Кабельная линия как система. Вопросы проектирования и эксплуатации

Page 1
background image

Page 2
background image

96

XX заседание Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

АФАНАСЬЕВ А.И.,

 

генеральный директор ЗАО «Энроса», Санкт-Петербург, к.т.н.

КАБЕЛЬНАЯ ЛИНИЯ КАК СИСТЕМА. ВОПРОСЫ 
ПРОЕКТИРОВАНИЯ И ЭКСПЛУАТАЦИИ

Н

епрерывное совершенствование техноло-
гии производства внутренней полимерной 
изоляции привело в конце 70-х годов 

ХХ века к пониманию того, что наиболее перспек-
тивным изоляционным материалом для кабель-
но-проводниковой продукции является сшитый 
полиэтилен (СПЭ — XLPE). Экспериментальное 
производство кабелей высокого напряжения с 
изоляцией из сшитого полиэтилена и первые 
опыты их применения показали очевидные 
преимущества подобных кабелей по сравнению 
с маслонаполненными кабелями и кабелями 
с бумажно-масляной изоляцией. Постепенно 
происходил отбор оптимальных конструкторско-
технологических решений при производстве 
кабелей с изоляцией из СПЭ, проектировании, 
строительстве и эксплуатации кабельных линий. 

К середине 90-х годов кабельные линии с изоля-
цией из сшитого полиэтилена заняли домини-
рующее положение при строительстве новых 
кабельных ЛЭП напряжением 110 кВ и выше 
(рис. 1).

Прошедшие с момента начала промышленной 

эксплуатации кабельных линий с изоляцией 
из сшитого полиэтилена два десятка лет дали 
обширный материал для оценки результатов 
применения этих кабельных систем в электриче-
ских сетях.

Внедрение высоковольтных кабельных линий 

из сшитого полиэтилена в России активно 
началось после заключения соглашений о 
взаимодействии РАО ЕЭС России с субъектами 
Федерации в 2005—2007 гг. и начала масштаб-
ных инвестиций в развитие сетей, особенно в 

Рис. 1. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена


Page 3
background image

97

2–4 июня 2014 г., Нижний Новгород

крупных городах: Москве, Санкт-Петербурге, 
Екатеринбурге, Нижнем Новгороде и др. Имею-
щиеся на тот момент в крупных городах высо-
ковольтные кабельные линии с применением 
маслонаполненного кабеля почти повсеместно 
выработали свой ресурс и требовали замены или 
обширной реконструкции. 

Отложенный по времени период применения 

высоковольтных кабелей из сшитого полиэти-
лена в Российской Федерации относительно 
передовых зарубежных стран дал уникальные 
возможности применить наработанный годами 
ранее опыт зарубежных коллег по вопросам 
строительства и эксплуатации высоковольтных 
кабельных ЛЭП, однако, к сожалению, этот 
опыт у нас изучается слабо и применяется неси-
стемно.

В условиях отсутствия отечественных стан-

дартов и непонимании в сетевых предприятиях 
специфических особенностей применения кабе-
лей с изоляцией из сшитого полиэтилена каждое 
сетевое предприятие пыталось сформулировать 
свой подход к строительству кабельных линий, 
имея основной целью экономию средств. Часто 
сетевые предприятия шли на поводу поставщи-
ков кабеля или арматуры.

Первый опыт масштабного строительства 

высоковольтных кабельных систем в Москве и 
Санкт-Петербурге продемонстрировал минима-
листский подход к выбору кабельной продукции 
и арматуры к ней, а также к выбору проектиров-
щиков и поставщиков, не имеющих необходимо-
го опыта выбора компонентов кабельных систем. 
Такой подход, в частности, был продиктован как 
проведением обязательных конкурсных проце-
дур, в ходе которых критерий цены доминирует 

в ущерб качественным характеристикам кабель-
ной продукции, так и отсутствием на предпри-
ятиях действующих эксплуатантов кабельных 
систем с изоляцией из сшитого полиэтилена, 
способных сформировать исчерпывающий пере-
чень требований к качественным характеристи-
кам поставляемой продукции.

