КЛ 330 кВ ЛАЭС — Копорская. Современный подход при проектировании высоковольтных кабельных линий для атомной отрасли

102

КАБЕЛЬНЫЕ

ЛИНИИ

КЛ 330 кВ ЛАЭС — Копорская. 

Современный подход при 

проектировании высоковольтных 

кабельных линий для атомной отрасли

В

конце

 2020 

года

в

Ленинградской

области

была

введена

в

эксплуатацию

кабельная

линия

номинальным

напряжением

 330 

кВ

, 

соединяющая

Ленинградскую

АЭС

и

ПС

 «

Копорская

». 

Строительство

кабельной

линии

 330 

кВ

являлось

одним

из

этапов

реконструкции

электросетевых

объектов

Ленинградской

АЭС

, 

обеспечивающих

выдачу

мощности

с

Ленинградской

АЭС

-2. 

Колоссальная

важность

и

ответственность

объекта

, 

а

также

отсутствие

типовых

решений

и

указаний

по

устройству

кабельных

линий

такого

класса

напряжения

требовало

глобальной

проработки

проекта

, 

начиная

от

подробных

геологических

изысканий

до

выбора

самого

передового

оборудования

и

материалов

, 

обеспечивающих

максимальный

уровень

надежности

объекта

. 

Об

особенностях

про

–

ектирования

и

выбора

конструктивно

–

технологических

решений

для

строительства

КЛ

 330 

кВ

ЛАЭС

 — 

Копорская

рассказывается

в

данной

статье

.

Кузнецов

Д

.

В

., 

генеральный директор ООО «Импульспроект»

Куприянов

А

.

М

., 

директор по развитию ООО «Импульспроект»

Халитов

В

.

Р

., 

руководитель отдела технического развития ООО «Энерготэк»

Н

адежность  объекта  зачастую  зависит  от 
корректности  выбранных  технических  ре-
шений  еще  на  стадии  проектирования.  Во 
многом  правильный  выбор  тех  или  иных 

технических решений связан с глубиной их изучения 
и  анализа,  поэтому  при  проектировании  КЛ  330  кВ 
ЛАЭС — Копорская (далее — КЛ 330 кВ) особое вни-
мание было уделено:

– оценке местности с подробными геологическими, 

геодезическими  и  гидрологическими  исследова-
ниями  для  определения  оптимального  способа 
прокладки;

– выполнению  расчетов  сечений  жил  и  экранов 

кабелей,  определению  схемы  их  заземления, 
а  также  проведению  механических  расчетов 
с  использованием  современных  методик  и  спе-
циализированных программных комплексов;

– учету  опыта  проектирования  и  строительства 

аналогичных объектов в прошлом;

– формированию  технических  требований  для 

выбора  наиболее  подходящего  и  совершенного 
оборудования и материалов.

ВЫБОР

ТРАССЫ

И

СПОСОБОВ

ПРОКЛАДКИ

КАБЕЛЬНОЙ

ЛИНИИ

В  рамках  работ  по  проектированию  перед  инжене-
рами стояла задача определить оптимальный марш-
рут  прокладки  будущей  кабельной  линии.  Проекти-
руемая  кабельная  линия  должна  была  соединить 
ПС «Копорскую» и ОРУ 750 кВ Ленинградской АЭС 
с  учетом  выполнения  установленных  заказчиком 
требований: 

– минимизация  пересечений  с  подземными  и  над-

земными коммуникациями;

– все  пересечения  с  подземными  и  надземными 

коммуникациями  должны  быть  выполнены  под 
углом, близким к 90 градусам;

– выбор  оптимального  маршрута  трассы,  проек-

тируемой  КЛ  330  кВ  с  учетом  местных  условий 
и результатов согласований со всеми заинтересо-
ванными  организациями,  а  также  с  учетом  инте-
ресов собственников земельных участков. 
Принимая  во  внимание  сложные  условия  про-

