Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена и кабельная арматура к ним. Технология сшивки, производство и контроль качества поставляемой продукции. Реконструкция и строительство кабельных сетей в городских условиях

Page 1
background image

Page 2
background image

70

Сборник докладов XIX заседания Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

МИЛЛЕР В.В., 

директор завода «Таткабель»

КАБЕЛИ С ИЗОЛЯЦИЕЙ ИЗ СШИТОГО 
ПОЛИЭТИЛЕНА И КАБЕЛЬНАЯ АРМАТУРА К НИМ. 
ТЕХНОЛОГИЯ СШИВКИ, 
ПРОИЗВОДСТВО И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА 
ПОСТАВЛЯЕМОЙ ПРОДУКЦИИ. 
РЕКОНСТРУКЦИЯ И СТРОИТЕЛЬСТВО 
КАБЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ В ГОРОДСКИХ УСЛОВИЯХ

ВВЕДЕНИЕ

Электрическая прочность высоковольтных 

кабелей приблизительно с 1890 г. была значи-
тельно улучшена за счёт применения пропитан-
ной минеральным маслом многослойной бумаж-
ной изоляции. Благодаря впервые применённой 
компанией «Pirelli» в 1917 г. проводящей бумаге 
под изоляцией жил стало возможным умень-
шить повреждаемость от частичных разрядов 
на граничной поверхности между изоляцией 
и жилой. Этим была достигнута ещё большая 
электрическая прочность. В этой проводящей 
бумаге можно усмотреть прообраз сегодняшних  
внутренних проводящих слоёв. Приблизительно 
в это же время начались измерения фактора 
диэлектрических потерь tg 

 в кабельной технике. 

С 60-х годов пластмассы стали применяться как 

для изоляции, так и для оболочки низковольтных 
кабелей, а разработанная и внедрённая в 1963 г. 
компанией General Electric изоляция из сшитого 
полиэтилена 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 сверхвысо-
кого напряжений.

КЛАССИФИКАЦИЯ И ОСНОВНЫЕ ОТЛИЧИЯ 

КАБЕЛЕЙ РАЗЛИЧНОГО ИСПОЛНЕНИЯ

Кабели среднего напряжения. 

В сетях 

на среднее напряжение применяются кабели 
двух видов: с бумажно-пропитанной изоля-
цией и с изоляцией из сшитого полиэти-
лена.

Кабели с БПИ вытесняются кабелями с изоля-

цией из СПЭ. 

На рис. 1 представлен трёхжильные кабель 

на напряжение 10 кВ с поясной бумажно-
пропитанной изоляцией и общей свинцовой 
оболочкой.

Рис. 1. Трёхжильный кабель на напряжение 

10 кВ с поясной БПИ и общей свинцовой 

оболочкой


Page 3
background image

71

6–8 февраля 2013 г. Ханты-Мансийск

На рис. 2 представлен трёхжильный кабель 

среднего напряжения с тремя отдельными свин-
цовыми оболочками.

 

Под бумажно-пропитанной 

изоляцией имеются внутренние проводящие 
слои из проводящей бумаги, также имеется 
коррозионная защита и броня из стальных лент.

 

Рис. 2. Трёхжильный кабель среднего 

напряжения с тремя отдельными свинцовыми 

оболочками 

Для изготовления жил применяются медь 

или алюминий. Токопроводящие жилы в боль-
шинстве своём изготавливаются многопрово-
лочными.

Чтобы уменьшить влияние проволочности и 

исключить частичные разряды между жилой и 
изоляцией, токопроводящие жилы покрывают 
экструдированным полупроводящим слоем из 
сшиваемой полиэтиленовой композиции, кото-
рая выполняется из триингостойкого сшиваемо-
го полиэтилена. 

Разделительные слои выполняются из полу-

проводящей водоблокирующей ленты, которая 
при повреждении кабеля препятствует распро-
странению влаги в области экрана в продольном 
направлении. 

Медный экран состоит из проволок и скрепля-

ется медной лентой. Наружная оболочка выпол-
няется из полиэтилена высокой плотности. 

Кабели могут также изготавливаться с защит-

ной оболочкой из ПВХ-композиций пониженной 
горючести (индекс «нг») и пожарной опасности 
(индекс «нг-LS»), а также из безгалогенной поли-
мерной композиции (индекс «нг-HF»). 

 

Универсальный кабель с несущим тросом 

на напряжение 10—35 кВ

На рис. 5 представлен универсальный кабель с 

несущим тросом на напряжение 10—35 кВ. 

Рис. 5. Универсальный кабель с несущим 

тросом на напряжение 10—35 кВ

На рис. 3 показана типичная конструкция кабе-

ля на среднее напряжение с изоляцией из СПЭ, 
с продольной герметизацией медного экрана и 
наружной оболочкой из полиэтилена.

Рис. 3. Одножильный кабель с изоляцией из 

СПЭ на напряжение 10 кВ

Кабели с изоляцией из СПЭ также могут быть 

трёхжильного исполнения, как с бронёй, так и 
без неё (рис.4). 

Рис. 4. Трёхжильный бронированный кабель с 

изоляцией из СПЭ на среднее напряжение

Эти кабели являются аналогом кабелей типа 

Multi-Wiski, применение которых было начато в 
Германии и других странах Европы более 20 лет 
назад. Данные кабели являются на сегодняшний 


Page 4
background image

72

Сборник докладов XIX заседания Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

день перспективным путём развития распреде-
лительных сетей.

Высокая экономическая эффективность 

использования универсальных кабелей дости-
гается за счёт значительного повышения надёж-
ности электроснабжения потребителей и резкого 
снижения эксплуатационных затрат по сравне-
нию с неизолированными проводами

Универсальный кабель предназначен для 

прокладки в земле, в воде и в воздухе и даёт 
возможность перехода воздушной кабельной 
линии в подземную (подводную) без использо-
вания соединительных муфт, что обеспечивает 
безопасную эксплуатацию и охрану окружающей 
среды.

 

Кабели на высокое и сверхвысокое напря-

жение. 

В сетях на напряжение 110 кВ кабели 

используются преимущественно в коммута-
ционном оборудовании и в районе городов. 
В сетях мегаполисов, таких как Москва и Санкт-
Петербург, эксплуатируется большое количество 
маслонаполненных кабелей низкого и высокого 
давления на напряжение до 500 кВ. В новых сетях 
используются преимущественно одножильные 
высоковольтные кабели с изоляцией из СПЭ.

Маслонаполненный кабель низкого давле-

ния.

 

В маслонаполненных кабелях низкого 

давления применяется бумажно-масляный 
диэлектрик. Пропитывающая масса имеет очень 
низкую вязкость. Она находится под давлением 
от 0,15 до 0,8 MПa, благодаря чему предотвра-
щается образование пустот в изоляции. При 
нагревании масло расширяется и перетекает, 
в зависимости от конструкции, по каналу жилы 
(в одножильном кабеле — рис. 6) или между-
жильному пространству (трёхжильный кабель) 
в продольном направлении в расширительный 

бак, откуда после охлаждения течёт обратно. 
Таким образом предотвращается нежелатель-
ное влияние давления. Рабочее давление может 
регулироваться также и насосами. Давление 
масла контролируется для распознавания откло-
нений от рабочих значений. 

Медная жила с каналом изготовлена из профи-

лированных проволок. 

Маслонаполненные кабели высокого дав-

ления.

 

Маслонаполненные кабели высокого 

давления в стальной трубе находятся под давле-
нием до 1,6 MПa, в особых случаях даже выше. 

Газонаполненные кабели внутреннего 

давления

 

(рис. 7)

При данной конструкции 

кабеля чаще всего бумажная изоляция пропи-
тана высоковязкой массой. Экранированные 
жилы скручены и проложены в стальной трубе. 
Расположенный в стальной трубе газ находит-
ся под давлением до 1,6 MПa. Он проникает в 
бумажную изоляцию и становится её элементом.

Коррозионная защита стальной трубы состоит 

из чёрной полиэтиленовой оболочки, а ранее 
состояла из битуминизированной стекловолок-
нистой ленты.

Рис. 7. Трёхжильный газонаполненный 

кабель внутреннего давления на напряжение 

110 кВ

Рис. 6. Одножильный маслонаполненный 

кабель низкого давления на напряжение 

110 кВ

Газонаполненный кабель внешнего давле-

ния.

 

Бумажная изоляция, пропитанная изоля-

ционным высоковязким маслом, отделена от 
создающего давление газа свинцовой оболоч-
кой. Усиленный кабель затянут в защищённую 
от коррозии стальную трубу, которая заполнена 
азотом, находящимся под давлением около 
1,6 MПa (рис. 8). Оболочки отдельных жил 
действуют как мембраны, при охлаждении кабе-
ля и за счёт действующего снаружи давления 
газа они сжимаются до исходного состояния 
(противодействие образованию пустот). Для 


Page 5
background image

73

6–8 февраля 2013 г. Ханты-Мансийск

осуществления мембранных функций проводни-
ки, а с ними и жилы выполняются овальными.

