72
АНАЛИТИКА
СЕТИ РОССИИ
72
к
а
б
е
л
ь
н
ы
е
л
и
н
и
и
кабельные линии
ВВЕДЕНИЕ
Необходимость
строительства
и
модернизации
систем
передачи
и
распределения
электроэнергии
обеспечивает
стабильный
рост
спроса
на
кабели
для
энергетики
.
Растущая
урбанизация
сокращает
доступное
пространство
для
размещения
воздуш
-
ных
линий
электропередачи
(
ЛЭП
),
а
обеспокоен
-
ность
населения
проблемами
электромагнитного
излучения
ЛЭП
создаёт
дополнительные
сложности
для
их
размещения
.
Всё
это
повышает
интерес
к
подземным
кабельным
линиям
(
КЛ
).
С
другой
сто
-
роны
,
неисправность
подземной
КЛ
обходится
до
-
роже
,
чем
выход
из
строя
ЛЭП
,
поэтому
применение
кабелей
самого
высокого
качества
является
обя
-
зательным
условием
в
большинстве
европейских
стран
,
обеспечивающим
экономичность
и
безопас
-
ность
кабельных
распределительных
сетей
.
Кроме
того
,
важно
защитить
кабель
от
повреждений
при
производстве
,
прокладке
и
эксплуатации
.
В
начале
80-
х
годов
производство
кабелей
с
изо
-
ляцией
из
сшитого
полиэтилена
(
СПЭ
)
претерпело
значительные
изменения
с
целью
устранения
про
-
блем
эксплуатации
СПЭ
-
кабелей
первого
поколения
.
Производители
кабелей
внедрили
технологию
трой
-
ной
экструзии
,
а
также
экструдированный
экран
по
изоляции
вместо
графита
.
В
дополнение
к
этому
ма
-
териал
оболочки
был
изменён
с
поливинилхлорида
(
ПВХ
)
на
полиэтилен
в
основном
высокой
плотности
.
Производители
материалов
в
свою
очередь
пред
-
приняли
шаги
к
повышению
чистоты
компаундов
,
а
также
разработали
так
называемые
триингостойкие
решения
,
в
частности
сополимерную
изоляцию
[1].
ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ
ПОКАЗАТЕЛИ
КАБЕЛЕЙ
В
СЕТЯХ
Улучшенные
эксплуатационные
показатели
три
-
ингостойких
компаундов
отмечены
в
нескольких
пу
-
бликациях
[2, 3].
Однако
основное
развитие
техно
-
логий
произошло
за
последние
30
лет
,
поэтому
нет
достаточно
полной
опубликованной
информации
от
-
носительно
их
влияния
на
увеличение
срока
службы
кабелей
и
снижение
количества
отказов
в
процес
-
се
эксплуатации
.
В
исследовании
Schädlich & al [4]
опубликованы
результаты
испытаний
состаренных
в
реальных
условиях
кабелей
,
показывающие
очевид
-
ное
превосходство
сополимерной
изоляции
из
СПЭ
над
модифицированной
присадками
и
классической
гомополимерной
изоляцией
из
СПЭ
.
В
данной
публи
-
кации
,
в
частности
,
приведены
реальные
данные
по
отказам
для
энергосистемы
E.ON Bayern,
регион
Вос
-
точной
Баварии
,
как
суммарная
статистика
отказов
кабелей
с
2003
по
2005
г
.
в
зависимости
от
года
производства
кабелей
.
Кабели
,
смонтированные
по
-
сле
1983
года
,
показывают
очень
низкий
уровень
отказов
,
и
это
соответствует
времени
внедрения
тех
-
нологических
разработок
,
осуществлённых
в
начале
1980-
х
.
В
отдельном
исследовании
,
проведённом
инсти
-
тутом
FGH
в
Германии
,
ценность
второго
поколения
кабелей
выделена
экстраполяцией
уровня
отказов
на
весь
срок
службы
.
