Инновации кабельной промышленности в области электроэнергетики

Page 1
background image

Page 2
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2012, www.kabel-news.ru

38

Производство

ÈÍÍÎÂÀÖÈÈ

Инновации кабельной 
промышленности в области 
электроэнергетики

Михаил ШУВАЛОВ,

 заведующий отделением кабелей

 и проводов энергетического назначения 

ОАО «ВНИИКП»

САМОНЕСУЩИЕ ИЗОЛИРОВАННЫЕ 

ПРОВОДА 

Линии электропередачи, оборудованные самоне-

сущими изолированными проводами (СИП), с точки 
зрения надёжности и электробезопасности облада-
ют очевидными преимуществами по сравнению с 
линиями с традиционными неизолированными про-
водами. Яркий пример тому — поведение проводов 
в период «ледяного дождя», обрушившегося на Мо-
сковский регион зимой 2010/2011 года. ЛЭП, обо-
рудованные СИП, оказались значительно надёжнее. 
Спрос на эти провода полностью удовлетворялся 
отечественными заводами и даже в кризис 2008—
2009 гг., и несмотря на то, что рост производства 
этих изделий несколько снизился, спада не наблю-
далось, и уже в 2011 году прирост составил 28%.

Основные типы СИП, производимых в России, 

представлены в табл. 1.

К сожалению, сегодня некоторые отечествен-

ные и зарубежные компании стремятся предлагать 
на рынке упрощённые и удешевлённые конструк-
ции СИП, которые не прошли весь комплекс ис-

Табл. 1. Основные типы изолированных 

и защищённых проводов

Тип провода

Марка СИП 

по ГОСТ Р 

52373-2005

Изолированные провода на 0,6/1 кВ с не-
изолированной нулевой несущей жилой

СИП-1

Изолированные провода на 0,6/1 кВ с 
изолированной нулевой несущей жилой

СИП-2

Изолированные провода на 0,6/1 кВ без 
несущего элемента

СИП-4

Защищённые провода для линий электро-
передачи на 10—35 кВ

СИП-3

ИЗ ДОКЛАДА НА КРУГЛОМ СТОЛЕ «ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА: БЕЗОПАСНОСТЬ И ИННОВАЦИОННЫЙ 

ПОДХОД К РАЗВИТИЮ», ОРГАНИЗОВАННОМ ЖУРНАЛОМ «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. ПЕРЕДАЧА И 

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ» И ЗАО «ЭКСПОЦЕНТР» В РАМКАХ ВЫСТАВКИ «ЭЛЕКТРО-2012»

пытаний и исследований, подтверждающий их на-
дёжность. Действующий в России национальный 
стандарт предъявляет очень жёсткие требования 
к СИП в части обеспечения надёжности и безава-
рийной эксплуатации в течение десятилетий. Если 
у компании-поставщика нет протоколов испытаний 
проводов, проведённых независимыми испытатель-
ными центрами, то заказчикам следует относиться к 
ней очень осторожно.

КАБЕЛИ НА НАПРЯЖЕНИЕ 6—35 КВ С 

ИЗОЛЯЦИЕЙ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА

Преимущества кабелей с изоляцией из сшитого 

полиэтилена (СПЭ) по сравнению с кабелями с бу-
мажной пропитанной изоляцией хорошо известны 
(табл. 2). 


Page 3
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2012, www.kabel-news.ru

39

Производство

ÈÍÍÎÂÀÖÈÈ

ность, которая смогла инвестировать средства в 
создание новых цехов и технологических линий. 

Конструкция кабелей с изоляцией из СПЭ 

приведена на рис. 1. 

ОАО «ВНИИКП» совместно с отечественны-

ми заводами-производителями проводит боль-
шую работу по обеспечению высокого качества 
этих изделий, направленную на минимизацию 
дефектности, и в первую очередь изоляционной 
системы, которая является наиболее уязвимым 
местом кабельной продукции. У большинства ка-
белей отечественного производства электриче-
ская прочность достаточно высока и составляет 
65—70 кВ/мм. 

На рис. 2 показаны основные и дополни-

тельные меры, которые должны осуществлять 
заводы-изготовители по поддержанию высокого 
качества кабельной продукции. 