Рис. 8. Трёхжильный газонаполненный 

кабель внешнего давления на напряжение 

110 кВ

Кабели изначально имеют продольную и 

радиальную герметизацию. Продольная герме-
тичность кабелей достигается набухающими 
материалами (водоблокирующими лентами и 
нитями) в жиле и в области экрана. В качестве 
диффузионного барьера от проникновения влаги 
(радиальная герметизация) применяется алюмо-
полимерная оболочка. Она состоит из алюмо-
полимерной ленты (фольги), которая прочно 
склеена с полиэтиленовой оболочкой.

Кабели с изоляцией из СПЭ высокого и сверх-

высокого напряжения могут быть изготовлены со 
встроенными оптоволоконными модулями. Тем 
самым может быть обеспечена передача инфор-
мации без прокладки дополнительной линии или 
для контроля температуры нагрева жилы.

С каждым годом кабельные линии с изоляцией 

из СПЭ на напряжение 110—500 кВ получают всё 
большее распространение. Развитие промыш-
ленности, инфраструктуры городов и уплотнение 
застройки расширяют области применения этих 
кабелей. 

В связи с постоянно ужесточающимися требо-

ваниями по пожарной безопасности, а также 
увеличением области применения кабелей с 
изоляцией из СПЭ — для заходов на ПС, в здания 
с КРУЭ и силовыми трансформаторами — 
были созданы кабели на высокое напряжение, 
не распространяющие горения, а также с огра-
ничениями по плотности дыма и коррозийной 
активности газов при горении и тлении. Для 
изготовления таких типов кабелей необходи-
мо решить несколько задач. Основная задача 

Высоковольтный кабель с пластмассовой 

изоляцией.

 

Кабели с изоляцией из СПЭ обла-

дают рядом преимуществ: меньшие диэлектри-
ческие потери, малые зарядные нагрузки, мень-
ший вес, облегчённая прокладка, упрощённый 
монтаж, не требующая обслуживания эксплуата-
ция (рис. 9). 

Рис. 9. Одножильный кабель с изоляцией 

из сшитого полиэтилена на напряжение 

110 кВ

Токопроводящие жилы сечениями 1000 мм

и более изготавливаются из четырёх—шести-
секторных заготовок. Они изолированы друг от 
друга ленточной изоляцией. Конструкция жилы 
типа Milliken (рис. 10) позволяет значительно 
снизить поверхностный эффект за счёт пере-
распределения плотности тока по большему 
сечению токопроводящей жилы.

Спиральная конструкция исключает постоян-

ное прохождение одних и тех же проводников 
жилы рядом друг с другом, что способствует 
снижению эффекта близости. 

Рис. 10. Конструкция жилы типа Milliken

1 — скрученный из проволок сердечник;
2 — скрученные из проволок сегменты;
3 — ленточная изоляция из в/б лент;
4 — бандаж, выполненный из различных лент


Page 6
background image

74

Сборник докладов XIX заседания Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

состоит в использовании в конструкции кабеля 
современных пожаробезопасных материалов 
для защитных оболочек. 

Кабели на сверхвысокое напряжение до 

500 кВ. 

Конструкции данных кабелей принципи-

ально отличаются от кабелей напряжением 110 и 
220 кВ. Если для последних можно ограничиться 
наличием алюмополимерной ленты и примене-
нием сверхчистых материалов, то для кабелей 
сверхвысокого напряжения помимо сверхчистых 
материалов необходимым элементом конструк-
ции является свинцовая металлическая оболоч-
ка либо оболочка из гофрированного алюминия 
или меди. Оболочка может нести в себе функцию 
металлического экрана, заменяя медные прово-
локи.

Типичная конструкция кабеля на 500 кВ с 

гофрированной алюминиевой оболочкой приве-
дена на рис. 11.

Рис. 11. Кабель на напряжение 500 кВ 

с медной жилой сечением 2000 мм

(Milliken), 

изоляцией из СПЭ и гофрированной 

алюминиевой оболочкой

Морские высоковольтные кабели. 

Для длин-

ных морских линий электропередачи и больших 
передаваемых мощностей применяются высоко-
вольтные линии постоянного тока. 

На сверхвысокое напряжение вплоть до 600 кВ 

используются кабели с бумажно-пропитанной 
изоляцией (рис. 12). Кабели с изоляцией из СПЭ 
на постоянном токе с недавнего времени исполь-
зуются до напряжения 300 кВ. Три—четыре года 
назад это значение было ограничено напряжени-
ем 150 кВ.

Конструкции морских кабелей должны иметь 

мощную броню, которая обычно выполняется из 
двух повивов стальных проволок в противопо-
ложных направлениях. 

Рис. 12. Морской кабель для передачи 

постоянного тока на напряжение 450 кВ

Высоконагруженные кабели. 

В результате 

увеличения плотности мощностей в городских 
районах существующие конструкции высоко-
вольтных кабелей, особенно маслонаполненные 
кабели низкого давления и кабели с изоляцией 
из СПЭ, были рассмотрены для дальнейшего 
повышения их нагрузочной способности. 

Условия прокладки, транспонирование экра-

нов, использование жил типа Milliken, эмалиро-
ванных проволок, жил большого сечения, кабе-
лей постоянного тока — это способы увеличения 
пропускной способности линии.

Новые разработки показывают возможность 

снижения поверхностного эффекта и эффекта 
близости за счёт применения оксидирования или 
эмалирования проволок в сегментных жилах.

Медная эмалированная жила. 

Для медных 

токопроводящих жил сечением более 1600 мм

2

 

при изготовлении сегментированной жилы типа 
Milliken целесообразно использовать эмалирован-
ные диэлектрическим лаком проволоки (приблизи-
тельно 2/3 общего количества проволок) (рис. 13).

Рис. 13. Медные токопроводящие жилы 

сечением более 1600 мм

2


Page 7
background image

75

6–8 февраля 2013 г. Ханты-Мансийск

Эффект близости практически устраняется, 

потому что каждая проволока проходит как по 
наружным, так и по внутренним областям жилы.

Использование конструкции с эмалированны-

ми проволоками позволяет уменьшить сечение 
жилы при той же пропускной способности. 
Формирование жилы с эмалированными прово-
локами выполняется с помощью специальной 
технологии.

Прямое принудительное охлаждение. 

На 

рис. 14 показаны некоторые эффективные 
способы увеличения пропускной способности 
кабельных линий. 

При прямом принудительном охлаждении 

кабель омывается охлаждающим веществом. 
Другая возможность — это охлаждение возду-
хом при прокладке в туннеле.

Рис. 14. Некоторые эффективные способы 

увеличения пропускной способности 

кабельных линий

в) вентиляция туннеля

Кабели с газовой изоляцией на сверхвысо-

кое напряжение. 

Кабели с газовой изоляцией 

(GIL) представляют собой жизнеспособную 
альтернативу подземным кабелям на сверхвысо-
кое напряжение (рис. 15).

Рис. 15. Кабель с газовой изоляцией на 

напряжение 400 кВ (GIL)

а) прямое принудительное охлаждение жилы; 

б) прямое принудительное охлаждение поверх-
ности кабеля водой; 

Внешняя оболочка

Алюминиевый 

проводник

Изолятор

Изоляционный газ

Улавливатель частиц

Каждая фаза GIL включает в себя проводник 

из алюминиевого сплава с низким удельным 
сопротивлением, который расположен в центре 
алюминиевой трубы. Изоляция выполняется из 
смеси элегаза (SH

6

) и азота (N

2

). Данные линии 

(табл. 1) имеют повышенную пропускную способ-
ность и позволяют минимизировать потери 
(рис. 16 а и б). 


