, но и на объектах распределительных сетей и подстанций. Например, в 2008 году ПС 500 кВ «Очаково» (Nexans), в 2012 году строительство КВЛ 500 кВ ПС «Западная» — ПС «Очаково», в 2013 году ПС 500 кВ «Калужская» (Südkabel GmbH) и другие объекты сис темы внешнего электроснабжения Москвы.
Основным сдерживающим фактором замены старых маслонаполненных кабельных линий и строительства новых кабельных линий с использованием кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена напряжением 500 кВ являлось отсутствие в стране производства данного кабеля и соответствующей кабельной арматуры, а также необходимого опыта и компетенций у российских компаний. В настоящее время ряд отечественных заводов вышли на рынок кабеля с изоляцией из СПЭ 500 кВ. Очевидно, что объекты генерации и сети электроснабжения являются одним из перспективных рынков сбыта кабельных систем на напряжение 500 кВ. Сложившиеся обстоятельства натолкнули коллектив завода СКАТ на идею разработки сверхвысоковольтной кабельной арматуры на классы напряжений 330–550 кВ. В начале 2023 года было принято решение о запуске проекта по разработке линейки кабельной арматуры на напряжение 330–500 кВ.
К кабелю и кабельной арматуре на класс напряжений 330–500 кВ предъявляются более высокие требования по качеству материалов (в частности материалов основной изоляции кабеля и кабельной арматуры ввиду воздействия высокого напряжения — грозовой (BIL) и коммутационный испытательный имульсы, 1550 и 1175 кВ, соответственно), технологии и чистоты производства, к монтажу кабельной арматуры в части подготовки кабеля и условий монтажа.
Процесс разработки происходил параллельно двумя этапами. Во-первых, разработка и испытания токовых соединений (токовыводов, соединительных гильз и наконечников). Во-вторых, разработка конструкции муфт и основной изоляции кабельной арматуры. Как уже отмечалось выше, надежное протекание электрического тока через токоведущие элементы арматуры является важным фактором, влияющим на надежность кабельной арматуры, поэтому таким элементам должно уделяться пристальное внимание в процессе разработки. Здесь стоит отметить, что обязательных требований проведения испытаний токоведущих элементов кабельной арматуры как таковых нет. Достаточно лишь проведение испытаний в объеме типовых и предквалификационных для кабельных систем согласно ГОСТ Р МЭК 62067-2017. На наш взгляд, и согласно рекомендациям технической брошюры СИГРЭ ТВ 758 [3], для вновь разработанных токовых соединений должны проводиться дополнительные испытания на механическую прочность, термическую стабильность с обязательным контролем значений переходных сопротивлений токовых соединений до и после испытаний.
В ходе разработок и серии испытаний образцов токовых соединений рассматривались различные варианты конструкций механических соединений с применением техники срывных болтов в зависимости от материала, сечения и конструкции ТПЖ кабелей. Выбор концепции механических соединителей с применением техники срывных болтов обусловлен удобством с точки зрения монтажа и отсутствия необходимости использования специальных инструментов. По результатам испытаний удалось отыскать полезные закономерности поведения соединителей в зависимости от параметров ТПЖ кабелей и максимально унифицировать их конфигурации в широком интервале номинальных сечений ТПЖ кабелей.
Проведенные исследования убедительно показали, что такие испытания должны проводиться не только для отличающихся друг от друга конструкций токовых соединений, но и в случае изменения материалов (в том числе контактных смазок), технологии монтажа и подготовки ТПЖ к соединению. Испытания проводятся в собственной исследовательской лаборатории СКАТ.
Процесс разработки конструкции муфт на напряжение 330–500 кВ был начат с подбора подходящих материалов для основной изоляции арматуры, где СКАТ использует материалы, прошедшие апробацию на класс напряжения 500 кВ. В основе работы арматуры заложен принцип геометрического контроля электрического поля как наиболее эффективного на высокие классы напряжений (≥35 кВ).
Главным элементом кабельной арматуры является эластомерный элемент — стресс-конус для концевых и кабельных вводов или тело муфты соединительной арматуры. В планах завода — проект оснащения арматуры интегрированными датчиками измерения уровня ЧР и напряжения с целью мониторинга и диагностики состояния арматуры.