Новые кабельные изделия должны проходить 

двухгодичные испытания, направленные на под-
тверждение надёжности согласно действующей 
отраслевой документации. ВНИИКП, организуя 
такие испытания, ориентировался на европей-

ские требования, которые были дополнены отече-
ственными. Эти требования в настоящее время от-
ражены в проекте государственного стандарта на 
кабели среднего напряжения с изоляцией из СПЭ, 
который в этом году будет опубликован и начнёт 
применяться в кабельной промышленности. Прак-
тически все наши заводы эти испытания проходят 
успешно. Однако если посмотреть на динамику ро-

По данным Московской кабельной сети, преиму-

щества кабелей с изоляцией из СПЭ таковы:
•  возможность подключения к любому типу совре-

менного оборудования;

•  прокладка при низких температурах без предва-

рительного прогрева;

•  нечувствительность оболочки к агрессивным сре-

дам;

•  нормальная эксплуатация в зонах блуждающих 

токов;

•  стойкость к вибрации (прокладка в теле мостов);
•  неограниченное применение при любых перепа-

дах высот;

•  отсутствие проблем «течей» в случае поврежде-

ния оболочки (особенно важно при прокладке в 
кабельных сооружениях) и концевых муфт.
Кабели с изоляцией из СПЭ производятся в Рос-

сии сравнительно недавно, с 1998 года, и кабельная 
промышленность смогла учесть ошибки, которые 
были допущены зарубежными компаниями, являю-
щимися пионерами в этой области, и использовала 
в производстве продукции современные технологии 
и материалы.

Кабели с пропитанной бумажной изоляцией вы-

пускаются в нашей стране более 100 лет, с дорево-
люционных времён, и многие кабельные линии уже 
выработали свой ресурс. Эти кабели работают мно-
гие десятилетия, поэтому интенсивность их отказов 
сегодня достаточно высока.

Пока надёжность, которую демонстрируют отече-

ственные кабели с изоляцией из СПЭ, нас удовлет-
воряет. Сегодня почти полностью потребность в этих 
изделиях удовлетворяет наша кабельная промышлен-

Табл. 2. Сравнительные эксплуатационные 

показатели кабелей среднего напряжения с 

пропитанной бумажной и пластмассовой изоляцией

Основные показатели

Вид изоляции

Пропи-

танная 

бумажная

СПЭ

Длительно допустимая рабочая 
температура, 

о

С

70

90

Температура при перегрузках, 

о

С

75

130

Стойкость к токам КЗ, 

о

С

200

250

Нагрузочная способность, %

• при прокладке в земле
• при прокладке в воздухе

100
100

117
120

Разность уровней при прокладке, м

около 15

без огра-

ничения

Трудоёмкость при монтажах и 
ремонтах

высокая

низкая

Показатели надёжности — удельная 
повреждаемость, шт./100 км в год

• в свинцовых оболочках
• в алюминиевых оболочках

около 6 
около 17

в 10-15 раз

ниже

Рис. 1. Базовая конструкция одножильного 

кабеля среднего напряжения с изоляцией из 

сшитого полиэтилена

1 — токопроводящая жила; 2, 4 — электропроводящий 
экран; 3 — изоляция; 5 — электропроводящая влагонабу-
хающая лента; 6 — металлический экран; 7 — влагонабу-
хающая лента; 8 — наружная оболочка


Page 4
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2012, www.kabel-news.ru

40

ста производства кабелей,

 

то среди кабелей сред-

него напряжения доля кабелей с изоляцией из СПЭ 
лишь немного превышает четверть.

Такая парадоксальная ситуация обусловлена 

тем, что на рынке цены на эти изделия являются 
значительно более высокими, чем на кабели сред-
него напряжения с пропитанной бумажной изоля-
цией. Тому есть ряд причин, и можно сказать, что 
традиционная одножильная конструкция кабелей с 
изоляцией из СПЭ имеет не только плюсы, но и ми-
нусы. Такие кабели достаточно дороги, и техниче-
ским решением, которое позволит хотя бы частично 
решить эту проблему, является создание трёхжиль-

ных кабелей (табл. 3). На рис. 3 представлены две 
конструкции таких кабелей с круглыми и секторны-
ми токопроводящими жилами.