Page 8
background image

76

Сборник докладов XIX заседания Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

Табл. 1. Построенные в мире газоизолированные линии 

Страна

Номинальное 

напряжение, кВ

Номиналь-

ный ток, A

Общая длина 

цепи, км

Кол-во 

цепей

Размещение

Дата монтажа, 

год

Германия

420

2500

1,3

2

Туннель с верти-

кальной секцией

1975

Намибия

362

800

0,27

2

Вертикальное и 

сварное

1976

Иран

420

1600

1,23

2

Туннель

Ливия

245

800

0,27

4

Снаружи

1980

Саудовская Аравия

420

2500

0,1

2

Снаружи

1981

Норвегия

300

3150

0,04

1

Снаружи

1981

Германия

420

1000

0,27

1

Туннель

1982

Саудовская Аравия

420

2500

0,17

Несколько

Снаружи с защитой 

от солнца

1984

Саудовская Аравия

420

2500

0,33

2

Снаружи с защитой 

от солнца

1984

Германия

420

1000

0,27

1

Туннель

1985

Канада

550

4000

6300

8000

0,4

0,14

0,53

Несколько

Снаружи

1985—1987

Саудовская Аравия

420

2500

0,17

2

Снаружи

1988

Германия

420

1000

0,27

1

Туннель

1990

Индонезия

150

3850

0,77

2

Снаружи

1992

Сингапур

245

2000

0,07

2

Подвал

1992

Египет

245

1250

0,22

2

Снаружи

1993

Швейцария

300

2000

0,85

2

Туннель

2001

Таиланд

550

4000

1,17

Несколько

Снаружи

2002

Египет

245

3150

0,6

2

Снаружи

2004

Великобритания

420

4000

0,25

2

Снаружи и в туннеле

2004

Индия

420

2000

1,5

2

Туннель

2006

ОАЭ (Дубай)

420

2500

1,3

Несколько

Снаружи

2007

Германия

420

2750

1,8

2

В земле

2009

Австрия

420

1000

0,2

1

Туннель

2010

ОАЭ (Дубай)

420

2500

0,3

Несколько

Снаружи

2010

ОАЭ (Дубай)

420

2500

0,2

Несколько

Снаружи

2010

Великобритания

420

4000

0,3

Несколько

Снаружи

2011

Саудовская Аравия

380

3150

7

Несколько

Снаружи

2011

Китай

550

4000

1,1

3

Вертикальная шахта

2011

Саудовская Аравия

420

4000

0,25

2

Снаружи

2012

Китай

550

4000

4,2

3

В земле

2013

Малайзия

550

4000

0,5

3

Снаружи

2013


Page 9
background image

77

6–8 февраля 2013 г. Ханты-Мансийск

Низкотемпературный кабель (криокабель, 

сверхпроводник). 

Есть такое физическое явле-

ние, когда сопротивление проводника проходяще-
му току увеличивается с повышением темпера-
туры. Аналогично, если проводник охлаждается, 
сопротивление проводника уменьшается. Если 
охладить медный проводник до температуры, 
близкой к абсолютному нулю -273°C, тогда сопро-
тивление проводника падает практически до нуля. 

В сверхпроводящем материале сопротивление 

равно нулю и ток может протекать без нагревания 
проводника и без каких-либо потерь на сопро-
тивление. Поддержание столь низкой темпера-
туры проводника требует наличия специальной 
криогенной установки, и чем ниже температура, 
тем труднее её поддерживать (рис. 17).

Открытие других сплавов, которые проявляют 

свойства сверхпроводимости при температуре 
жидкого азота или выше, сделало разработку 
сверхпроводящих кабелей более привлекатель-
ной. Такие сверхпроводящие материалы высо-
кой температуры (HTSC) используют охлажде-
ние жидким азотом при температуре -196°C, что 
позволяет создать несколько демонстрационных 
проектов короткой длины для передачи энергии с 
большой мощностью (табл. 2).

Однако технология HTSC ещё далека от прак-

тического применения, которое могло бы пред-
ложить альтернативную технологию передачи 
электроэнергии. Сложность конструирования 
передающего кабеля, муфты для него, надёжное 
поддержание жилы при повышенном напряже-
нии на протяжении десятков километров — все 
эти моменты пока ещё не достигли коммерче-
ской доступности.

а) GIL, проложенные в воздухе на эстакаде; 

б) GIL, проложенные в земле

Рис. 16. Строительство газоизолированной линии (GIL)

Рис. 17. Низкотемпературный кабель

а) трёхфазный сверхпроводящий кабель; 

б) криогенная установка; 

в) сверхпроводящий низкотемпературный однофазный 
кабель на напряжение 154 кВ и мощность 1 ГВА


Page 10
background image

78

Сборник докладов XIX заседания Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

Стоит отметить, что и российскими специали-

стами ОАО «НТЦ ФСК ЕЭС» и ОАО «ВНИИКП» 
ведутся аналогичные разработки. На стадии 
внедрения находится высокотемпературный 
сверхпроводящий кабель переменного тока на 
напряжение 20 кВ, объект — ПС 110 кВ «Дина-
мо». В стадии разработки — другой ВТСП-кабель 
постоянного тока на напряжение 20 кВ между ПС 
«Синопская» и ПС «Центральная-110».

КАБЕЛЬНАЯ АРМАТУРА

Кабельные муфты должны иметь такую 

же эксплуатационную надёжность, как и сам 
кабель — должны отвечать не только своим 
электрическим и механическим требованиям, но 

и противостоять ожидаемому воздействию окру-
жающей среды, например влажности, коррозии, 
озону, ультрафиолетовому излучению и грязи.

Концевые муфты

 

предназначены для вывода 

из кабеля токопроводящей жилы и присоедине-
ния её к линии электропередачи, трансформа-
тору или элементам РУ как для наружной, так и 
для внутренней установки, маслонаполненные 
или сухого типа.

Электрическое поле контролируется стресс-

конусом и электроизолирующим материалом 
муфты.

Методы управления электрическим полем:

• 

геометрический, при котором контур 
проводящих элементов контролирует 

Табл. 2. Некоторые показатели использования HTSC

Год

Конструкция

Применение

Длина, 

м

Мощ-

ность, 

МВА

Напря-

жение, 

кВ

Сила 

тока, А

Тип кабеля

Соед. 

муфта

Тип

Место

1999

50

400

115

2000

Тёплый 

диэлектрик

1

да

испытание

Италия, высоковольт-

ная лаборатория в 

Милане

2001—2007

30

27

12,4

1250

Холодный 

диэлектрик

con

нет

демонстрация

США, Карролтон, 

Джорджия

2001—2003

30

104

30

2000

Тёплый 

диэлектрик

 3

нет

демонстрация

Дания, AMK SS, 

Копенгаген

2002

100

115

66

1000

Холодный 

диэлектрик

3

нет

испытания

Япония,  испыта-

тельная площадка 

Yokosuka

2003—2005

500

133

77

3000

Холодный 

диэлектрик

1

нет

испытания

Япония,  испыта-

тельная площадка 

Yokosuka

2005—2006

100

50

23

1260

Холодный 

диэлектрик

3

да

испытания

Корея, испытатель-

ный центр KEPCO

2006

300

69

13,2

3000

Холодный 

диэлектрик

con

да

демонстрация

США, Биксби, 

Колумбус, Огайо

2006—2009

350

48

34,5

800

Холодный 

диэлектрик

3

да

демонстрация

США, Олбани, 

Нью-Йорк

2008

610

574

138

2400

Холодный 

диэлектрик

 3

нет

демонстрация

США, Холбрук, 

пролив Лонг-Айленд

2010—2011

300

62

13,8

3000

Холодный 

диэлектрик

con

нет

демонстрация

США, Манхэттен, 

Нью-Йорк Сити

2011

1,760

48

13,8

2000

Холодный 

диэлектрик

con

да

демонстрация

США, Labarre-Metairie

SS, Луизиана, 

Нью-Орлеан


Page 11
background image

79

6–8 февраля 2013 г. Ханты-Мансийск

электростатическое поле на конце высоко-
вольтного кабеля; 

• резистивный, при котором сопротивление 

полупроводникового материала используется 
для снижения электростатического напряже-
ния в областях сильного поля;

• рефракционный, при котором материал с 

высокой диэлектрической проницаемостью 
используется для «выталкивания» поля из 
зоны высокого электростатического напряже-
ния.
Способы монтажа стресс-конуса: надвижной 

(традиционный) и холодной усадки. Для второго 
способа характерен ряд преимуществ: простота 
монтажа, меньшая чувствительность к ошибкам 
и заводская готовность.

Соединительные муфты

 

предназначены

 

для 

электрического соединения строительных длин 
кабеля. Для монтажа под засыпку, в колодцах, 
на открытом воздухе и в производственных 
помещениях.

Внешняя защита: термоусаживаемая манжета, 

корпус медный, металлический, из композитного 
материала или пластика. Возможность соедине-
ния оптоволокна внутри муфты.

Вводная муфта

 

для ввода кабельной линии 

в газонаполненное или маслонаполненное 
оборудование (КРУЭ или трансформаторы) — 
маслонаполненная или сухого типа, варианты 
монтажа: вертикальный и горизонтальный, одно-
фазная или трёхфазная подводка.

ОРГАНИЗАЦИЯ СОВРЕМЕННОГО 

ПРОИЗВОДСТВА. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА 

ПОСТАВЛЯЕМОЙ ПРОДУКЦИИ. НАДЁЖНОСТЬ 

КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ.