кладки  в  районе  строительства  кабельной  линии, 
был проведен целый комплекс топографических, гео-
логических  и  гидрологических  изысканий,  выполне-
ны работы по обследованию и имущественно-право-
вой инвентаризации. В результате была определена 
трасса будущей кабельной линии длиной 6 км, про-
ходящая  преимущественно  через  лесные  массивы. 
К  особенностям  районов  в  зоне  прокладки  кабель-
ной  линии  стоит  отнести  заболоченную  местность, 
а  также  грунты  с  высоким  уровнем  подземных  вод. 
В ходе гидрологических исследований было обнару-
жено  несколько  водоносных  горизонтов  подземных 
вод, первый из которых — с максимальным уровнем 
грунтовых  вод  —  находился  на  глубине  от  0,4  до 
1,5 метров. Обводненные грунты, лесная местность, 
сложный  рельеф,  а  также  необходимость  сокраще-
ния охранной зоны привели к выбору в качестве ос-
новного типа прокладки кабелей прокладку в трубах. 
Большую часть трассы кабельной линии было реше-
но реализовать закрытым способом — методом ГНБ. 
Выбранный вид прокладки не только делал возмож-
ным устройство кабельной линии в данной местно-
сти (рисунок 1), но и позволял значительно сократить 
сроки  и  стоимость  строительно-монтажных  работ, 
так как не требовал рытья траншеи, ее содержания, 

103

засыпки ПГС, откачки воды и других сопутствующих 
работ. На поворотах трассы, в зоне стартовых и при-
емных  котлованов,  а  также  в  местах  установки  со-
единительных муфт кабели было принято проклады-
вать в железобетонных лотках.

В соответствии с требованиями нормативной до-

кументации силовые кабели должны прокладывать-
ся в специализированных полимерных термостойких 
трубах. В этой связи для прокладки КЛ 330 кВ были 
выбраны термостойкие токопоисковые трубы с вну-
тренним  слоем,  стойким  к  воздействию  открытого 
пламени,  а  также  наружной  защитной  оболочкой 
повышенной прочности (рисунок 2). Выбор в пользу 
труб с наружной защитной оболочкой был сделан по 
причине протяженных по длине ГНБ участков, а так-
же  наличия  каменистых  пород  по  пути  прокладки 
трубного канала. Защитный слой повышенной проч-
ности предотвращает повреждение основных слоев 
трубы, их процарапывание и потерю установленных 
физико-механических параметров.

Кроме  того,  при  выборе  типа  трубы  особое  вни-

мание  было  уделено  проблеме  определения  мест 
повреждений кабелей. Как известно, обычные поли-
мерные трубы из-за своих диэлектрических свойств 
изолируют кабель от грунта, и в случае повреждения 
оболочки  кабеля  корректно  проверить  ее  целост-
ность  и  определить  факт  повреждения  не  пред-
ставляется  возможным.  Данная  проблема  является 
актуальной для мировой электроэнергетики, что от-
ражено  в  техническом  регламенте  TB  773  между-
народной  организации  СИГРЭ.  Однако  основным 
фактором,  сподвигнувшим  к  поиску  решений  вы-
шеуказанной  проблематики,  стал  негативный  опыт 

эксплуатации  подобной  КВЛ  330  кВ,  соединяющей 
ЛАЭС-2 и ПС «Пулковская», когда в 2018 году не об-
наруженное своевременно место повреждения кабе-
ля  в  трубном  участке  привело  к  выходу  кабельной 
линии из строя и, как следствие, длительному отклю-
чению  линии,  сложному  поиску  места  повреждения 
и дорогостоящему ремонту. Ввиду вышеописанного, 
в  новом  проекте  были  применены  инновационные 
токопоисковые  трубы,  обладающие  специальной 
конструкцией,  благодаря  которой  они  не  изолиру-
ют кабель от грунта, позволяя испытательному току 
стекать с места пробоя на землю, обеспечивая тем 
самым определение и точную локализацию повреж-
дения кабеля (рисунок 3). 

