«КАБЕЛЬ-news», № 1, 2013, www.kabel-news.ru
24
С
60-х годов пластмассы стали применять-
ся как для изоляции, так и для оболочек
низковольтных кабелей, а разработанная
в 1963 г. изоляция из сшитого полиэтилена
(СПЭ) стала одним из ключевых факторов развития
подземных кабельных систем среднего и высокого
напряжения.
Сегодня кабели с изоляцией из СПЭ находятся в
эксплуатации в области высокого и сверхвысокого
напряжения.
В результате увеличения плотности мощностей
в городских районах существующие конструкции
высоковольтных кабелей, особенно кабели с изоля-
цией из СПЭ, были рассмотрены для дальнейшего
повышения их нагрузочной способности.
Условия прокладки, транспонирование экранов,
использование жил типа Milliken, эмалированных
проволок, жил большого сечения, кабелей постоян-
ного тока — всё это способы увеличения пропускной
способности линии.
Новые разработки показывают возможность су-
щественного снижения поверхностного эффекта и
эффекта близости за счёт применения оксидиро-
вания или эмалирования проволок в сегментных
жилах.
В настоящее время единственной технологией,
способной обеспечить передачу электроэнергии
на большие расстояния по подземному кабелю,
является высоковольтная передача электроэнер-
гии на постоянном напряжении.
Благодаря современным инновациям в тех-
нологии преобразователей, созданию кабелей с
изоляцией из СПЭ и гибкости структуры системы
наблюдается быстрый рост применения высоко-
вольтных систем передачи постоянного напряже-
ния.
НАДЁЖНОСТЬ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ
Достичь долгого срока службы кабеля с изо-
ляцией из СПЭ не сложно. Но требуется уделять
внимание деталям, которые сначала могут пока-
заться малозначимыми.
Производство
ÑÏÝ-ÊÀÁÅËÈ
Кабели с изоляцией из
сшитого полиэтилена
Надёжность. Контроль качества поставляемой продукции.
Реконструкция маслонаполненных кабельных линий
Никита НОВОПОСЕЛЕНСКИХ,
заместитель директора по производству кабельной арматуры завода «Таткабель»
С самого начала применения кабелей с пропитан-
ной бумажной изоляцией и последующим примене-
нием СПЭ известно, что электрическая прочность
изоляционной системы со временем снижается в
процессе эксплуатации. Скорость этого снижения
(старение) зависит от напряжённости электрическо-
го поля, температуры и условий окружающей среды,
в которой проложены кабели (влажная или сухая
среда). Международными комиссиями и националь-
ными комитетами были разработаны различные
долгосрочные испытания.
Испытания кабелей на долговременное старение
не предназначены для оценки производственных де-
фектов, например, пустот, загрязняющих включений
и неоднородностей на границах раздела изоляция/
экран. Для выявления этих дефектов перед тем, как
кабель будет введён в эксплуатацию, проводятся
заводские испытания, такие, как испытание на ча-
стичные разряды и напряжением переменного тока.
Испытания на старение предназначены для гаран-
тии того, что полимерные материалы изоляции обе-
спечат надёжные характеристики кабеля в течение
длительных периодов эксплуатации во влажной сре-
де. Основным механизмом старения кабелей с изо-
ляцией из СПЭ является образование триингов. Об-
разование электрических триингов — это механизм
1970
1975
1,000
0,500
0,100
0,050
0,010
0,005
Год прокладки кабеля
Внедрение «сополимерного» ТСПЭ
в 1980 году
Интенсивнос
ть отказов кабеля,
число/100 км/год
1980
1985
1990
2000
1995
Рис. 1. Интенсивность отказов кабеля
(отказов изоляции) в процессе эксплуатации
в Германии
«КАБЕЛЬ-news», № 1, 2013, www.kabel-news.ru
25
быстрой деструкции, которая обычно инициируется
на дефекте.
Отказы кабелей не являются простой функцией
времени их эксплуатации, а, скорее, функцией вре-
мени эксплуатации, совокупности воздействий и ка-
чества изготовления.