Достичь долгого срока службы кабеля с изоля-

цией из СПЭ не сложно. Но требуется уделять 
внимание деталям, которые сначала могут пока-
заться малозначимыми. Цель доклада — обрисо-
вать некоторые наиболее часто встречающиеся 
методы, которые могут помочь промышленным 
и энергетическим компаниям получить эконо-
мичный кабель с долгим сроком службы. Самым 
важным элементом на протяжении всего процес-
са эксплуатации является понимание вопросов 
качества и их главное значение.

Производство

Производство кабелей на высокое и сверхвы-

сокое напряжение отличается от производства 

кабелей на низкое и даже среднее напряжение.

Ниже приведены основные принципы, которы-

ми нужно руководствоваться при производстве, 
а также при контроле качества выпускаемой 
продукции:
•  специально обученные технические сотрудни-

ки;

•  специальные инструкции и методики;
•  чёткая последовательность производственно-

го маршрута;

•  сосредоточение внимания на каждом отдель-

ном технологическом запуске линий;

•  постоянно поддерживаемый высокий уровень 

чистоты;

• ограничение длительности цикла производ-

ства;

•  высокие требования к применяемым материа-

лам и их производителям;

•  высокий уровень контроля качества — вход-

ного, онлайн, готового изделия, прокладка, 
монтаж; 

•  архивирование истории/отчётов цикла произ-

водства и образцов;

• специальная упаковка, транспортировка и 

хранение;

•  специальная идентификация в производстве.

Контроль качества 

Кабель, выполненный из материалов с 

гарантированно хорошими характеристиками, 
преждевременно выйдет из строя, если с этими 
материалами в процессе производства не будет 
должного обращения, даже если при этом 
технология производства в целом будет соблю-
даться. Кроме того, самые современные техно-
логические процессы производства кабелей 
не в состоянии обеспечить их длительный срок 
службы, если применяемые для их изготовления 
компаунды содержат загрязняющие включения 
или в целом имеют плохие характеристики. Для 
того чтобы обеспечить надёжность кабеля в 
течение длительного периода времени, с само-
го начала процесса производства до его конца 
необходимо выполнять эффективные процедуры 
контроля качества. Ошибки, допущенные в нача-
ле процесса, накапливаются и осложняются на 
последующих этапах производства. 

Бдительные энергетические компании внима-

тельно относятся к следующим обстоятельствам:
• размеры кабеля меньше предусмотренных 

техническими требованиями значений;


Page 12
background image

80

Сборник докладов XIX заседания Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

•  большое количество отказов при проведении 

приёмо-сдаточных испытаний;

•  частые замены типов/марок материалов.

Заводские испытания 

проводятся с целью 

обеспечения хорошего качества кабелей и соот-
ветствия условий их производства установлен-
ным требованиям. 

Тем не менее необходимо осознавать, что эти 

испытания включают минимальные требования. 
Опытные производители кабелей очень часто 
дополняют эти минимальные требования особы-
ми или расширенными испытаниями, которые 
дают дополнительные гарантии высокого каче-
ства продукции.

Заводские испытания жизненно важны и 

должны серьёзно восприниматься производите-
лями и потребителями кабелей. Эти испытания 
являются последней возможностью подтвердить 
качество кабеля, а также избежать последую-
щего преждевременного выхода его из строя в 
полевых условиях. 

Электрические заводские испытания выполня-

ются на всей партии, с проверкой каждой строи-
тельной длины. 

При условии правильного и тщательного 

проведения испытаний их результаты могут 
помочь производителю и потребителю кабеля 
убедиться в том, что он изготовлен в соответ-
ствии с заявленными требованиями. Потребите-
лю необходимо запрашивать копии протоколов 
заводских испытаний, для того чтобы убедиться 
в том, что он получает соответствующим обра-
зом изготовленный кабель требуемого качества.

Аудиторские проверки производства. 

Визиты потребителей на производственные 
предприятия, производящие для них продукцию, 
должны всемерно поощряться. Это даёт возмож-
ность производителю осознать, что заказчик 
действительно заинтересован в покупке кабеля 
высокого качества. С другой стороны, это даёт 
возможность потребителю организовать обрат-
ную связь с производителем. 

Основной целью аудитов является проверка 

выполнения производителем всех необходимых 
испытаний и применения при этом единообраз-
ных процедур, а также проверка чистоты и орга-
низации производства. 

Одним из наиболее важных вопросов, затра-

гиваемых при аудите производства, является 
периодическая поверка оборудования и его 
техническое обслуживание. Производство 

кабеля представляет собой интенсивный термо-
механический процесс. Такие элементы, как шнек 
экструдера, волоки и др. технологический инстру-
мент, подвергаются износу, поэтому необходимо 
осуществлять их соответствующее техническое 
обслуживание для обеспечения их способности 
производить высококачественную продукцию. 

Хороший способ оценить практику произво-

дителя в сфере технического обслуживания и 
поверки заключается в изучении его руководства 
по качеству с последующей проверкой реально-
го исполнения установленных процедур. В неко-
торых случаях заказчикам кабельных изделий 
целесообразно предусмотреть в своей закупоч-
ной деятельности аудит завода-изготовителя.

Выбор подходящего производителя. 

Поль-

зователю при выборе поставщиков  необходимо 
особо принимать во внимание обеспечение 
стабильно высокого качества кабельной систе-
мы, так как после прокладки и монтажа снова 
она будет доступна лишь с большим трудом.

Для сохранения качества кабеля недостаточно 

только того, чтобы сертифицированная система 
менеджмента качества соответствовала отрас-
левым стандартам, кабели и арматура произво-
дились в соответствии с требуемыми стандар-
тами. Чтобы обеспечить качество, надёжность и 
эффективность продукта к настоящему времени 
неизвестного производителя, необходимо 
провести процедуры выбора и аттестации произ-
водителя. Кроме того, может быть согласовано 
предоставление образцов. 

Во второй части этого процесса, в ходе визи-

та, проверяются и анализируются инструкции 
завода-изготовителя и оцениваются производ-
ственные мощности. В случае положительного 
результата этой проверки может быть согласо-
вана пробная поставка, а затем производитель 
может быть принят в список так называемых 
квалифицированных поставщиков. 

Надёжность кабельных линий

Прогнозирование долгосрочных характе-

ристик. 

Старение. 

Старение является важным 

фактором для кабелей как среднего, так и высо-
кого напряжения. С самого начала применения 
кабелей с пропитанной бумажной изоляцией 
известно, что электрическая прочность изоляци-
онной системы со временем снижается в процес-
се эксплуатации. Скорость этого снижения (старе-
ние) зависит от напряжённости электрического 


Page 13
background image

81

6–8 февраля 2013 г. Ханты-Мансийск

поля, температуры и условий окружающей среды, 
в которой проложены кабели (влажная или сухая 
среда). Со временем были разработаны испыта-
ния на ускоренное старение кабелей, предназна-
ченные для оценки изменений работоспособности 
кабеля в процессе эксплуатации. 

Испытания кабелей на долговременное 

старение не предназначены для оценки произ-
водственных дефектов, например пустот, 
загрязняющих включений и неоднородностей на 
границах раздела изоляция/экран. Для выявле-
ния этих дефектов, перед тем как кабель будет 
введён в эксплуатацию, проводятся  заводские 
испытания, такие как испытание на частичные 
разряды и испытания напряжением переменного 
тока. Испытания же на старение предназначены 
для гарантии того, что полимерные материалы 
изоляции обеспечат надёжные характеристики 
кабеля в течение длительных периодов эксплуа-
тации во влажной среде. Основным механизмом 
старения кабелей с изоляцией из сшитого поли-
этилена является образование триингов. Обра-
зование электрических триингов — это механизм 
быстрой деструкции, которая обычно иниции-
руется на дефекте. Сразу после возникновения 
электрические триинги быстро развиваются в 
течение нескольких секунд или минут, до тех пор 
пока они не прорастут через всю изоляцию и не 
вызовут электрический пробой.

Испытания на старение кабелей среднего 

напряжения. 

Для потребителей кабельной 

продукции очень важно требовать данные испы-
таний кабелей на старение и анализировать их. 
Эта информация является ценным индикатором 
характеристик кабеля, относящимся не только 
к изоляционной композиции, но и к материалам 
электропроводящих экранов. Исходная электри-
ческая прочность, хотя и является показателем 
качества изготовления кабеля, не отражает его 
стойкости к старению. Во внимание необходи-
мо принимать как остаточную прочность после 
испытаний на старение, так и скорость старения 
в ходе испытаний.

Технологии сшивки.