Первая конструкция уже освоена некоторыми 

отечественными заводами, а вторая представляет 
собой перспективную разработку. Она значительно 
менее материалоёмкая и более дешёвая, однако, 
чтобы довести её до потребителя, необходимо прове-
сти полный цикл НИОКР и освоить производство как 
кабелей, так и арматуры. Если потребители заинте-
ресуются в этих более экономичных изделиях, то мы 
будем

 

готовы внедрять их в эксплуатацию в опытном 

режиме совместно с энергосистемами (табл.4).

Производство

ÈÍÍÎÂÀÖÈÈ

Табл. 3. Динамика объёмов производства кабелей среднего напряжения (6—35 кВ) на предприятиях 

Ассоциации «Электрокабель» (в трёхжильном исчислении)

Тип кабеля

Объёмы производства, тыс. км

Изменение к предыдущему году, %

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2006

2007

2008

2009

2010

Кабели с бумажной пропитан-
ной изоляцией 

20,9

21,6 25,2

22,7

11,3

17,7

3,3

16,7

-9,9

-51,5

56,6

Кабели с изоляцией из СПЭ*

2,5

4,3

6,8

6,5

3,9

6,2

72

58,1

-4,4

-40

58,9

Доля кабелей с изоляцией из 
СПЭ от общего объёма,%

10,7

16,6

21,3

22,3

25,6

25,9

55,1

28,3

4,7

14,8

1,2

*   Количество заводов, выпускающих кабели с изоляцией из СПЭ, — 12. Количество линий газовой вулканизации — 

19, в том числе на напряжение до 35 кВ — 15. Мощности по производству кабелей — 20 тыс. км.

Рис. 2. Схема контроля качества при изготовлении XLPE-кабелей среднего напряжения


Page 5
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2012, www.kabel-news.ru

41

КАБЕЛИ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ 

С ИЗОЛЯЦИЕЙ ИЗ СПЭ

В последние годы ряд отечественных предприя-

тий — ООО «Камский кабель», ОАО «Севкабель», 
ОАО «Кирскабель», ОАО «Электрокабель «Кольчу-
гинский завод», ОАО «Таткабель» освоили выпуск 
кабелей на напряжение 110—220 кВ, на момент под-
готовки данного доклада два из перечисленных заво-
дов располагают оборудованием для производства 
кабелей на напряжение 330 кВ (табл. 5). Эта продук-

Производство

ÈÍÍÎÂÀÖÈÈ

Табл. 4. Сравнение материалоёмкости кабелей с секторными и круглыми жилами. 

Кабель марки АПВВ 3х240/50-6/10 кВ

Элементы 

конструкции

Соотношение масс, % 

Однопрово-

лочные сек-

торные жилы

Многопроволоч-

ные секторные 

жилы

Многопрово-

лочные круглые 

жилы

Однопроволоч-

ные секторные 

жилы

Многопроволоч-

ные секторные 

жилы

Изоляция, кг/км

782

828

728

107

114

Электропроводные 
экраны, кг/км

334

361

323

103

112

Внутренняя
оболочка, кг/км

324

347

1578

21

22

Наружная
оболочка, кг/км

629

720

864

73

83

Общая масса, кг/км

4535

4773

6065

75

79

Наружный диаметр, мм

55,9

59,7

71

79

84

1 — токопроводящая жила; 
2, 4 — электропроводящий экран; 
3 — изоляция; 
5 — электропроводящая бумага; 
6 — металлический экран; 
7 — внутренняя оболочка; 
8 — наружная оболочка; 
9 — стальная броня; 
10 — межфазные заполнения; 
11 — медная проволока

Рис. 3. Конструкции трёхжильных кабелей 

среднего напряжения 

а) кабели с секторными жилами с общим 
металлическим экраном;
б) кабели с круглыми жилами и индивидуальными 
экранами поверх жил

а)

б)

Табл. 5. Испытания, выполненные в области 

кабелей высокого напряжения

Заводы-

производители

Виды испытаний

Типовые 

испытания

Преквалификационные

(годичные) испытания

ООО «Камский 
кабель»

110 и 220 кВ — 

выполнены 

во ВНИИКП

110 кВ — закончены в 

2011 г. во ВНИИКП

220 кВ — закончены в 

2011 г.

