«КАБЕЛЬ-news», № 3, 2013, www.kabel-news.ru
38
Актуально
ÊÀÁÅËÜÍÛÅ ËÈÍÈÈ
Маршрут прокладки подводной кабельной линии (верхний рисунок) и продольный профиль трассы (нижний рисунок)
Э
лектроснабжение Балеарских островов в
Средиземном море осуществляется от двух
независимых энергосистем. Эти системы
не были связаны c испанской материковой
энергосистемой, которая присоединена к европей-
ской сети, управляемой системными оператора-
ми объединённой электроэнергетической системы
[European Network of Transmission System Operators
for Electricity (ENSTO-E) system].
Чтобы осуществить связь между Балеарскими
островами и материковой частью Испании, компа-
ния REE, являющаяся испанским оператором пере-
Подводная электропередача
Первая в Испании кабельная линия постоянного тока высокого
напряжения соединяет материковую часть с островом Мальорка
Хуан Прието Монтеррубио и Рамон Гранадино Гоенечиа,
«Ред Электрика де Испания» (Red Electrica de Espana — REE)
дающих систем* (Transmission system operator —
TSO), заключила два главных контракта на сооруже-
ние «под ключ» — преобразовательных подстанций
(с компанией «Сименс») и кабельной линии [с кон-
сорциумом, образованным компаниями «Нексанс»
(Nexans) и «Присмиан» (Prysmian)]. Заключение этих
контрактов дало старт проекту «Ромул» (Romulo
project), цель которого состояла в сооружении под-
водной кабельной линии электропередачи посто-
янного тока высокого напряжения (ППТ ВН) между
материковой частью Испании и островом Мальорка.
ПРОЕКТ «РОМУЛ»
Проект «Ромул» предусматривает прокладку
подводной кабельной линии длиной 244 км между
муниципией Сагунто в автономной области Ва-
ленсия на восточном побережье Пиренейского по-
луострова (подстанция «Морведре») и островом
* Аналог ОАО «Федеральная сетевая компания ЕЭС
России» (прим. ред.).
«КАБЕЛЬ-news», № 3, 2013, www.kabel-news.ru
39
Актуально
ÊÀÁÅËÜÍÛÅ ËÈÍÈÈ
Судно-кабелеукладчик компании «Присмиан» во время
погрузки кабеля на судно
Судно-кабелеукладчик «Скагеррак» компании «Нексанc»
во время прокладки кабеля
Мальорка (подстанция «Санта-Понса») в муниципии
Кальвиа.
Проект «Ромул» по своим характеристикам явля-
ется экстраординарным, потому что:
• инвестиции, вложенные только в один этот про-
ект испанским TSO, являются самыми крупными;
• подводная кабельная линия, проложенная по дну
моря на максимальной глубине 1485 м, является
второй в мире по глубине расположения кабелей;
• это первая кабельная линия ППТ ВН в электро-
энергетической системе Испании.
По своей схеме кабельная линия имеет два полю-
са и металлический возвратный провод. Её расчёт-
ная пропускная способность составляет 2200 МВт при
номинальном напряжении ±250 кВ постоянного тока.
В первой половине 2011 г. были выполнены три
этапа по прокладке кабельной линии, и она была
введена в эксплуатацию в 2012 г.
Главной целью проекта являлось улучшение ка-
чества и надёжности электроснабжения за счёт при-
соединения Балеарских островов к Иберийскому
рынку электроэнергии. Кроме того, предполагалось
уменьшить общие расходы на выработку электро-
энергии в энергосистеме Испании. И наконец, эта
связь позволила бы усилить существующие на этих
островах энергосистемы, чтобы удовлетворить ра-
стущее потребление электроэнергии.
КАБЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
Разработка кабельной системы включала проек-
тирование, изготовление, тестирование и прокладку
следующих объектов:
• два подводных кабеля постоянного тока (ПТ) на-
пряжением 250 кВ, длиной 237 км;
• два наземных кабеля ПТ напряжением 250 кВ,
длиной 7 км;
• один подводный возвратный кабель среднего на-
пряжения длиной 237 км;
• один наземный возвратный кабель среднего на-
пряжения длиной 7 км;
• один волоконно-оптический подводный и назем-
ный кабель длиной 244 км.