 

Опыт показывает, 

что при соблюдении технологии и культуры 
производства кабели, произведённые по сила-
нольной технологии, полностью удовлетворяют 
всем базовым требованиям по МЭК 60502 и 
CENELEC HD620 и могут успешно использовать-
ся на среднее напряжение. В случае повышенных 
требований к изоляции, таких как VDE и RWE в 

Германии, необходимо использовать триинго-
стойкие пероксидосшиваемые компаунды.

Испытания на старение кабелей высокого 

и сверхвысокого напряжения. 

Последствия 

отказов кабелей высокого и сверхвысокого 
напряжения гораздо серьёзнее из-за высоких 
нагрузок, обычно передаваемых этими кабеля-
ми. В отличие от кабелей среднего напряжения 
в кабелях высокого и сверхвысокого напряжения 
используются металлические влагозащитные 
барьеры. Образование водных триингов не 
рассматривается в качестве основной пробле-
мы, и испытания на долговременное старение 
в воде для кабелей высокого и сверхвысокого 
напряжения не проводятся. 

Подход, используемый при подтверждении 

надёжности кабелей высокого и сверхвысокого 
напряжения, во многом сходен с методами, 
используемыми при испытаниях маслонаполнен-
ных кабелей. В этих случаях принят системный 
подход, когда, например, готовые кабели подвер-
гаются испытаниям вместе с арматурой (соеди-
нительными и концевыми муфтами). Квалифи-
кационные или типовые испытания проводятся 
в течение одного или двух месяцев с использо-
ванием циклов термической нагрузки с одновре-
менным приложением повышенного напряжения. 
До и/или после испытаний с тепловыми циклами 
также проводятся испытания повышенным пере-
менным, постоянным или импульсным напряже-
нием. Отказы недопустимы. 

Такой подход к квалификационным испыта-

ниям кабелей доказал свою эффективность, 
так как эти системы в полевых условиях демон-
стрируют довольно высокую надёжность. Но 
эти испытания также показали, что наиболее 
слабым компонентом кабельной линии является 
арматура. 

Методика проведения предквалификацион-

ных испытаний сохраняет системный подход и 
обобщает типовые испытания путём увеличения 
длины кабеля и продолжительности испытаний. 

Опыт эксплуатации.

 

Отказы кабелей являют-

ся не простой функцией времени их эксплуата-
ции, а скорее функцией времени эксплуатации, 
совокупности воздействий и качества изготовле-
ния (рис. 18).

На рис. 18 отражён яркий пример того, каким 

образом улучшались эксплуатационные харак-
теристики каждого нового поколения кабелей, 
начиная с первых кабелей с изоляцией из 


Page 14
background image

82

Сборник докладов XIX заседания Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

термопластичного ПЭ, затем кабелей с класси-
ческой изоляцией из СПЭ и, наконец, современ-
ных кабелей с изоляцией из ТСПЭ.

Удельная повреждаемость КЛ 6—35 кВ, выпол-

ненных кабелем с БПИ, по Московским кабель-
ным сетям — филиалу ОАО «МОЭСК» составляет 
10—11 случаев/100 км, а для КЛ, выполненных 
кабелем с изоляцией из СПЭ, — менее 1,5 случа-
ев/100 км, т.е. на порядок меньше, что является 
хорошим показателем.

Касательно кабелей высокого и сверхвы-

сокого напряжения — ситуация аналогичная, 
кабели имеют минимальное число отказов. Так, 
по данным Высоковольтных кабельных сетей — 
филиала ОАО «МОЭСК», на кабельных линиях, 
находящихся в эксплуатации начиная с 1997 го-
да, не было ни одного случая отказа по причине 
выхода из строя кабелей с изоляцией из СПЭ 
современных конструкций.

Нормы испытаний и диагностика кабель-

ных линий. 

Диагностические испытания не 

всегда приводят к точным результатам, поэтому 
по результатам испытаний нельзя строго пред-
сказать момент отказа кабеля. Однако при 
соответствующем применении диагностические 
испытания способны обеспечить информацию, 
которую можно использовать для снижения 
интенсивности отказов кабельной линии. 

Диагностические испытания кабеля предпо-

лагают процесс, а не одиночное событие. Необхо-
димо анализировать данные о кабельной линии, 
для того чтобы для конкретного состава линии 
была выбрана соответствующая методика испы-
таний. В некоторых случаях лучше всего начать 

с наиболее простой в применении 
технологии, обеспечивающей общую 
информацию, которая впоследствии 
может быть использована для выбора 
более специализированных методов. 

Кабельные муфты должны быть 

равнопрочным элементом кабель-
ной системы как электрически, так 
и механически. Но на сегодняшний 
день статистика такова, что конце-
вые муфты являются менее прочным 
элементом кабельной системы. 
Имеются случаи выхода из строя 
концевых муфт различных произ-
водителей. Наиболее вероятная 
причина — недостаточный уровень 
качества работ при монтаже. Другой 

возможный фактор — низкий уровень диэлек-
трических свойств изоляционной жидкости 
(наличие посторонних частиц, влаги), который 
также может быть связан с низким уровнем 
монтажа. Соответственно, для концевых муфт 
необходимо применять дополнительные меры 
контроля качества монтажа, а в последующем — 
и методы их диагностики. Предпочтительными 
методами являются методы периодического 
контроля уровня ЧР и тепловизионного контроля. 
Напротив, проведение постоянной или перио-
дической диагностики кабеля на наличие ЧР в 
изоляции не является обязательным, учитывая 
низкую повреждаемость и высокую стоимость 
данных систем. 

К каждому из методов испытаний и диагности-

ки необходимо относиться с особой тщательно-
стью, оценивая их надобность. 

ОЦЕНКА ПРОСТОЕВ И РИСКОВ 

ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ КАБЕЛЬНЫХ СИСТЕМ

Такие аспекты, как давление общественного 

мнения, воздействие на природные запасы, 
пересечение каналов, рек и плотно населённых 
районов вынуждают операторов магистральных 
сетей искать инновационные решения для разви-
тия сетей передачи. В результате ожидается, что 
использование кабельных систем с изоляцией 
из сшитого полиэтилена на высокое напряжение 
переменного тока в передающих системах на 
земле сильно увеличится в ближайшие годы. 
Данное утверждение нельзя в полной мере отне-
сти к России, хотя применение кабельных линий 
растёт в магистральных сетях и у нас. 

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. 18. Интенсивность отказов кабеля 

(отказов изоляции) в процессе эксплуатации 

в Германии 


Page 15
background image

83

6–8 февраля 2013 г. Ханты-Мансийск

Длинные кабельные линии — это высокая 

степень риска в энергосистемах передачи в 
связи с возможными пробоями и длительными 
их ремонтами. Частота пробоев среди прочего 
зависит от процедуры контроля качества. Также 
кабельные системы должны быть адаптирова-
ны для технического обслуживания и быстрого 
восстановления в случае аварии.

Опыт эксплуатации показывает, что только 

малую часть времени простоя кабельной линии 
составляет продолжительность ремонта кабеля. 
Полное время простоя сильно зависит от других 
аспектов — получения разрешения для входа на 
объект, исследования аварии и выбора наилуч-
шего метода ремонта, получения разрешений 
для начала работ, очистки участка, наличия 
квалифицированного персонала, запчастей, и 
т.д. Время простоя для высоковольтных линий 
с изоляцией из сшитого полиэтилена может 
составлять 1—2 недели в одном случае и 6—
9 месяцев — в другом.

Обеспечение качества.

 

Прежде всего, каче-

ство должно быть заложено правильным опреде-
лением технических параметров, испытаниями и 
монтажом кабельной системы. Качество должно 
поддерживаться надлежащим обслуживанием. 
В случае аварии должна быть возможность 
оперативного восстановления требуемого каче-
ства (рис. 19). 

Качество, заложенное в систему. 

Следует 

определить, что качество будет заложено в 
кабельной системе за счёт конструкции и соот-
ветствующих испытаний. 

Как пример для концевых кабельных муфт — 

важно работать над аспектами, которые могут 
вызывать аварию на раннем сроке эксплуатации 
сразу после монтажа. Таким образом, важно 
иметь более детализированные процедуры 
монтажа. Помимо процедур всё больше внима-
ния нужно уделять персональной квалификации 
рабочих. 

Перед монтажом муфт обязательно должны 

выполняться испытания оболочки. Эти испыта-
ния позволяют определить даже малые повреж-
дения, например в результате различных меха-
нических действий, погрузочно-разгрузочных 
работ. Если не выявить такие неисправности 
сразу, это может стать причиной большой 
проблемы позже. 

Сохранение качества. 