В октябре прошлого года кабельная арматура 500 кВ СКАТ успешно прошла типовые испытания в ИЦ ООО «Завод ТАТКАБЕЛЬ», подтвердив соответствие п. 12.3 ГОСТ Р МЭК 62067-2017 в составе кабельной системы с кабелем марки ПвП(п)нг(А)2гж-HF 1×800/225 ОВММ 2×4-290/500 кВ производства ООО «Завод ТАТКАБЕЛЬ». Особенностью этих испытаний стало то, что к двум кабельным вводам ВСК 550 в ячейке с элегазовой изоляцией дополнительно в испытательную сборку были включены два кабельных ввода ВСТ 550 в баке с масляной изоляцией. Такое решение было принято для проверки работы кабельных вводов в условиях, максимально приближенных к параметрам кабельных кожухов силовых трансформаторов на объекте в филиале АО «Татэнерго» — Нижнекамская ГЭС. Объем трансформаторного масла в испытательной бочке составил порядка 4,5 тонн, вакуумирование, дегазация и закачка масла проводилась специализированным оборудованием, используемым на реальных объектах.
В ноябре 2024 года были начаты работы по замене маслонаполненных кабельных линий 500 кВ на Нижнекамской ГЭС (г. Набережные Челны). Работы по проекту разделены на 4 этапа. Первый этап успешно завершен в январе текущего года. Производитель кабельной арматуры — компания СКАТ (г. Казань), производитель кабеля — ООО «Завод ТАТКАБЕЛЬ» (г. Казань). В рамках первого этапа модернизирована одноцепная кабельная линия энергоблока № 3 протяженностью 750 метров для передачи мощности 400 МВА между блочным трансформатором ТЦ-4000000/500 и ОРУ 500 кВ. Монтаж кабельной линии 500 кВ проведен силами компании ООО «Гидроэлектромонтаж», шефнадзор за монтажом кабельной арматуры — шеф-инженерами СКАТ. Таким образом, впервые в России смонтирована и введена в эксплуатацию кабельная линия с кабелем с изоляцией из СПЭ на класс напряжения 500 кВ отечественного производства. Второй этап запланирован к завершению в мае текущего года.
Параллельно завод СКАТ продолжает работу по аттестации кабельных систем 110–500 кВ в ПАО «Россети». В январе 2025 года успешно завершен комплекс испытаний соединительной муфты СЕС 550 на механическую прочность по программе и методике СКАТ, согласованной с ПАО «Россети». Суть испытаний заключается в проверке герметичности сборки муфты на кабеле после проведения циклов нагрева муфты в воздухе и в воде, приложения дополнительной нормированной механической нагрузки на муфту, уложенную в траншее. В феврале 2025 года начаты предквалификационные испытания кабельной арматуры 500 кВ СКАТ в ИЛ ООО «НИЦ ВО» на соответствие требований п. 13.2 ГОСТ Р МЭК 62067-2017 в составе кабельной системы с кабелем производства ООО «Завод ТАТКАБЕЛЬ». Испытания впервые проводятся на открытом воздухе в реальных условиях сезонных изменений температуры, влажности и осадков. Начат монтаж кабельной системы 500 кВ на типовые испытания с максимальным сечением ТПЖ кабеля 2500 мм2 производства ООО «Завод ТАТКАБЕЛЬ». 
СКАТ (Силовая Кабельная Арматура Татарстана) — разработчик и производитель кабельной арматуры 0,4–500 кВ. Завод впервые в России в тандеме с кабельным заводом ТАТКАБЕЛЬ, в декабре 2024 года завершил монтаж отечественной высоковольтной кабельной арматуры на класс напряжения 500 кВ для третьего энергоблока Нижнекамской ГЭС в рамках первого этапа важнейшего для республики проекта «Модернизация кабельных линий 500 кВ с заменой на кабельные линии 500 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена» филиала АО «Татэнерго» — Нижнекамская ГЭС». В январе 2025 года первая кабельная арматура 500 кВ российского производства введена в эксплуатацию на действующем объекте. Предприятие успешно реализовало проекты по реконструкции электросетевого комплекса в части поставки кабельных муфт 110 кВ и 220 кВ при строительстве кабельных линий. В структуре бренда также представлена кабельная арматура 1–35 кВ и арматура для СИП 0,4–10 кВ собственной разработки.
СКАТ +7 (843) 562-07-57 (добавочный 564), office@skat-hvca.com, www.skat-rt.ru
ЛИТЕРАТУРА
- Мещанов Г.И., Образцов Ю.В., Пешков И.Б., Шувалов М.Ю. Силовые кабели на напряжение 10–500 кВ: история развития и перспективы // Кабели и провода, 2006, № 3(298). C. 18–24.
- Гринь А.В., Мнека А.С. Опыт монтажа кабельных линий 500 кВ с кабелями с полиэтиленовой изоляцией на Бурейской ГЭС, Загорской ГАЭС, Богучанской ГЭС, КВЛ 500 кВ ПС «Западная» — ПС «Очаково» // Кабели и провода, 2020, № 5(385). С. 31–40.
- CIGRÉ TB 758: Test regimes for HV and EHV cable connectors. B1 — Insulated cables.