Основная особенность всей кабельной системы
заключается в том, что каждый из подводных ка-
белей был размещён на судне-кабелеукладчике и
проложен по дну в виде одной строительной длины,
что позволило избежать установки соединительных
муфт.
В процессе подготовки проекта была проведена
всесторонняя топографическая съёмка дна моря,
чтобы выбрать наилучшую трассу для прокладки ка-
белей, соединяющих преобразовательную подстан-
цию на материковой части Испании с преобразова-
тельной подстанцией на Мальорке, а также, чтобы
иметь точное представление о структуре грунта на
морском дне, необходимое для разработки способов
защиты кабелей.
Особенностью этого проекта является исполь-
зование двух типов кабелей ПТ с медными жилами
сечением 750 мм
2
, имеющими бумажную изоляцию,
пропитанную вязким составом. Кабели отличаются
друг от друга технической реализацией брони. Для
секций подводного кабеля, расположенных на ма-
лой и средней глубине (не более 200—220 м), ис-
пользуется однослойная броня из проволок прямоу-
гольного сечения. Для секции подводного кабеля,
расположенной на больших глубинах (вплоть до мак-
симальной 1485 м), используется двухслойная броня
из проволок прямоугольного сечения. Такой подход
не требует установки переходных соединительных
муфт между двумя секциями.
В качестве изоляции используются бумажные лен-
ты высокой плотности, которые обеспечивают высо-
кий уровень электрических характеристик кабеля.
Этап обмотки жилы лентой выполняется в услови-
ях постоянного контроля температуры и влажности
«КАБЕЛЬ-news», № 3, 2013, www.kabel-news.ru
40
Основные характеристики компонентов подводного кабеля с двухслойной проволочной бронёй,
использующегося для глубоководных секций электропередачи
1. Токопрово-
дящая жила
(ТПЖ)
• Медная ТПЖ состоит из круглой центральной
проволоки
и концентрических слоев главных трапецеидальных
проволок
• Диаметр ТПЖ — 31 мм
2. Экран по
жиле
Ленты из полупроводящей сажевой бумаги
3. Электри-
ческая изо-
ляция
Ленты кабельной бумаги сделаны на основе промытой
водой древесной массы, пропитаны вязким составом:
• номинальная толщина — 12 мм;
• диаметр по изоляции — 57 мм
4. Экран по
изоляции
Ленты из сажевой и металлизированной бумаги
5. Свинцовая
оболочка
Материал оболочки — экструдированный свинцовый
сплав: номинальная толщина — 3 мм
6. Внутренняя
защита от
коррозии
Шланг из экструдированного полиэтилена:
номинальная толщина — 3 мм
7. Поперечное
упрочнение
Два слоя из стальной оцинкованной ленты
8. Броня
Стальные проволоки прямоугольного сечения —
3 мм x 8 мм
9. Наружный
защитный
покров
Полипропиленовые кручёные нити: толщина — 4 мм
Внешний диаметр кабеля — 94 мм
Вес в воздухе — 29,5 кг/м
Вес в воде — 22,5 кг/м
Актуально
ÊÀÁÅËÜÍÛÅ ËÈÍÈÈ
окружающей среды. Такая технология изготовления
гарантирует наилучшие характеристики диэлектри-
ка, исключая возможность появления морщинистых
участков во время следующих этапов изготовления,
когда кабель повторно наматывается или разматы-
вается. Этапы высушивания и пропитки изоляции
для каждого кабеля изготовляемой длины выполня-
ются во вращающемся сушильно-пропиточном кот-
ле. После высушивания кабель пропитывается дега-
зифизированным составом под давлением.
Бронирование кабеля обеспечивается двумя сло-
ями механически высокопрочной стальной оцинко-
ванной плоской проволоки. Эти два слоя наматыва-
ются в противоположных направлениях с тем, чтобы
избежать закручивания, обусловленного высокими
растягивающими усилиями. Компании «Присмиан»
и «Нексанс» провели морские испытания секций
кабеля, предназначенных для работы на больших и
средних глубинах. При испытаниях использовались
кабели, разработанные каждым из этих производи-
телей.
На изготовление подводных кабелей длиной
240 км потребовалось почти два года. После завод-
ских испытаний каждый полюс подводной кабельной
линии ПТ был погружён на судно-кабелеукладчик в
виде одной строительной длины.