Предупредительные 

осмотры в процессе эксплуатации и техобслужи-
вание могут помочь в предотвращении аварий. 
После ввода в эксплуатацию кабельной системы 
необходимо проводить периодические испыта-
ния кабельной оболочки. Повреждения от незна-
чительных ударов, которые не были обнаружены 
ранее, конечно, проявятся через несколько лет. 
Повреждения от третьих лиц могут быть легко 
обнаружены благодаря таким измерениям и 
могут быть направлены в суд, если они могут 
быть зарегистрированы и подтверждены. Можно 
избежать капитального ремонта, если проблема 
обнаружена на ранней стадии. 

Восстановление качества.

 После аварии 

кабельной системы качество должно 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 (также 24/7 в состоянии готовности). 
Разрешения для доступа к собственности и для 
работы должны быть оформлены заранее, таким 
образом, чтобы работа не могла быть остановле-
на в неподходящий момент. 

Желательно поддерживать контакт с постав-

щиком кабеля/системы и гарантировать 
быструю готовность монтажников. Контракт с 
поставщиком кабеля в течение нескольких лет 
за определённую цену может помочь умень-
шить время подготовки. Важно иметь под рукой 

Рис. 19. Структура системы управления качеством

Предквали-

фикационные 

испытания

Испытания

образцов

Приёмо-сдат. 

испытания на 

заводе

Приёмо-сдат. 

испытания на 

объекте

Сохранение 

качества

Восстановле-

ние качества


Page 16
background image

84

Сборник докладов XIX заседания Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

квалифицированного подрядчика для земляных 
работ, для того чтобы была возможность открыть 
любую траншею для осмотра. 

Запчасти обычно заказываются и поставля-

ются вместе с кабельной системой, чтобы сразу 
имелись в наличии. Необходимо периодически 
проверять возможность использования тех или 
иных запчастей. 

ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ ГОРОДСКИХ И 

МАГИСТРАЛЬНЫХ КАБЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ. 

МИРОВОЙ ОПЫТ

Кабели среднего напряжения. 

Применение 

кабелей с изоляцией из СПЭ в развитых сетях 
имеет повсеместный характер. Кабельные линии 
с БПИ вытесняются и применяются лишь для 
ремонтов.

Основные преимущества СПЭ против БПИ 

(в цифрах) приведены ниже. 

Выше допустимая рабочая температура жилы 

и пропускная способность:

 

•  рабочая температура 90°С (СПЭ) против 70°С 

(БПИ); 

•  при перегрузке — 130°С (СПЭ) против 90°С 

(БПИ); 

•  при коротком замыкании — 250°С (СПЭ) 

против 200°С (БПИ). 
Меньше электрические потери:

 

• 

 

диэлектрическая постоянная — 2,3—
2,4 против 3,6; 

• 

 

тангенс Дельта — 0,0001(0,0004) против 
0,0030. 
Нет ограничений по разности уровней проклад-

ки. Для кабелей с БПИ — не более 15 метров. 

Меньший вес и радиус изгиба: 

•  вес — на 20—70% легче для СПЭ (в зависимо-

сти от конструкции и пропускной способности 
кабеля); 

•  радиус изгиба — 1 (СПЭ) — 2,5—3,0 (БПИ).

Возможность прокладки больших длин, мень-

ше соединительных муфт, ниже вероятность 
пробоя, дешевле. 

Легче и дешевле прокладка: 

•  прокладка при температурах до -20°С (СПЭ) 

против 0°С (БПИ); 

•  время сборки кабельной арматуры — 2 часа 

(СПЭ) против 6 часов (БПИ). 
Экологичность: нет свинца, нет утечек масла. 
Меньше затрат при обновлении и обслужи-

вании кабельных сетей. Гораздо большее коли-
чество отказов кабелей с БПИ по сравнению с 

экструдируемыми кабелями, что означает допол-
нительный обслуживающий персонал, больше 
материалов и специального оборудования, необ-
ходимого для ремонта. 

Кабели с изоляцией из сшитого полиэтиле-

на (СПЭ): 

Наиболее продвинутые cетевые компании 

используют только кабели с СПЭ. 

Например, в Москве, начиная с 2004 года, для 

всех новых проектов, а также для замены старых 
кабелей с БПИ используются только кабели с 
полимерной изоляцией. 

Мировая практика. 

Доля кабелей с изоляцией 

из СПЭ, %: 

•  

Япония, Франция, Финляндия и Швеция — 100; 

•  Германия и Дания — 95; 
•  США и Канада — 85; 
•  Россия — 25.

Показатели надёжности по Москве, 2010 год: 

•  всего отказов — 11,7 случаев на 100 км/год; 
•  для изоляции из СПЭ — 1,8 на 100 км/год. 

Показатели по Германии, 2006 год — 

0,01 случаев на 100 км/год (WTR Copo).

КАБЕЛИ ВЫСОКОГО И СВЕРХВЫСОКОГО 

НАПРЯЖЕНИЯ

В настоящее время кабели с изоляцией из 

СПЭ являются предпочтительной конструкцией 
почти для всех новых проектов по прокладке 
высоковольтных и сверхвысоковольтных линий. 

Австралия. 

Производство кабелей высоко-

го и сверхвысокого напряжения основано на 
технологии вертикальной непрерывной вулка-
низации. Популярны медные жилы типа 

Milliken 

и наружные оболочки из нержавеющей стали. 
Кабели с изоляцией из СПЭ на напряжение 
220 кВ применяются с середины 1990-х годов, 
когда они впервые были проложены в пригоро-
де Мельбурна. 

Система передачи постоянного напряжения 

Мюррейлинк (Murraylink) (150 кВ, 220 МВт) 
между Риверленд (Riverland) в штате Южная 
Австралия и Санрейша (Sunraysia) в штате 
Виктория представляет собой подземную высо-
ковольтную линию протяжённостью 177 км. 
В качестве кабельной изоляции применяется 
специальный СПЭ. 

В настоящее время введена в эксплуатацию 

подводная кабельная линия Басслинк (Basslink). 
Для этой высоковольтной линии протяжённостью 
290 км, соединяющей Австралию с Тасманией, 


Page 17
background image

85

6–8 февраля 2013 г. Ханты-Мансийск

используются кабели на постоянное напряжение 
400 кВ с изоляцией из бумаги с вязкой пропит-
кой.

Австрия. 

Большая часть кабелей высоко-

го и сверхвысокого напряжения проложена в 
районе вокруг Вены. Система состоит из 56 км 
кабеля на напряжение 380 кВ и 757 км кабеля 
на напряжение 110 кВ. В настоящее время на 
существующей системе осуществляется монтаж 
новых кабельных линий на основе кабелей с 
изоляцией из СПЭ на напряжение 380 кВ. Для 
повышения допустимой токовой нагрузки сети 
в проекте применяется принудительное водяное 
охлаждение.

Бельгия. 

Сегодня

 

во всех системах высокого 

или сверхвысокого напряжения используют-
ся кабели с изоляцией из СПЭ. Не так давно 
завершён проект по прокладке кабеля на 
150 кВ с жилами сечением 2000 мм

2

. В этом 

проекте используется усовершенствованное 
неферромагнитное экранирование для снижения 
надземных магнитных полей.

Бразилия. 

В проекте подземной кабельной 

линии с применением отпаечных муфт T-Joints в 
г. Сан-Пауло маршрут линии содержит несколь-
ко различных способов прокладки — две очень 
тесно располагающиеся дороги, ручьи и выходы 
скальных пород. Условия теплоотвода по длине 
трассы существенно отличались.

Как показали исследования, наиболее эконо-

мичным решением в соответствии с допустимы-
ми токовыми нагрузками было использование 
кабелей разных сечений и отпаечных муфт 
(рис. 20).

Рис. 20. Проект подземной линии с 

применением отпаечных муфт T-Joints в

 г. Сан-Пауло, Бразилия

Россия. 

Ещё одним проектом с применением 

отпаечных муфт T-Joints является реконструк-
ция ВЛ-110 кВ «Восточная — Центральная», 
выполненная ОАО «Сетевая компания», Казань 
(рис. 21). Существующая ВЛ-110 кВ проходила 
по селитебной территории, и на основании СНИП 
2.07.01-89, п. 7.1,7.9 «Градостроительство, 
планировка и застройка» было принято реше-
ние перевести её в кабельную линию. Чтобы не 
выполнять отпайку на ПС «Горки» в воздушном 
исполнении (с установкой 18 концевых муфт на 
надземной конструкции), проектом было преду-
смотрено применение отпаечных муфт T-Joints в 
подземном кабельном тоннеле.

Рис. 21. Реконструкция ВЛ-110 кВ 

«Восточная — Центральная»

T-Joints для прохода под рекой. 

Другим 

примером возможного использования отпаечных 
муфт является применение их для разделения 
отдельного кабеля на два кабеля с меньшим 
сечением ТПЖ и, как следствие, увеличения 
строительной длины для прохода под рекой.


Page 18
background image

86

Сборник докладов XIX заседания Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

Великобритания.