в Чези (Германия)

ОАО 
«Севкабель»

110 кВ — 

выполнены во 

ВНИИКП

220 кВ — выполнены 

в НИИПТ, г. Санкт-

Петербург

ОАО 
«Кирскабель»

110 кВ — 

выполнены во 

ВНИИКП

110 кВ — закончены в 

2012 г. во ВНИИКП

ОАО 
«Электрокабель 
«Кольчугинский 
завод»

110 кВ — 

выполнены во 

ВНИИКП

110 кВ — закончены в 

2011 г. во ВНИИКП

ОАО 
«Таткабель»
г. Казань

выполняются в НИИПТ


Page 6
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2012, www.kabel-news.ru

42

Производство

ÈÍÍÎÂÀÖÈÈ

ция должна проходить испытания, предусмотренные 
нормами МЭК и требованиями ФСК ЕЭС, а именно 
типовые и так называемые преквалификационные 
испытания продолжительностью 1 год, подтвержда-
ющие ресурс кабелей. Предприятия, выпускающие 
эти изделия, в большинстве своём уже прошли необ-
ходимые испытания, но сегодня ситуация такова, что 
на российском рынке доминируют кабели высокого 
напряжения импортного производства.

ВНИИКП проводит следующие мероприятия по 

контролю качества кабелей высокого и сверхвысо-
кого напряжения отечественного производства:
•  разработка единых технических условий «Кабе-

ли силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена 
на напряжение 64/110 кВ» ТУ 16-705-495-2006 и 
«Кабели силовые с изоляцией из сшитого поли-
этилена на напряжение 127/220 кВ» ТУ 3530-405-
00217053-2009; 

• аудит 

производства;

•  определение импульсной прочности кабеля;
•  углублённые лабораторные исследования каче-

ства изоляционной системы с использованием 
РД16.К00-006-2000 «Комплексный анализ каче-
ства полимерной изоляции кабелей высокого на-
пряжения»; 

•  pазработка расширенной программы обеспече-

ния высокого качества высоковольтных кабелей, 

А) Нарушение конструкции: отсутствие медной скрепляю-
щей ленты. В результате произошло дополнительное по-
вреждение проволочного экрана при пробое кабеля.
Б) Дефект медной проволоки экрана кабеля размером 
около 2,1 мм. 
В) Частицы меди в толще водоблокирующих лент. Размер 
дефекта около 3 мм.
Г) Глубина надреза электропроводящего полимерного 
экрана около 0,4 мм.
Д) Включение инородного материала в изоляции разме-
ром около 0,9 мм. Обнаружено в кабеле 110 кВ после про-
боя при приёмо-сдаточных испытаниях.
Е) Выступ на внутреннем электропроводящем экране вы-
сотой 100±5 мкм. Обнаружен в кабеле 220 кВ в результате 
обследования места пробоя.  

Рис. 4. Грубые дефекты, обнаруженные в кабелях импортного производства 

при обследовании в ОАО «ВНИИКП»

производимых предприятиями — членами Ассо-
циации «Электрокабель».
Поступающая сегодня на российские рынки им-

портная кабельная продукция далеко не безупреч-
на. Энергетические компании в последнее время 
привлекают ВНИИКП для рассмотрения аварий, ко-
торые происходят на кабельных линиях, оборудован-
ных зарубежными изделиями, а также для входного 
контроля при поставках продукции. Часто при этом 
выявляются грубые технологические и конструктив-
ные дефекты. 

Различные дефекты, обнаруживаемые в импорт-

ных кабелях высокого напряжения, представлены 
на рис. 4. Пример грубого конструктивного дефек-
та — отсутствие скрепляющей медной ленты поверх 
медного проволочного экрана, приводящее в случае 
отказа кабеля к распределённому повреждению 
проволочного экрана на довольно большой длине.