Практически отсутствовали организации, 

имеющие опыт проектирования и строительства 
кабельных систем высокого напряжения. Не 
было независимой экспертизы качества продук-
ции и совместимости компонентов кабельных 
линий, а экспертные заключения до сих пор 
представляются фирмами-производителями или 
поставщиками.

Конкурсные процедуры часто организовывают-

ся так, что отдельно закупается кабель, отдельно 
кабельная арматура и т.д. Выбор компонентов 
кабельной арматуры под конкретного произво-
дителя кабеля зачастую доверяют осуществлять 
поставщику, не заинтересованному в последую-
щей продолжительной эксплуатации кабельных 
линий. Отсутствие точно обозначенных требо-
ваний к совместимости элементов кабельных 
систем даёт широкий простор для ненужного 
«творчества» фирм-поставщиков и подрядчиков 
в ущерб надёжности.

Недостатки вновь построенных кабельных 

линий из сшитого полиэтилена стали выявлять-
ся по мере их эксплуатации электросетевыми 
компаниями. Качество проведения проектных 
и строительно-монтажных работ зачастую 
являлось, да и сейчас является недостаточным 
и не соответствует требованиям обеспечения 
надёжности электросетевых объектов крупных 
городов.

Рис. 2. Изменение культуры строительства кабельных линий

Тридцатые годы ХХ века    

 

 

Нулевые годы ХХI века

Тридцатые годы ХХ века    

 

 

Нулевые годы ХХI века


Page 4
background image

98

XX заседание Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

Здесь важно отметить, что изменение техно-

логической платформы кабельной промышлен-
ности, к сожалению, не повлекло адекватного 
изменения подходов в проектировании, и особен-
но в строительстве кабельных линий. Высокие 
кабельные технологии сами по себе не могут 
обеспечить должной надёжности кабельных 
линий, должна быть соответствующая культура 

Рис. 3. Повреждение концевой кабельной 

муфты 220 кВ APECB-2456, фаза «Ж» линии 

ТЭЦ-21 — «Дубнинская-1» (Москва)

Рис. 4. Повреждение оболочки  кабельной 

муфты CFJ х-245   в целом месте 

(вода в муфте) линии 220 кВ ТЭЦ-21 — 

«Дубнинская-1» (Москва)

 

Причины повреждения:

• локальный дефект на поверхности кабеля под 

стресс-конусом, возникающий при монтаже муфты;

•  дефект стресс-конуса концевой муфты (на основа-

нии результатов обследования АББ Москабель).

Причина повреждения: дефект монтажа транспозици-
онной муфты CFJ x-245.

проектирования, строительства, а в дальнейшем 
и эксплуатации (рис. 2). 

Необходимо понимание того, что деклариру-

емый производителями кабеля с изоляцией из 
сшитого полиэтилена срок службы кабельных 
линий в 50 лет может быть достигнут только 
при комплексном подходе к созданию кабель-
ной линии, если рассматривать последнюю как 
систему. Эта система включает в себя не только 
кабель и кабельную арматуру, но и весь комплекс 
устройств и мероприятий, обеспечивающих её 
работоспособность в целом.

Например, при эксплуатации кабельных линий 

220 кВ в городе Москве за период с 2008 по 
2011 гг. выявлено большое количество дефек-
тов кабельных линий высокого напряжения, 
обусловленных нарушениями технологии при 
проектировании и прокладке кабеля, приводя-
щих к снижению надёжности электроснабжения 
потребителей (рис. 3—4).

По причине отсутствия утверждённых типовых 

проектных и технических решений наблюдался 
и продолжает наблюдаться различный подход к 
способам прокладки кабельных линий высокого 
напряжения, что очевидным образом влияет на 
защищённость кабельных систем от поврежде-
ний. На рис. 5 приведены два распространённых 
варианта прокладки.

При строительстве КЛ напряжением 110 кВ 

и выше на территории Санкт-Петербурга изна-
чально было принято решение о применении 
бетонных лотков при укладке кабеля (рис. 6).

В Москве и по сей день высоковольтные кабе-

ли 110 кВ и выше закапывают непосредственно 
в землю практически без применения защиты от 
механических повреждений или при минималь-
ной защите, что, на мой взгляд, абсолютно недо-
пустимо для столь стратегически важного, техни-
чески сложного и просто очень дорогостоящего 
объекта, каковым является кабельная система 
напряжением 110 кВ и выше. 