 В настоящее время кабели 

с изоляцией из СПЭ используются и на сверх-
высоком напряжении (Лондонская сеть, тоннель 
Дартфорд, Великобритания). Это один из самых 
больших тоннельных проектов протяжённостью 
20 км и диаметром 3 м, реализованный в нацио-
нальной энергосистеме компанией National Grid. 
При строительстве тоннеля для кабеля 400 кВ с 
изоляцией из СПЭ большая часть работ выпол-
нялась под землёй.

Важная подводная высоковольтная кабель-

ная линия переменного напряжения связывает 
основную территорию Великобритании с остро-
вом Мэн. Эта линия рассчитана на передачу 
мощности 40 МВт и имеет протяжённость 105 км. 
Кабель на напряжение 150 кВ имеет изоляцию 
из СПЭ. Линия также включает подводную 
волоконно-оптическую систему связи. 

Германия.

 Технология изготовления кабе-

лей сверхвысокого напряжения применялась 
при производстве так называемых «городских 

кабелей» (CityCable) или «трубных кабелей» (Pipe-
Cable) высокого напряжения, которые эксплуати-
руются при очень высоких значениях напряжённо-
сти электрического поля и могут прокладываться 
в трубопроводах, которые ранее использовались 
для кабелей с бумажной изоляцией.

Такие кабели применяются также на нескольких 

объектах в Москве и Санкт-Петербурге (рис. 22).

Сверхвысоковольтные кабельные линии с 

изоляцией из СПЭ. 

В области высокого напря-

жения переход от маслонаполненных кабелей к 
кабелям с изоляцией из СПЭ проводился уже в 
течении многих лет. Опыта эксплуатации кабель-
ных систем на напряжение 380 кВ с кабелями в 
пластмассовой изоляции ещё не было. Поэтому, в 
тесном комплексном сотрудничестве с кабельной 
промышленностью, типовые испытания кабеля и 
арматуры вылились в один долгосрочный экспе-
римент. 

Первая и самая важная долгосрочная цель 

эксперимента заключалась в демонстрации 
совместного использования способностей кабе-
лей, муфт и элегазовых линий, а также воздуш-
ных линий электропередачи. При этом следовало 
изучить и проверить поведение диэлектрического 
старения и термомеханические свойства. Испы-
тания в лаборатории CESI (Centro Sperimentale 
Elettrotecnico ltaliano) в Милане были проведены 
в два этапа. 

В общей сложности шесть производителей 

кабелей прошли оба этапа проверки. К эксплуа-
тации были допущены кабели двух производите-
лей (рис. 23, табл. 3). 

В рамках технико-экономического обоснова-

ния было исследовано, в какой мере кабельная 
линия может быть выполнена в одном непре-
рывном туннеле. На основании результатов 

геологической экспертизы 
существующих строительно-
исследовательских скважин и 
проведённых глубоких бурений 
было решено построить сквоз-
ной туннель. Этот туннель 
проходит на глубине от 25 
до 30 м ниже уровня земли, 
наружный диаметр — 3,6 м и 
чёткие внутренние размеры — 
3,0 м. Длина туннеля составля-
ет около 6,3 км. Длины четырёх 
участков туннеля между шахт-
ными сооружениями находятся 

Рис. 22. «Городские» высоковольтные кабели 

Рис. 23. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена на 

напряжение 380 кВ

Силиконовый сжимающий конус

Сжимающее устройство

Высоковольтный 

электрод

Соединительный 

элемент

Изоляция (эпоксидная смола)

Усаживаемая трубка

XLPE кабель


Page 19
background image

87

6–8 февраля 2013 г. Ханты-Мансийск

на расстоянии между 1,1 и 1,9 км. Шахты исполь-
зуются для осмотров, вентиляции и отвода 
тепловыделений от туннельных объектов. 

Выработка туннеля была произведена с 

помощью проверенной технологии. Проходка 
отдельных участков туннеля осуществлялась 
так называемым тюбинговым способом. Вслед 
за проходческим комбайном туннель облицовы-
вался (укреплялся) сборными железобетонными 
изделиями, так называемыми тюбингами. Шесть 
тюбингов составляют одну водонепроницаемую 
крепь в форме полного кольца длиной 1,2 м. 

После европейского тендера на строитель-

ство второй очереди  между подстанциями 
Friedrichshain — Marzahn было решено и этот 
участок выполнить в виде непрерывного тунне-
ля на глубине от 15 до 25 м ниже поверхности 
земли. Протяжённость туннеля составляет около 
5,2 км. Туннель, как и в предыдущем случае, 
выполнен с внутренним диаметром 3 м.  

Исключительно по техническим причинам 

кабельная система может работать без прину-
дительного охлаждения. При этом тепловые 
потери (около 300 Вт/м) полностью уходят в 
зону туннеля и температура кабелей не превы-
шает максимально допустимую температуру. 
Потепление грунтовых вод на расстоянии 3 м от 
наружной стены туннеля может быть допустимо 
не более чем на 5 градусов. Это требование 
привело к тому, что принудительное воздушное 
охлаждение не могло быть отменено. Для этой 

цели была избрана принудительная вентиляция 
со ступенчато регулируемым расходом воздуха 
до 60000 м

3

/ч. 

Кабели были прикреплены в туннеле через 

каждые 7,2 м на консолях. Между точками закре-
пления они висят свободно и благодаря дистан-
ционным держателям фиксируются. Особое 
внимание было уделено обеспечению качества 
всей кабельной системы в целом (кабель, арма-
тура, монтаж). 

В начале пусковых испытаний произведены 

измерения частичных разрядов всей арматуры 
при напряжении 230 кВ. После этого в течение 
четырёх недель производились циклические 
нагрузки при номинальном токе. Это позволило 
определить термомеханические напряжения 
кабеля и арматуры, которым они подвергнутся 
позже при эксплуатации. Параллельно накапли-
вался опыт работы по использованию принуди-
тельной вентиляции. В заключение были произ-
ведены новые испытания при напряжении до 
400 кВ (1,7·U

о

) с измерением частичных разрядов. 

Для тоннельного комплекса была разработана 

и осуществлена обширная концептуальная систе-
ма безопасности: противопожарная защита, 
вентиляция, охранная система и система связи. 
Кабели были покрыты огнезащитным слоем. 
Для обслуживания и контроля всего комплекса 
в процессе эксплуатации были смонтированы 
монорельсовая подвесная дорога и щелевая 
антенна для обеспечения устойчивого дистан-
ционного управления, передачи видеосигнала и 
радиопереговорная система. Подвесная дорога 
состояла из транспортёра для перевозки людей, 
пульта дистанционного управления, видеокамер 
и оснащалась противопожарным оборудовани-
ем. Вся система туннельной дороги включала 
в себя транспортёр для материалов, а если это 
необходимо, то могла быть связана с транспор-
тёром для персонала и спасательным транспорт-
ным средством. В туннеле с помощью дороги  
возможно проведение обеих видов инспекции — 
как с наличием персонала, так и без него (рис. 24 
и 25). 

Весь комплекс был введён в эксплуатацию 

в ноябре 2000 года. 

Дания. 

В Дании реализованы три проекта 

мировой значимости: Копенгагенское кольцо 
(Copenhagen Ring), комплекс морских ветровых 
электрогенерирующих установок Хорнс Рев 
(Horns Rev Offshore Wind Farm) и линия Аргус-
Аалборг (Arhus-Aalborg). Особенно успешным 

Табл. 3. Параметры кабелей 2ХS(FL)2Y и 

2XKLD2Y

Кабель с 

многослойной 

оболочкой

2XS (FL)2Y

Кабель с 

гофрирован-

ной оболочкой

2XKLD2Y

Сечение жил

1600 мм

2

 Cu

1600 мм

2

 Cu

Сечение 

оболочки

240 мм

2

1400 мм

2

Наружный 

диаметр

134 мм

150 мм

Номинальная 

передаваемая 

мощность

1100 MВA

1100 MВA

Погонный вес 

кабеля

27 кг/м

28 кг/м

Максимальная 

строительная 

длина

750–900 м

750 м


Page 20
background image

88

Сборник докладов XIX заседания Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

считается проект Копенгагенское кольцо, в кото-
ром используются кабели с изоляцией из СПЭ, 
поскольку это был первый случай прокладки 
очень больших длин кабелей сверхвысокого 
напряжения непосредственно в грунте. Морская 
ветровая электростанция в Хорнс Рев — это 
первый крупный проект, реализуемый в рамках 
разработанного датским правительством плана 
развития энергетики этой страны. Расчётная 
мощность объекта составляет 160 МВт, эту 
мощность обеспечивают 80 ветротурбин, распо-
ложенных в море в 16 км от берега. 