При выборе труб для прокладки кабелей зачастую 

не  проводятся  механические  расчеты,  моделирую-
щие нагрузки при монтаже кабельного трубопровода. 
В  результате  некорректного  выбора  габаритов  труб 
происходит  сминание  или  разрыв  труб  в  процессе 
их монтажа и дальнейшей эксплуатации либо напро-
тив — неэффективное расходование бюджета ввиду 
покупки  труб  с  параметрами,  значительно  превосхо-
дящими  требуемые.  Учитывая  указанные  факторы, 
при выборе труб для прокладки КЛ 330 кВ были про-
ведены специализированные механические расчеты, 
учитывающие глубину прокладки, тип грунтов, нали-
чие транспортной нагрузки и протяженность трубных 
участков. Данная работа была выполнена с привлече-

Рис

. 1. 

Территория

прокладки

КЛ

 330 

кВ

Рис

. 2. 

Прокладка

КЛ

 330 

кВ

в

трубах

Рис

. 3. 

Принцип

работы

токопоисковых

труб

№

 6 (69) 2021

104

КАБЕЛЬНЫЕ

ЛИНИИ

нием специалистов инжинирингового центра Энерго-
тэк, которые провели расчеты для разных сценариев 
прокладки  труб  с  целью  определения  оптимального 
и  экономически  эффективного  решения.  С  учетом 
больших длин участков ГНБ (до 500 м), грунтов с не-
однородными  и  непостоянными  коэффициентами 
крепости, а также наличием пересечений с железно-
дорожными путями, в результате расчетов были вы-
браны трубы с кольцевой жесткостью 64 кН/м

2

 (SN64).

ВЫБОР

СЕЧЕНИЯ

ЖИЛЫ

И

РАСЧЕТ

ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ

ХАРАКТЕРИСТИК

В  процессе  проектирования  КЛ  330  кВ  важной  за-
дачей  являлся  корректный  выбор  марки  кабеля 
и сечения его токопроводящей жилы (ТПЖ). Выбор 
типа применяемого кабеля производился исходя из 
условий  окружающей  среды,  конфигурации  трас-
сы,  способов  прокладки,  результатов  геологических 
и геофизических изысканий, а также степени обвод-
ненности  грунта.  В  результате,  с  учетом  особенно-
стей проектируемой трассы КЛ 330 кВ, включающей 
в себя как прокладку по воздуху, так и в земле, нали-
чия протяженных трубных участков, изгибов и пово-
ротов, а также высокого уровня грунтовых вод, выбор 
был сделан в пользу кабеля с изоляцией из сшитого 
полиэтилена  марки  ПвПпнг(А)2гж-HF.  Данный  ка-
бель имеет продольную и поперечную герметизацию 
экрана,  герметизированную  ТПЖ,  усиленную  обо-
лочку из полиолефиновой композиции на основе со-
полимера  этилена,  не  распространяющую  горение 
по  категории  А,  не  содержащую  галогенов,  с  пони-
женным  дымо-  и  газовыделением.  Кроме  того,  для 
мониторинга температуры кабеля и исключения его 
перегрева  в  процессе  эксплуатации  проектом  была 
предусмотрена  конструкция  кабеля  со  встроенным 
оптическим волокном. 

Выбор  сечения  жилы  КЛ  330  кВ  выполнялся  та-

ким образом, чтобы полностью обеспечить передачу 
расчетных  перетоков  мощности  во  всех  максималь-
но  рабочих  и  послеаварийных  перспективных  режи-
мах  работы  линии  электропередачи.  Максимальная 
расчетная загрузка КЛ 330 кВ в длительном режиме 
составила 2404 А. Для выбора сечения ТПЖ не рас-
сматривался вариант расчета длительно допустимых 
токов с использованием каталожных данных заводов-
изготовителей и системы поправочных коэффициен-
тов. Указанный способ не является точным, так как не 
позволяет  учесть  все 
особенности  условий 
прокладки  кабельной 
линии и подходит толь-
ко  для  оценочных  рас-
четов. По этой причине 
выбор  сечения  ТПЖ 
кабеля  производился 
проектным  институтом 
по  методике  междуна-
родной  электротехни-
ческой  комиссии  МЭК 
60287. 