ЗАЩИТА КАБЕЛЯ
В Средиземном море тралы рыболовных судов и
якоря морских судов являются главными угрозами
повреждения подводных кабелей. Для надёжного
электроснабжения острова Мальорка эта ППТ ВН
«КАБЕЛЬ-news», № 3, 2013, www.kabel-news.ru
41
Общий вид модуля, состоящего из светоуправляемых тиристоров
Актуально
ÊÀÁÅËÜÍÛÅ ËÈÍÈÈ
является очень важной, поэтому концы подводно-
го кабеля с каждой стороны были уложены в тран-
шеи от береговой линии до глубины 1000 м, чтобы
уменьшить риск внешнего механического повреж-
дения.
В итоге пришлось обеспечить защиту каждого
из трёх кабелей на протяжении 100 км, то есть об-
щая длина защищённых кабелей составила 300 км.
Технологически защита кабеля на 90% осуществля-
лась струей воды под высоким давлением во время
прокладки, что позволило покрыть кабель слоем
песка высотой до 2 м. Оставшиеся 10% длины были
защищены за счёт того, что они были уложены в
траншеи.
ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ ПОДСТАНЦИИ
Преобразовательные подстанции на материко-
вой части Испании и на Мальорке позволяют обе-
спечить четыре предусмотренных проектом режима
работы ППТ ВН:
• биполярный (двухполюсный) с использованием
возвратного кабеля;
• жёсткий биполярный (двухполюсный) — без ис-
пользования возвратного кабеля;
• монополярный (однополюсный) с возвратом тока
по «электродному» кабелю;
• монополярный (однополярный) с возвратом тока
по кабелю другого полюса.
Переход от одного режима работы ППТ к дру-
гому — от биполярного (двухполюсного) с исполь-
зованием и без использования металлического
возвратного кабеля, а также к монополярному
(однополюсному) с тем или другим металлическим
возвратным кабелем — осуществляется средства-
ми автоматического управления. В проекте ППТ
предусмотрено специальное коммутационное обо-
рудование, которое даёт возможность перехода от
одного режима к другому без какого-либо умень-
шения уровня передаваемой мощности и без пере-
рыва в работе передачи постоянного тока.
Чтобы обеспечить наилучшее поддержание напря-
жения и потребности преобразователей в реактив-
ной мощности во всех режимах работы и по крайней
мере при максимальном напряжении переменного
тока, источники реактивной мощности используются
как на преобразовательной подстанции в Морведре
мощностью 200 Mвар, так и на преобразовательной
подстанции в Санта-Понса на Мальорке мощностью
164 Mвар. Эти цифры соответствуют номинальному
напряжению на стороне переменного тока. При этом
для выдачи реактивной мощности 200 Mвар на пре-
образовательной подстанции на материке в филь-
трах используются две батареи конденсаторов по
100 Mвар (по одной батарее на каждый полюс). А для
компенсации реактивной мощности 164 Mвар на пре-
образовательной подстанции на Мальорке использу-
ются четыре батареи фильтров по 41 Mвар (по две
батареи на каждый полюс).
Работа преобразователей ППТ, естественно, со-
провождается наличием высших гармоник тока, ко-
торые, если не будут отфильтрованы, могут попасть
в систему передачи и усилиться за счёт возникно-
вения резонансов. Чтобы ослабить воздействие
гармоник, на материковой стороне системы пере-
дачи были использованы два пассивных фильтра
переменного тока одинаковой конструкции, которые
были настроены на 12-ю и 24-ю гармоники.
В системе передачи на Мальорке могут созда-
ваться условия для возникновения резонансов для
гармоник низкого порядка. Для ослабления их влия-
ния потребовалась дополнительная настройка филь-
тров на третью гармонику. В итоге на подстанции
«Санта-Понса» установлены четыре одинаковых
пассивных фильтра переменного тока, имеющих
тройную настройку. Такое схемное и
конструктивное решение обеспечи-
вает выполнение требований к уров-
ню гармоник тока во всех режимах
работы электропередачи, а также
гибкость и взаимное резервирова-
ние фильтров.