Другим примером грубых дефектов являются 

«заусенцы» на проволочном экране, которые при-
водят к повреждению изоляционной системы кабе-
ля, и как следствие — к скорому отказу. Целый ряд 
кабелей европейского производства имел подобные 
дефекты.

Разумеется, «скрытые» внутренние дефекты изо-

ляционной системы не так заметны. Их можно уви-
деть только при детальном микроскопическом ла-

А)

Д)

Е)

Г)

В)

Б)


Page 7
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2012, www.kabel-news.ru

43

бораторном исследовании. Размеры этих дефектов 
выходят за рамки допустимых по нашей документа-
ции и приводят к образованию электрических триин-
гов — каналов неполного пробоя (рис. 5). 

ИННОВАЦИОННЫЕ ТИПЫ 

ПРОВОДОВ ДЛЯ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ 

ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ

В промышленно развитых странах доля кабель-

ных линий в общем количестве ЛЭП сравнительно 
очень мала, например, в США — 1,6%, а в России 
ещё ниже. Поэтому, учитывая огромные простран-
ства нашей страны и географическую удалённость 
источников электроэнергии от её потребителей, 
становится понятно, насколько важны для нас воз-
душные линии электропередачи. Российские энер-
гетические компании в последнее время проявляют 
значительный интерес к инновационным типам про-
водов, применяемых за рубежом. Примером может 
служить провод АЕRО-Z, который имеет 
ряд технических преимуществ, в частности, 
он обладает меньшей массой, повышенной 
электропроводностью и меньшим аэроди-
намическим сопротивлением по сравнению 
с проводами традиционной конструкции.

В России есть аналогичные разработки 

(рис. 6) с подобными техническими характе-
ристиками, и в настоящее время ВНИИКП 
совместно с отечественными предприятия-
ми проводит работу по внедрению их в про-
изводство и затем в эксплуатацию.

Одним из шагов, направленных на по-

вышение конкурентоспособности отече-

Производство

ÈÍÍÎÂÀÖÈÈ

Рис. 5. Электрический триинг, 

зародившийся на инородном 

включении в изоляции 

высоковольтного кабеля

ственных неизолированных проводов, является 
применение в качестве проводящего материала не 
традиционного алюминия, а алюминий-циркониевого 
сплава, который позволяет повысить предел рабо-
чей температуры до 150—160

о

С и даже до 210

о

С.

В табл. 6 приводится сравнение этого сплава с 

традиционным алюминием.

На рис. 7а приведена конструкция, которую 

ВНИИКП разработал совместно с одним из ка-
бельных заводов, из термостойкого алюминиевого 
сплава с сердечником из стальной проволоки, пла-
кированной алюминием, позволяющим повысить 
коррозионную стойкость конструкции.

Другой пример разрабатываемой сегодня инно-

вационной конструкции — неизолированный ком-
пактный провод из профилированных алюминиевых 
проволок или проволок из алюминиевого сплава Al-
Zr с сердечником из стальной оцинкованной прово-
локи (рис. 7б). 

Табл. 6. Свойства высокотемпературных проводников на основе 

алюминий-циркониевого сплава (Al-Zr) в сравнении 

с электротехническим алюминием марки АТ

Свойства 

Сплав Al-Zr

Алюминий АТ

Удельное сопротивление при 20°C, 

м

28,73x10

-9

28,26x10

-9

Предел прочности на разрыв, МПа

• 

при диаметре проволок < 4 мм

• при диаметре проволок > 4 мм

162
159

185—165

160

Предельное удлинение, %

2,0

2,0

Сохранение механических свойств при 
нагревании до 280

о

С/ч 

• предел прочности, МПа
• относительное удлинение, % 

примерно 150

примерно 2,0

70—90
10—25

Плотность, г/см

3

2,7

2,7

Рабочая температура, 

о

С

до 210

до 90

Максимальная температура при крат-
ковременных пиках нагрузки, 

о

С

240

100

Рис. 6. Компактные конструкции высокотемпературных 

проводов, принятые в разработках ВНИИКП

А) На основе трапецеидальных проволок 
(классическая конструкция)

Б) На основе стреловидных проволок 
(оригинальная конструкция ВНИИКП)


Page 8
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 4, 2012, www.kabel-news.ru

44

КАБЕЛИ 

И ПРОВОДА ПОЖАРОБЕЗОПАСНОГО 

ИСПОЛНЕНИЯ

Среди электротехнических изделий, причаст-

ных к возникновению и распространению пожа-
ра, кабели и провода занимают первое место. Это 
обусловлено тем, что они изготовлены из органи-
ческих материалов, способных к горению, а также 
тем, что они, будучи распределёнными изделия-
ми, способствуют распространению пламени.