Все эти проекты поддержаны обществен-

ностью, одобряющей прокладку подземных 
кабелей. Политика Дании в области прокладки 
кабельных линий сводится к следующему:

•  все высоковольтные воздушные линии (от 50 до 

150 кВ) должны быть заменены кабельными;

•  линии на напряжение 400 кВ должны разме-

щаться под землей как в жилых районах, так и 
в живописных природных районах. 

Италия. 

Ранее в конструкциях кабелей, 

рассчитанных на 150 кВ, широко применялась 
изоляция из ЭПР. В настоящее время предпочте-
ние отдается изоляции из СПЭ, что объясняется 

её более низким весом, существенно 
более низкими  диэлектрическими 
потерями и невысоким уровнем капи-
тальных затрат. 

Кабель на напряжение 380 кВ с 

изоляцией из СПЭ сечением жилы 
2000 мм

2

 и длиной 50 км в настоящее 

время эксплуатируется в Милане. 
В этом проекте применяется специаль-
ная металлическая оболочка кабеля, 
снижающая воздействие создаваемо-
го кабелем внешнего магнитного поля. 

Нидерланды. 

В Роттердаме во 

избежание образования участков локального 
перегрева кабельной системы с изоляцией из 
СПЭ на напряжение 400 кВ использована систе-
ма искусственного охлаждения водой, циркули-
рующей по трубам. 

Финляндия. 

Применение кабелей высокого 

напряжения с изоляцией из СПЭ в энергосетях 
Финляндии давно стало обычной практикой. 
В настоящее время между Финляндией и 
Эстонией осуществляется прокладка второй 
очереди подводной системы кабелей высокого 
напряжения постоянного тока (150 кВ) с изоля-
цией из СПЭ — Эстлинк-2 (Estlink-2), которая 
свяжет энергетические системы этих двух стран. 
Кабельная линия будет введена в эксплуатацию 
в начале 2014 года. Общая мощность кабель-
ной линии между двумя странами достигнет 
1000 МВт. Кабель был произведён в Норвегии 
двумя кусками по 75 км и весом по 5800 тонн.

Франция. 

Энергетическая система Франции 

включает сеть магистральных линий на напряже-
ние 400 кВ и распределительную сеть высокого 
напряжения (63, 90 и 225 кВ). В предыдущие 
годы были проложены значительные объёмы 
кабелей с изоляцией из ПЭНД и ПЭВД. Однако 
в настоящее время стандартным стало приме-
нение кабеля с изоляцией из СПЭ от местных 
производителей; проведены многочисленные 
исследования и квалификационные испытания 
для кабелей на номинальное напряжение 400 и 
225 кВ. Кабели на 400 кВ прокладываются толь-
ко в исключительных случаях.

Швеция. 

В течение многих лет в Швеции 

успешно используются высоковольтные кабели 
с изоляцией из СПЭ на напряжение до 245 кВ. 
Эта тенденция находит продолжение в амби-
циозном проекте замены воздушных линий на 
кабельные в Стокгольме. В конце 1990-х годов 

Рис. 25. Вид тоннеля с тоннельной дорогой

Рис. 24. Транспортировщик персонала в сочетании с 

перевозчиком материалов

Камера-фара

Видеокамера

Несущая шина

Установка

пожаро-

тушения

Перевозка 

персонала

Носилки

Инструмент

Материалы

Перевозка материалов

Дюзы гасители

Инфракрасный 

фонарь


Page 21
background image

89

6–8 февраля 2013 г. Ханты-Мансийск

на острове Готланд впервые в мире был реали-
зован коммерческий проект с использованием 
высоковольтных кабелей постоянного тока с 
изоляцией из СПЭ. Эта система, оказавшаяся 
экономически более эффективной, чем воздуш-
ные линии, продолжает функционировать без 
каких-либо проблем.

Япония. 

В новых кабельных конструкциях, 

рассчитанных на напряжение до 500 кВ, изоля-
ция из СПЭ заменила традиционную бумажную 
и бумажную, ламинированную полипропиленом. 
Построено много электросетей на напряжение 
275 и 500 кВ, которые успешно эксплуатируются. 

В последнее время причиной для беспокойства 

стала надёжность маслонаполненных кабелей, 
в частности, из-за утечек масла, вызванных 
усталостью металла кабельных трубопроводов. 
Проблема обостряется, и компания Tokyo Electric 
Power Company в 2005 году приступила к полной 
замене маслонаполненных кабелей протяжённо-
стью 280 км на кабели с изоляцией из СПЭ. 

Россия. 

В эксплуатации остаётся большое 

количество старых маслонаполненных кабелей. 
При их замене планируется использовать кабели 
с изоляцией из СПЭ.

ЗАМЕНА МАСЛОНАПОЛНЕННЫХ 

КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ ВЫСОКОГО И 

СВЕРХВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Маслонаполненные кабельные линии высоко-

го и сверхвысокого напряжения показывают 
высокую надёжность. Многие кабели были 
проложены ещё в 1960—70-х годах, некоторые 
выработали ресурс уже дважды. Тем не менее 
они до сих пор продолжают работать. 

Но есть одна важная проблема, от которой 

нельзя уйти — термическая деструкция изоля-
ции. Тангенс дельта, который и изначально 
имеет высокое значение 0,003 по сравнению 
с СПЭ, в течение срока службы постепенно 
растёт. В некоторых случаях он может превы-
шать исходное значение в 5—10 раз. Как след-
ствие, увеличение потерь на нагрев изоляции 
при сохранении расчётной нагрузки приведёт к 
тепловому пробою. В результате — необходимо 
постепенно понижать температуру на жиле, 
уменьшая пропускную способность. 

Большие затраты ложатся на содержание 

маслохозяйства и постоянный отбор проб масла.

Сетевым и генерирующим компаниям уже 

сейчас необходимо продумывать план по замене 

данных линий и планировать соответствующие 
инвестиции. 

Наиболее продвинутые компании уже сейчас 

занимаются заменой маслонаполненных кабе-
лей, тем самым уменьшая затраты на потери, 
развивая свои сети и ограждая себя от больших 
вынужденных затрат в случае аварии.

ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ

С ростом спроса на электроэнергию, в условиях 

всё более осознанного отношения к охране окру-
жающей среды и повышения скорости передачи 
информации очевидны следующие тенденции: 
• 

электроэнергетическим компаниям нужны 
более простые в прокладке и техническом 
обслуживании и менее дорогостоящие кабель-
ные системы; 

•  конечные потребители хотят получить кабели с 

повышенным сроком службы; 

•  существенное снижение уровня потерь элек-

троэнергии в передающих и распределитель-
ных системах; 

•  повышение внимания к проблемам, связанным 

с электромагнитными полями; 

•  развитие подземных сетей в городских райо-

нах с целью устранения отрицательного визу-
ального воздействия воздушных линий; 

•  объединение передачи данных и энергии; 
• повышение уровня надёжности электроснаб-

жения в условиях роста зависимости жизни и 
деятельности человека от электроснабжения. 
Благодаря современным инновациям в техно-

логии преобразователей, созданию кабелей с 
изоляцией из СПЭ и гибкости структуры систе-
мы наблюдается быстрый рост применения 
высоковольтных систем передачи постоянного 
напряжения, единственной технологии, способ-
ной обеспечить передачу электроэнергии на 
большие расстояния по подземному кабелю.

Очевидно, что средства диагностики станут 

важнейшей частью систем управления электро-
сетями. Новые виды кабелей и арматуры, по 
всей вероятности, будут иметь характеристики, 
обладающие значительной информационной 
ёмкостью. 

Нет сомнения в том, что применение 

и важность кабельных систем будут возрастать. 
В скором времени (10—15 лет) кабели с БПИ 
будут заменены кабелями с изоляцией из СПЭ, 
которые в свою очередь через 50—60 лет будут 
заменены кабельными системами на базе сверх-
проводников. 


Читать онлайн

Электрическая прочность высоковольтных кабелей приблизительно с 1890 г. была значительно улучшена за счёт применения пропитанной минеральным маслом многослойной бумажной изоляции. Благодаря впервые применённой компанией «Pirelli» в 1917 г. проводящей бумаге под изоляцией жил стало возможным уменьшить повреждаемость от частичных разрядов на граничной поверхности между изоляцией и жилой. Этим была достигнута ещё большая электрическая прочность. В этой проводящей бумаге можно усмотреть прообраз сегодняшних внутренних проводящих слоёв. Приблизительно в это же время начались измерения фактора диэлектрических потерь tg  в кабельной технике. С 60-х годов пластмассы стали применяться как для изоляции, так и для оболочки низковольтных кабелей, а разработанная и внедрённая в 1963 г. компанией General Electric изоляция из сшитого полиэтилена 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 напряжений.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»