Применение бетонных плиток для защиты по 

краям трасс и бетонных крышек сверху трасс, 
уложенных с интервалом 5—10 см, не создаёт 
продольной жёсткости защитной конструкции 
кабельной линии из-за отсутствия соединения 
бетонных элементов и, как результат, не даёт 
должной защиты от внешних повреждений. 
Такой же эффект и от применения полимер-
ных защитно-сигнальных плиток и листов 
(рис. 7).


Page 5
background image

99

2–4 июня 2014 г., Нижний Новгород

Рис. 5. Однофазное короткое замыкание на 

землю в целом месте, фаза «Ж» линии 220 кВ 

«Очаково» — «Магистральная» 1-1 (Москва)

Рис. 6. Прокладка КЛ в железобетонных 

лотках. 2КЛ-110 кВ ПС «Северная», 

ПС «Лахта», Санкт-Петербург

По заключению ОАО «ВНИИКП», наиболее вероят-
ной причиной пробоя являются дефект на границе 
внутреннего электропроводящего экрана-изоляции 
или разрядные процессы между проволоками.

Экономия на использовании защитных 

подземных конструкций (лотки и др.) совершен-
но нерентабельна относительно общей стоимо-
сти кабельной продукции и с учётом расчётных 
сроков эксплуатации кабельных систем, рассчи-
танных на 50 лет и более.

Отдельно нужно упомянуть, что в условиях 

густонаселённых мегаполисов прокладка 
высоковольтных кабелей вне инженерных 
защитных сооружений просто является опас-
ной для жизни и здоровья горожан, а также 
способной нанести значительный ущерб 


Page 6
background image

100

XX заседание Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

близлежащим городским объектам в случае 
аварии.

Во всём мире начиная с 90-х годов в городах 

кабельные линии 110 кВ и выше размещаются 
в трубах, кабельных коллекторах, наконец, в 
специально построенных тоннелях (рис. 8).

Привлечение большого числа контрагентов 

при строительстве кабельных линий привело 
к «общей коллективной безответственности» 
за работоспособность построенных кабельных 
систем. Это противоречит общемировой прак-
тике, когда гарантию на всю кабельную систему 
определяет завод-изготовитель кабеля. В нашей 

Рис. 7. Прокладка КЛ 110—220 кВ в Москве

Типовой пример прокладки КЛ-220 кВ в г. Москве с  

применением защитных бетонных плиток и засыпкой 

песком (межфазное замыкание фаз «Ж» и «К» линии 

«Подушкино» — «Нововнуково»)

Цепи 2КЛ-110 кВ сверху закрыты полимерными 

защитно-сигнальными листами

стране, как правило, производители отдельных 
компонентов кабельной линии предоставляют 
гарантию только на свои продукты: кабельные 
заводы — только на кабель, причём без подходов 
к кабельным муфтам, производители кабельной 
арматуры — только на свои муфты и т.д. Ну и 
кто будет отвечать за работоспособность всей 
кабельной линии в такой ситуации?

Руководство крупных федеральных электросе-

тевых компаний, таких как ОАО «Россети», как 
наиболее заинтересованные стороны, предпри-
нимают шаги по решению вышеуказанных вопро-
сов. Были разработаны положения технической 
политики ОАО «Россети» по вопросам техноло-
гии производства строительно-монтажных работ 
в процессе строительства КЛ, технического пере-
вооружения и реконструкции КЛ, использования 
кабельной продукции и арматуры, применения 
систем транспозиции, организации эксплуатации 
КЛ 110—500 кВ, диагностики и мониторинга КЛ, 
которые, в частности, базировались на разрабо-
танных и введённых ОАО «ФСК ЕЭС» стандар-
тах организации:
• СТО 56947007-29.060.20.072-2011. Силовые 

кабельные линии напряжением 110—500 кВ. 
Условия создания. Нормы и требования. Дата 
введения: 26.04.2011;

• СТО 56947007-29.060.20.072-2011. Силовые 

кабельные линии напряжением 110—500 кВ. 
Организация эксплуатации и технического 
обслуживания. Нормы и требования. Дата 
введения: 25.03.2011;

• СТО 56947007-29.060.20.103-2011. Силовые 

кабели. Методика расчёта устройств зазем-
ления экранов, защиты от перенапряжений 
изоляции силовых кабелей на напряжение 
110—500 кВ с изоляцией из сшитого полиэти-
лена. Дата введения: 11.10.2011 г.
Это очень важный шаг к повышению качества 

создания кабельных линий.