Второе
поколение
силовых
ка
-
белей
,
которые
были
изолированы
полимерно
мо
-
дифицированными
триингостойкими
компаундами
,
обычно
называемыми
сополимерами
,
показывает
существенно
сниженный
уровень
отказов
,
как
это
видно
на
рис
. 1.
Одним
из
результатов
изучения
причин
отказов
ранних
поколений
кабелей
было
внедрение
моди
-
фицированных
полимерами
триингостойких
компа
-
ундов
в
конце
70-
х
годов
[5, 6].
Эксплуатационные
преимущества
таких
кабелей
были
подробно
описа
-
Эксплуатационные показатели
усовершенствованной
изоляционной системы для
кабелей среднего напряжения
Анджей УРБАНЬЧИК,
Borealis AG, andrzej.urbanczyk@borealisgroup.com
Рис
. 1.
Предполагаемый
уровень
отказов
кабелей
с
изоляцией
из
СПЭ
разных
поколений
Первое
поколение
кабелей
с
изоляцией
из
СПЭ
Второе
поколение
кабелей
с
изоляцией
из
СПЭ
Возраст
кабеля
,
лет
Уровень
от
казов
73
№
5 (20),
сентябрь
–
октябрь
, 2013
73
ны
ранее
,
а
на
рис
. 2
показаны
результаты
двухлетних
испытаний
согласно
стандарту
HD605.
Здесь
представ
-
лены
кабели
среднего
напряжения
различных
конструк
-
ций
и
рабочих
напряжений
,
как
это
определено
в
гар
-
монизированном
документе
CENELEC.
Результаты
на
данном
рисунке
,
конечно
,
неполные
,
но
основаны
на
всех
данных
,
доступных
на
сегодняшний
день
[7—9].
Эта
база
данных
очевидно
демонстрирует
преиму
-
щество
качественной
изоляции
,
в
данном
случае
сопо
-
лимерной
,
над
традиционной
гомополимерной
изоля
-
цией
.
Для
кабелей
,
произведённых
с
использованием
триингостойкой
изоляции
,
ожидаемый
срок
службы
составляет
порядка
40
лет
.
Кроме
того
,
на
диаграмме
можно
увидеть
разницу
между
гомополимерной
изо
-
ляцией
,
сополимерной
триингостойкой
изоляцией
и
триингостойкой
изоляцией
с
добавлением
присадок
.
Объём
данных
по
последнему
типу
невелик
,
поэтому
использование
нормального
распределения
лишь
по
трём
точкам
,
вероятно
,
не
является
лучшим
решением
.
Новые
разработки
,
осуществлённые
в
течение
по
-
следних
лет
,
были
направлены
на
дальнейшее
улучше
-
ние
характеристик
сополимерных
триингостойких
ком
-
паундов
.
Двухлетние
испытания
проводятся
согласно
методике
HD605 (
референция
в
кабельном
стандарте
HD620
для
кабелей
среднего
напряжения
).
Кабели
,
про
-
изведённые
на
основе
новых
компаундов
,
вместе
с
по
-
лупроводящими
экранами
,
перекрывают
даже
самые
высокие
требования
на
рынке
,
предоставляя
хороший
запас
прочности
для
производства
надёжных
кабелей
среднего
напряжения
.
На
рис
. 3
результаты
испытаний
новой
системы
материалов
сравниваются
с
наиболее
распространёнными
требованиями
CENELEC,
а
также
наиболее
высокими
требованиями
,
предъявляемыми
в
Германии
.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
С
момента
внедрения
изоляции
из
СПЭ
в
производ
-
ство
кабелей
среднего
напряжения
было
предпринято
несколько
шагов
для
снижения
уровня
отказов
из
-
за
электрического
пробоя
изоляции
практически
до
нуля
.
Каждый
шаг
сам
по
себе
увеличивает
срок
службы
ка
-
беля
и
повышает
надёжность
распределительной
сети
среднего
напряжения
.