Более 

того, 

с  учетом  высокой  важ-
ности  и  ответственно-

сти объекта, расчеты были согласованы заводом-про-
изводителем кабельной продукции и дополнительно 
верифицированы  специалистами  инжинирингового 
центра  Энерготэк  с  помощью  сертифицированного 
программного  комплекса  CYMCAP,  используемого 
для  расчетов  длительно  допустимых  токов  и  дру-
гих  эксплуатационных  характеристик  кабельных
линий. 

Исходными данными для проверки сечения жилы 

и  экрана  кабеля  являлись  однофазный  и  трехфаз-
ный  токи  короткого  замыкания  (КЗ),  длительность 
срабатывания  защиты,  количество  цепей,  глубина 
заложения,  температура  и  удельное  термическое 
сопротивление грунта, а также геометрические раз-
меры кабеля.

Для  расчетов  были  рассмотрены  три  основных 

типа прокладки кабелей: 

– в термостойких трубах, проложенных методом ГНБ;

– в  термостойких  трубах,  проложенных  траншей-

ным способом;

– в ж/б лотках.

Расчетным  стал  наиболее  сложный  с  точки  зре-

ния теплоотвода участок трассы, где кабельная ли-
ния  прокладывалась  в  трубах  на  глубине  3  метров 
с расстоянием между осями цепей 715 мм. В резуль-
тате  расчетов  выбранное  сечение  ТПЖ  составило 
2500 мм

2

, обеспечивающее передачу длительно до-

пустимого  тока  2552  А,  что  удовлетворяло  услови-
ям  максимальной  расчетной  загрузки  КЛ  330  кВ  — 
2404 А (рисунок 4). 

РАСЧЕТ

СЕЧЕНИЯ

ЭКРАНОВ

КАБЕЛЕЙ

И

ВЫБОР

СХЕМЫ

ИХ

ЗАЗЕМЛЕНИЯ

По  результатам  расчета  токов  КЗ  для  определения 
сечения экрана кабеля 330 кВ была выполнена про-
верка его термической стойкости. Как известно, при 
протекании токов КЗ температура экрана не должна 
превышать  350°С,  для  проверки  данного  условия 
учитывается величина тока и длительность КЗ. При 
этом  зачастую  при  определении  длительности  КЗ 
рассматривается только время срабатывания основ-
ной защиты, без учета резервной и действия УРОВ, 
что не является правильным. В таком случае при от-
казе  срабатывания  основной  защиты  длительность 
КЗ  может  быть  больше,  в  результате  чего  возмож-
но  оплавление  изоляции  и  выход  кабеля  из  строя. 
Поэтому  для  выбора  сечения  экранов  кабелей  при 

Рис

. 4. 

Результаты

расчета

длительно

допустимого

тока

кабеля

 330 

кВ

в

ПО

 CYMCAP 

105

проектировании  КЛ  330  кВ  во  внима-
ние были приняты максимальные токи 
КЗ на шинах подстанции, достигающие 
47  кА,  а  также  время  срабатывания 
основной  и  резервной  защит  и  время 
действия УРОВ. В результате расчетов 
сечение экранов кабелей 330 кВ соста-
вило 350 мм

2

.

В соответствии с требованиями ПУЭ 

медные  экраны  кабелей  подлежат  за-
землению.  При  этом  при  заземлении 
экранов с двух сторон в них наводятся 
паразитные токи, приводящие к допол-
нительному  нагреву  кабелей,  снижая 
тем  самым  длительно  допустимую  то-
ковую  нагрузку.  Величина  паразитных 
токов  в  экранах  кабелей  зависит  от 
сечения экрана, а также от расстояния 
между фазами. Вследствие того что се-
чение экрана, рассчитанное из усло вий 
термической  стойкости,  а  также  рас-
стояние  между  фазами  были  высоки-
ми, стандартное заземление экранов с двух сторон 
не рассматривалось.  

Для  борьбы  с  паразитными  токами  было  при-

нято  решение  применить  схему  заземления  экра-
нов  «с  одной  стороны»,  разделив  экранный  контур 
кабельной  линии  на  несколько  участков  путем  раз-
мещения в местах установки соединительных муфт 
специальных  комбинированных  коробок  заземле-
ния,  выполняющих  одновременно  глухое  заземле-
ние  экранов  кабелей  одного  участка  и  заземление 
через ОПН 10 кВ экранов другого. 