Среди наиболее важных акцентов можно 

отметить формализованные требования по 
чистоте процесса производства кабеля, гаран-
тирующие снижение дефектности изоляционной 
системы производимых кабелей, и обязатель-
ные требования по проведению длительных 
испытаний кабельной системы на надёжность по 
МЭК 62 067 в тех сочетаниях кабелей и армату-
ры, которые планируется установить на объекте. 

Однако часть требований имеет рекоменда-

тельный или локальный характер, например 


Page 7
background image

101

2–4 июня 2014 г., Нижний Новгород

требование о применении способа прокладки КЛ 
в лотках (на эстакадах или в коллекторах) только 
на территории ПС. А что вне территории?

Спорным является рекомендация прокла-

дывать в городах кабели под тротуарами, по 
дворам и по газонам. Непонятно требование 
строить в городах закрытые переходные пункты. 
Учитывая, что воздушные линии по территории 
мегаполисов уже не строятся, а существую-
щие — каблируются, переходные пункты, как 
правило, располагаются по окраинам городов. А 
там переходные пункты на опорах ВЛ являются 
оптимальным решением (рис. 9).

Перечисленных стандартов недостаточно. 

Необходимо в срочном порядке разработать 
типовые проекты кабельных линий 110 кВ и 
выше с кабелями с изоляцией из сшитого поли-
этилена, рассматривая кабельную линию как 
систему.

Необходимо конкретизировать само понятие 

«кабельная система» с целью однозначного 
понимания смысла данного термина в контексте 
дальнейших предложений.

Под «кабельной системой высокого напряже-

ния» предлагается понимать кабельные линии 
электропередачи на напряжение 110 кВ и выше 
со всеми сопутствующими элементами, обеспе-
чивающими её надёжную и безопасную эксплуа-
тацию в течение всего срока службы.

Состав этих элементов включает в себя (но 

не исчерпывается) в том числе устройства 
заземления и транспозиции, кабельную арма-
туру, устройства мониторинга температуры, 
каналы связи, элементы механической защиты 
линий и т.д.

Проектирование и строительство таких кабель-

ных систем должны вестись во взаимоувязке со 
всеми элементами систем. Пока же требование 
комплектности системы, согласно техниче-
ской политике ОАО «ФСК ЕЭС», ограничено 

Рис. 8. 2КЛ-400 кВ, прокладка в туннеле, 

длина 6,3 км, Берлин, 1998 г.

Рис. 9. Переходные пункты на опорах ВЛ


Page 8
background image

102

XX заседание Ассоциации электроснабжения городов России «ПРОГРЕССЭЛЕКТРО»

применением кабелей со встроенным оптоволок-
ном для мониторинга температуры кабеля.

Какие ещё меры, на мой взгляд, смогут 

содействовать ускорению решения озвученных 
проблем.

1. Прокладка высоковольтных кабельных 

систем в городах должна вестись по единым 
установленным стандартам, учитывающим 
специфику столь технически сложного электро-
сетевого объекта. Конечная стоимость созда-
ваемых линейных объектов и их значимость в 
системах городского электроснабжения, будут 
только возрастать, поэтому прокладка данного 
типа линий заслуживает особенного изучения 
и проработки на федеральном уровне. Пола-
гаю необходимым осуществить разработку и 
принятие обязательных государственных стан-
дартов строительства кабельных сооружений на 
перспективу развития с учётом уже полученного 
опыта работы в передовых странах, эксплуати-
рующих высоковольтные системы достаточно 
продолжительное время. И здесь необходимо 
участие специалистов системообразующих 
компаний: ОАО «Россети» под руководством 
Минэнерго России, с обязательным введением 
регулирующих стандартов отраслевыми и феде-
ральными нормативными документами.