Сегодня на многих отечественных заводах 

выпускаются кабели, не распространяющие 
горение. Такие кабели выпускаются на низ-
кое и среднее напряжение с использованием 
оболочек из пожаробезопасных материалов и 
термических барьеров. Изоляция кабелей низ-
кого напряжения также выполняется  из пожа-
робезопасного материала. Сегодня в России 
производятся кабели низкого напряжения, ко-
торые обладают свойством огнестойкости, т.е. 
в течение некоторого ограниченного времени 
они в состоянии передавать электроэнергию 

Производство

ÈÍÍÎÂÀÖÈÈ

Рис. 7а. Провод неизолированный из 

термостойкого алюминиевого сплава Al-

Zr (алюминий-цирконий) с сердечником 

из стальной проволоки, плакированной 

алюминием, с рабочей температурой до 150

о

 

Рис. 7б. Провод неизолированный компактный 

из профильных алюминиевых проволок 

(рабочая температура – 90

о

С) или из проволок 

алюминиевого сплава Al-Zr (рабочая 

температура – 150

о

С) с сердечником из стальной 

оцинкованной проволоки

в условиях пожара. Это свойство обеспечивается 
использованием в качестве изоляции специальных 
стеклослюдянитовых лент. В настоящее время не-
которыми отечественными предприятиями освоено 
также производство огнестойких кабелей среднего 
напряжения 6–10 кВ (рис. 8). 

Следующим этапом работ в области разработки  

изделий пожаробезопасного исполнения является 
создание кабелей низкого напряжения, которые 
обладают пониженной токсичностью продуктов 
горения. Пониженная токсичность обеспечивается 
за счёт применения специального поливинилхло-
ридного пластиката. 

В заключение хочу отметить, что кабели высо-

кого напряжения, имеющие большой объём горю-
чей массы, часто прокладываются в коллекторах, 
и легко себе представить, какую опасность они 
будут представлять, если их прокладывать без 
средств огнезащиты. Традиционно применяются 
специальные мастики, которые достаточно до-
роги и имеют ограниченный ресурс. Во ВНИИКП 
разработаны специальные высоковольтные кабе-
ли, которые обладают свойством нераспростра-
нения горения.

Для испытаний этих кабелей потребовалось 

создать специальную методику, которая, с одной 
стороны, основана на требованиях МЭК, а с дру-
гой — учитывает чрезвычайно большой объём 
горючей массы, содержащейся в высоковольтных 
кабелях.

В настоящее время ряд отечественных заводов 

приступил к производству нераспространяющих 
горение кабелей на напряжение 110 кВ.

1

2

3

4

5

6

7

8

1 — токопроводящая жила; 2 — огнестойкий барьер; 
3 — экструдированные электропроводящие экраны; 
4 — изоляция из сшитого полиэтилена; 5 — электропроводя-
щая бумага; 6 — металлический экран; 7 — кабельная бумага; 
8 — внутренняя оболочка/межфазное заполнение из полимер-
ной композиции, не содержащей галогенов; 
9 — оболочка из полимерной композиции, не содержащей 
галогенов

ПвПнг(А)-FRHF(180)  1х240/25-10

ПвПнг(А)-FRHF(30)  3х120/25-10

Рис. 8. Силовые огнестойкие кабели на напряжение 

10 кВ по ТУ 16.К71-343-2004


Читать онлайн

Из доклада на круглом столе «Электроэнергетика: безопасность и инновационный подход к развитию», организованном журналом «ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» и ЗАО «Экспоцентр» в рамках выставки «Электро-2012»

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»