На рис. 1 отражён пример того, каким образом
улучшались эксплуатационные характеристики каж-
дого нового поколения кабелей, начиная с первых
кабелей с изоляцией из термопластичного ПЭ, за-
тем кабелей с классической изоляцией из СПЭ и, на-
конец, современных кабелей с изоляцией из ТСПЭ.
НОРМЫ ИСПЫТАНИЙ И ДИАГНОСТИКА
КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ
Диагностические испытания кабеля предполага-
ют процесс, а не одиночное событие. Необходимо
анализировать данные о кабельной линии для того,
чтобы для конкретного состава линии была выбрана
соответствующая методика испытаний. В некоторых
случаях лучше всего начать с наиболее простой в
применении технологии, обеспечивающей общую
информацию, которая впоследствии может быть ис-
пользована для выбора более специализированных
методов.
Кабельные муфты должны быть равнопрочным
элементом кабельной системы как электрически,
так и механически. Но на сегодняшний день стати-
стика такова, что концевые муфты являются менее
прочным элементом кабельной системы. Имеются
случаи выхода из строя концевых муфт различных
производителей. Наиболее вероятная причина —
недостаточный уровень качества работ при монта-
же. Другой возможный фактор — низкий уровень
диэлектрических свойств изоляционной жидкости
(наличие посторонних частиц, влаги), который так-
же может быть связан с низким уровнем монтажа.
Соответственно, для концевых муфт необходимо
применять дополнительные меры контроля качества
монтажа, а в последующем и методы их диагности-
ки. Обязательными должны стать проверка уровня
ЧР в муфтах после их монтажа и последующий пе-
риодический контроль уровня ЧР на протяжении экс-
плуатации. Напротив, проведение постоянной или
периодической диагностики кабеля на наличие ЧР в
изоляции не является обязательным, учитывая низ-
кую повреждаемость и высокую стоимость данных
систем.
К каждому из методов испытаний и диагностики
необходимо относиться с особой тщательностью,
оценивая их надобность.
Длинные кабельные линии представляют высо-
кий риск в энергосистемах электропередачи в связи
с возможными пробоями и длительными ремонтами.
Частота пробоев среди прочего зависит от проце-
дуры контроля качества. Также кабельные системы
должны быть адаптированы для технического обслу-
живания и быстрого восстановления в случае аварии.
Опыт эксплуатации показывает, что только ма-
лую часть времени простоя кабельной линии состав-
ляет продолжительность ремонта кабеля. Полное
время простоя значительно зависит от других аспек-
тов — получения разрешения для входа на объект,
исследования аварии и выбор наилучшего метода
ремонта, получения разрешений для начала работ,
очистки участка, наличия квалифицированного пер-
сонала, запчастей и т.д. Время простоя для высоко-
вольтных линий с изоляцией из СПЭ может состав-
лять 1—2 недели в одном случае и 6—9 месяцев — в
другом.
Прежде всего качество должно быть заложено
правильным определением технических параме-
тров, испытаниями и монтажом кабельной системы.
Затем качество необходимо поддерживать надле-
жащим обслуживанием. В случае аварии должна
быть возможность оперативного восстановления
требуемого качества.
После аварии кабельной системы качество долж-
но быть восстановлено как можно быстрее. Поэтому
бригада по обнаружению повреждений должна быть
в состоянии готовности 24 часа/7 дней в неделю
для предварительного осмотра в случае выхода из
строя. Для следующего шага требуется внутренняя
ремонтная служба для локализации проблемы (так-
же 24/7 в состоянии готовности). Разрешения для
доступа к собственности и для работы должны быть
Производство
ÑÏÝ-ÊÀÁÅËÈ
Производственный корпус завода «Таткабель»
Производственный корпус завода «Таткабель»
«КАБЕЛЬ-news», № 1, 2013, www.kabel-news.ru
26
оформлены заранее таким образом, чтобы работа
не могла быть остановлена в неподходящий момент.
Желательно поддерживать контакт с поставщи-
ком кабеля/системы и гарантировать быструю готов-
ность монтажников. Контракт с поставщиком кабе-
ля в течение нескольких лет за определённую цену
может помочь уменьшить время подготовки. Важно
иметь под рукой квалифицированного подрядчика
для земляных работ, для того чтобы была возмож-
ность открыть любую траншею для осмотра.