2. Рассматривать проектирование, строитель-

ство и поставку оборудования для прокладки 
кабельной системы как единый технологический 
процесс, который ведётся под авторским надзо-
ром главного инженера проекта, ввести требова-
ние заключения договоров об авторском надзоре.

3. Обязать подрядные организации заклю-

чать договора и организовывать шеф-монтаж 
и шеф-надзор при строительстве всех компо-
нентов кабельной системы со стороны компа-
ний-производителей с целью сохранения повы-
шенных гарантий, предоставляемых данными 
компаниями. При заключении подрядных 
договоров предусмотреть установление сроков 
гарантийного обслуживания высоковольтных 
кабельных систем со стороны подрядчиков на 
срок не менее 10—15 лет.

4. Как возможный вариант ввести практику 

представления гарантии на всю кабельную 
систему со стороны завода-изготовителя кабель-
ной продукции. При этом предусмотреть право 
завода-изготовителя самостоятельно принимать 
решения в части осуществления шеф-монтажа, 
шеф-надзора, выбора кабельной арматуры 

и иных сопутствующих вопросов прокладки 
кабельных трасс с целью последующего пред-
ставления им гарантии на всю кабельную систе-
му на срок не менее 10—15 лет.

5. Для реализации указанных механизмов 

представления продлённых гарантий на единые 
кабельные системы внести необходимые коррек-
тивы в техническую политику электросетевых 
компаний в части требований, предъявляемых к 
проектированию, строительству, шеф-монтажу, 
приёмке продукции, осуществлению технадзора, 
приёмке законченных строительством объектов, 
а так же требований к гарантийным обязатель-
ствам на кабельные системы.

6. Разработать предложения по формирова-

нию типовых проектных решений, обеспечиваю-
щих снижение аварийности кабельных систем и 
возможности их повреждения при эксплуатации, 
включая проработку способов прокладки кабель-
ных линий высокого напряжения, повышающих 
защищённость кабельных систем от поврежде-
ний (прокладка в лотках, коллекторах, тоннелях 
и других видах канализации).

7.  Активно внедрять проведение мониторин-

га и различных видов диагностики кабельных 
систем, замеры их характеристик, в том числе 
замеры частичных разрядов. Исследовать 
возможности осуществления полной приборной 
диагностики оболочек кабеля, в том числе разви-
вать технологии оценки технического состояния 
КЛ без вывода линий из работы (согласно 
требованиям ОАО «ФСК ЕЭС»). Шире внедрять 
передвижные испытательные установки для 
периодического контроля уровней ЧР. Изна-
чально предусмотреть использование кабельной 
арматуры, имеющей специальные адаптеры 
для регулярного контроля уровней ЧР (согласно 
требованиям ОАО «ФСК ЕЭС»).

8. С целью организации последующей безава-

рийной эксплуатации предусмотреть входной 
контроль поставляемой кабельной продукции на 
разных этапах производства, поставки и проклад-
ки кабельных систем с участием представителей 
будущих эксплуатирующих организаций. Разра-
ботать единые правила приёмки КЛ 110—500 кВ 
в эксплуатацию и ввести их обязательность 
нормативным актом. Большое внимание уделять 
обучению персонала эксплуатации высоковольт-
ных кабельных систем — здесь экономить нельзя. 
Обслуживание сложных систем требует инженер-
ного уровня знаний у персонала.


Читать онлайн

Непрерывное совершенствование технологии производства внутренней полимерной изоляции привело в конце 70-х годов ХХ века к пониманию того, что наиболее перспективным изоляционным материалом для кабельно-проводниковой продукции является сшитый полиэтилен (СПЭ — XLPE). Экспериментальное производство кабелей высокого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена и первые опыты их применения показали очевидные преимущества подобных кабелей по сравнению с маслонаполненными кабелями и кабелями с бумажно-масляной изоляцией. Постепенно происходил отбор оптимальных конструкторско-технологических решений при производстве кабелей с изоляцией из СПЭ, проектировании,строительстве и эксплуатации кабельных линий. К середине 90-х годов кабельные линии с изоляцией из сшитого полиэтилена заняли доминирующее положение при строительстве новых кабельных ЛЭП напряжением 110 кВ и выше.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»