Размещение  коробок  заземления  должно  произ-

водиться в кабельных колодцах. Из опыта эксплуата-
ции  высоковольтных  кабельных  линий  применение 
ж/б  колодцев  по  причине  их  низкой  степени  герме-
тичности  и,  как  следствие,  наполнения  водой  и  на-
рушения  схемы  заземления  экранов  кабелей  было 
недопустимым.  Решением  данной  проблемы  стало 
размещение  коробок  заземления  в  специализиро-
ванных  герметичных  полимерных  колодцах  Протек-
торФлекс  ПКЭТ  (рисунок  5).  Выбранные  колодцы 
предназначены  для  установки  коробок  заземления 
и  транспозиции,  имеют  степень  защиты  от  пыли 
и влаги IP68, а также усиленный электробезопасный 
корпус  с  внутренним  огнестойким  слоем,  обеспечи-
вающий  одновременно  безопасность  технического 
персонала и размещаемого внутри оборудования. 

ВЫБОР

ОБОРУДОВАНИЯ

И

МАТЕРИАЛОВ

Немаловажным  фактором  при  проектировании  КЛ 
330 кВ был выбор оборудования и материалов. Се-
годня надежность высоковольтной кабельной линии 
может  быть  обеспечена  за  счет  применения  толь-
ко  испытанных  и  адаптированных  под  особенности 
друг друга технических решений. Данным принципом 
в  международной  практике  руководствуются  уже 
длительное  время.  Зачастую  при  формировании 
нормативно-технической документации в стандартах 
отражают  необходимость  проведения  комплексных 
испытаний ряда продукции, представляющей собой 

в  эксплуатации  неразрывную  систему.  Так,  напри-
мер,  международные  стандарты  МЭК  60840:2004 
и МЭК 62067:2011 устанавливают обязательные тре-
бования  по  проведению  преквалификационных  ис-
пытаний  высоковольтного  кабеля,  смонтированного 
в  комплексе  с  концевой  и  соединительной  кабель-
ной арматурой. Это позволяет избежать возможных 
проб лем,  связанных  с  совместимостью  оборудова-
ния  как  при  строительстве,  так  и  эксплуатации  ка-
бельной линии. 

Принимая  во  внимание  вышеуказанные  принци-

пы, в ходе разработки проектной документации были 
сформированы  технические  условия  к  оборудова-
нию и материалам, где были определены основные 
требования  к  элементам  кабельной  системы,  со-
стоящей  из  кабеля,  кабельной  арматуры,  узлов  за-
земления  экранов  кабелей,  а  также  систем  защиты 
кабельной линии.

В  результате  чего  в  проекте  был  применен  ряд 

изделий,  адаптированных  под  технические  особен-
ности друг друга, в частности кабель и муфты 330 кВ 
компании Prysmian, а также термостойкие трубы для 
прокладки высоковольтных кабелей и кабельные ко-
лодцы компании Энерготэк.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Особенности  проектирования,  описанные  в  статье, 
являются  не  единственными  для  создания  надеж-
ной  и  долговечной  кабельной  линии.  Безусловно, 
в основе проектирования любого объекта лежит вы-
полнение  требований  нормативно-технической  до-
кументации,  технических  условий  эксплуатирующих 
и  строительных  организаций.  Однако  именно  пере-
численные  в  статье  особенности  выбора  конструк-
тивно-технологических решений зачастую игнориру-
ются проектировщиками либо не получают должного 
внимания, что в итоге приводит к снижению надеж-
ности и срока службы объекта, поэтому их учет так 
важен при проектировании кабельных линий любого 
класса напряжения.  

Р

Рис

. 5. 

Специализированный

герметичный

полимерный

колодец

Протек

–

торФлекс

ПКЭТ

: 

а

) 

схема

размещения

коробок

заземления

; 

б

) 

общий

вид

№

 6 (69) 2021