Запчасти обычно заказываются и поставляются
вместе с кабельной системой, чтобы сразу иметь в
наличии. Необходимо периодически проверять воз-
можность использования тех или иных запчастей.
ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ГОРОДСКИХ И
МАГИСТРАЛЬНЫХ КАБЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ
В эксплуатации остаётся большое количество
старых маслонаполненных кабелей. При их замене
планируется использовать кабели с изоляцией из
СПЭ.
Преимущества кабелей с изоляцией из СПЭ пе-
ред кабелями с БПИ для среднего напряжения уже
давно оценены и известны.
Маслонаполненные кабельные линии высокого
и сверхвысокого напряжения показывают высокую
надёжность. Многие кабели были проложены ещё в
60—70-х годах, некоторые выработали уже ресурс
дважды. Но тем не менее они до сих пор продолжа-
ют работать.
Но есть одна важная проблема, от которой нель-
зя уйти, — термическая деструкция изоляции. Тан-
генс дельта, который и изначально имеет высокое
значение 0,003 по сравнению с СПЭ, в течение сро-
ка службы постепенно растёт. В некоторых случаях
он может превышать исходное значение в 5—10 раз.
Как следствие — увеличение потерь на нагрев изо-
ляции при сохранении расчётной нагрузки приведёт
к тепловому пробою. В результате необходимо по-
степенно понижать температуру на жиле, уменьшая
пропускную способность.
Большие затраты ложатся на содержание масло-
хозяйства и постоянный отбор проб масла.
Алюминиевая оболочка кабелей низкого дав-
ления на 110—220 кВ подвергается существенной
коррозии, и, следовательно, за 30—40 лет она поч-
ти полностью разлагается, и влага становится губи-
тельным фактором.
Конструкции кабелей высокого давления на
220—500 кВ более надёжны. Но большие трудности
в ремонте — заморозка большого объёма масла,
отсутствие квалифицированных ремонтных сотруд-
ников и запчастей являются критичными факторами
для дальнейшей их эксплуатации.
Сетевым и генерирующим компаниям уже сейчас
необходимо продумывать план по замене данных
линий и планировать соответствующие инвестиции.
Наиболее продвинутые компании уже сейчас
включают в свои планы замену маслонаполненных
кабелей, тем самым уменьшая затраты на текущее
обслуживание и потери, развивая сети и предотвра-
щая большие вынужденные затраты в случае ава-
рии.
С ростом спроса на электроэнергию в условиях
всё более осознанного отношения к охране окру-
жающей среды и повышения скорости передачи ин-
формации очевидны следующие тенденции:
• электроэнергетическим компаниям нужны более
простые в прокладке и техническом обслужива-
нии и менее дорогостоящие кабельные системы;
• конечные потребители хотят получить кабели с
повышенным сроком службы;
• существенное снижение уровня потерь электро-
энергии в передающих и распределительных си-
стемах;
• повышение внимания к проблемам, связанным с
электромагнитными полями;
• развитие подземных сетей в городских рай-
онах с целью устранения отрицательного ви-
зуального воздействия воздушных линий;
• объединение передачи данных и энергии;
• повышение уровня надёжности электро-
снабжения в условиях роста зависимости
жизни и деятельности человека от электро-
снабжения.
Нет сомнения в том, что применение и
важность кабельных систем будут возрас-
тать. В течение 10—15 лет современные ка-
бели с изоляцией из СПЭ полностью вытес-
нят старые кабели с бумажно-пропитанной
изоляцией, а уже через 50—70 лет уступят
кабельным системам на базе сверхпроводни-
ков, разработки которых сегодня внедряются
в первые промышленные проекты.
Этап производства кабеля
Этап производства кабеля
с изоляцией из сшитого полиэтилена напряжением 220 кВ
с изоляцией из сшитого полиэтилена напряжением 220 кВ
Производство
ÑÏÝ-ÊÀÁÅËÈ
Оригинал статьи: Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена
Надёжность. Контроль качества поставляемой продукции.Реконструкция маслонаполненных кабельных линий.