Совместная
работа
производителей
оборудования
,
компаундов
и
кабельных
заводов
позволила
совер
-
шить
качественный
прорыв
в
производстве
кабелей
среднего
напряжения
,
в
результате
чего
произошло
существенное
улучшение
статистики
отказов
кабелей
.
Это
выгодно
как
обществу
,
потребителю
электроэнер
-
гии
,
так
и
энергосистемам
,
поскольку
любое
нарушение
энергоснабжения
немедленно
появляется
в
заголовках
новостей
.
Всё
это
подчеркивает
преимущества
сополимерной
изоляционной
системы
СПЭ
по
сравнению
с
другими
решениями
,
предлагаемыми
на
рынке
и
используемы
-
ми
для
изоляции
кабелей
среднего
напряжения
.
В
до
-
полнение
к
этому
ведутся
работы
по
созданию
более
совершенной
системы
изоляции
,
обеспечивающей
увеличенный
срок
службы
кабелей
в
тяжёлых
условиях
эксплуатации
.
ЛИТЕРАТУРА
1. D.Meurer, T&D Show 2001.
2.
Brakelmann: Studie “Netzverstärkungs-Trassen
zur Übertragung von Windenergie: Freileitung oder
Kabel?”, Bundesverband WindEnergie e.V. Oktober
2004.
3. H. Schädlich, L. J. Hiivala, ”Comparative Wet Ageing
Tests of Medium Voltage XLPE Cables”, ICC Spring
2002.
4. H. Schädlich, L. J. Hiivala, ”Comparative Wet Ageing
Tests of Medium Voltage XLPE Cables”, ICC Spring
2002.
5. G. Matey and F. Nicoulaz, JiCable 1987, pp. 176.
6. JJ. de Bellet, G. Matey, L. Rose, V. Rose, J. Filippini,
Y. Poggi and V. Raharimalala, “Some aspects of the
relationship between water treeing, morphology and
microstructure of polymers”, IEEE Transactions and
Electrical Insulation, EI-22 pp. 211-217 April 1987.
7. D. Wald, A. Smedberg, “Zuverlässige Kabelsysteme
auf der Basis von Copolymeren (Polymer WTR)“, ew
2006 Heft 15—16 pp. 54.
8. D. Wald, A. Smedberg, Performance of Modern Cables
in Central Europe, JiCable 2007, C 5—1—4.
9. D. Wald, A. Urbanczyk, Evolution of modern cable
systems in central Europe, Proceedings of MmdE
2008.
Рис
. 2.
Разница
между
остаточной
электрической
прочностью
после
2-
х
лет
старения
во
влажной
среде
для
кабелей
с
классической
и
триингостойкой
СПЭ
-
изоляцией
99,9
99
95
90
80
70
60
50
40
30
20
10
5
1
0,1
Обычный
СПЭ
Сополимерный
триингостойкий
СПЭ
Модифицированный
присадками
триингостойкий
СПЭ
Рис
. 3.
Показатели
сополимерных
компаундов
в
сравнении
с
требованиями
в
Европе
%
%
Норма
— 95%
доверительного
интервала
Показатели
сополимерной
изоляции
Базовые
требования
HD620
Повышенные
требования
(
Сетевые
компании
Германии
)
70
60
50
40
30
20
10
кВ
/
мм
Оригинал статьи: Эксплуатационные показатели усовершенствованной изоляционной системы для кабелей среднего напряжения
Необходимость строительства и модернизации систем передачи и распределения электроэнергии обеспечивает стабильный рост спроса на кабели для энергетики. Растущая урбанизация сокращает доступное пространство для размещения воздушных линий электропередачи (ЛЭП), а обеспокоенность населения проблемами электромагнитного излучения ЛЭП создаёт дополнительные сложности для их размещения. Всё это повышает интерес к подземным кабельным линиям (КЛ).