Преобразователи проекта «Ро-
мул» выполнены с использованием
четырёхдюймовых (101,6 мм) свето-
управляемых тиристоров (фототири-
сторов). Тиристоры сгруппированы в
три блока в двенадцатипульсной мо-
стовой схеме, причём каждый блок
работает на одну фазу. Блок состоит
из шести модулей, каждый модуль
включает 24 уровня последователь-
но соединённых тиристоров, а также
дополнительные компоненты.
«КАБЕЛЬ-news», № 3, 2013, www.kabel-news.ru
42
Актуально
ÊÀÁÅËÜÍÛÅ ËÈÍÈÈ
При реализации проекта было принято решение
использовать распределительное устройство с га-
зовой изоляцией на подстанции «Санта-Понса» на
Мальорке и открытое распредустройство высокого
напряжения на подстанции «Морведре» на матери-
ке. Выбранные конструкции распредустройств явля-
ются наиболее эффективными с точки зрения техни-
ческого обслуживания и малых габаритов.
ПРОБЛЕМЫ,
ОГРАНИЧЕНИЯ И РЕЗУЛЬТАТЫ
В ходе проекта «Ромул» обозначились три основ-
ные группы проблем:
• менеджмента проекта, такие, как два типа тесто-
вых программ, две серии морских испытаний, со-
гласование работы двух производителей кабелей,
а также социальные и экологические аспекты;
• трудности в проведении работ, таких, как три
этапа прокладки подводного кабеля в открытом
море на глубине почти 1500 м, длительные этапы
работ по обеспечению защиты кабеля (300 км,
погребение под слоем песка), земляные работы
(в прибрежной полосе и при сооружении волноре-
зов) и работа кабелеукладчиков на пределе тех-
нических возможностей;
• инженерные трудности, такие, как разработка
собственно конструкции глубоководного кабе-
ля, техническое исполнение кабеля в виде одной
строительной длины без промежуточных соеди-
нительных муфт, выбор трассы линии и обеспе-
чение защиты кабелей под слоем песка.
В течение всего проекта предпринимались раз-
личные меры, чтобы наилучшим образом решить
экологические и социальные проблемы. Проект та-
кого рода является успешным только в том случае,
если этим двум ключевым проблемам будет уделять-
ся внимание с самого начала подготовки проекта и
до окончания работ по прокладке кабелей.
Что касается трассировки прокладки кабелей,
особенно проходящих под землей и в прибрежной
зоне, то крайне важно ещё на ранней стадии проек-
та обеспечить согласование предложенной трассы
со всеми инвесторами и дать им надлежащее обо-
снование выбора такой трассы по сравнению с дру-
гими возможными вариантами.
Что касается преобразовательных подстанций,
то самой главной позицией являлась внутренняя
компоновка этих подстанций для размещения всего
основного оборудования, за исключением трансфор-
маторов. Достоинство разработанной внутренней
компоновки оборудования заключалось в том, что
подстанции не выделялись на фоне окружающих про-
мышленных зданий, а также в снижении уровня шума,
производимого оборудованием фильтров. Установка
электрооборудования внутри здания подстанции обе-
спечила унификацию их общего внешнего вида.
Самые большие трудности по реализации про-
екта были на Мальорке из-за особых экологических
и социальных условий. В Санта-Понса незамет-
ность здания подстанции возрастала за счёт выбо-
ра цветов окраски стен здания, соответствующих
городским стандартам. По цвету здание подстан-
ции гармонирует с окружающим пейзажем. Проект
ландшафтного дизайна был разработан так, чтобы
ещё больше подчеркнуть незаметность здания под-
станции.
И наконец, что касается точки выхода подводного
кабеля на поверхность в Мальорке, то было принято
решение использовать для прокладки кабеля метод
горизонтального направленного бурения. Это по-
зволило снизить вред от работ в прибрежной зоне и
на берегу в Санта-Понса. Обе местности изучались
очень тщательно с экологических и социальных по-
зиций.
Проект «Ромул» характеризуется новым уровнем
надёжности электроснабжения и поддержания ча-
стоты в Балеарской энергосистеме, уменьшая пере-
рывы питания потребителей и обеспечивая высокую
гибкость её работы.
Рамон Гранадино Гоенечиа
является обладателем степени бакалавра в области
промышленной инженерии, полученной в 1990 г. в
Политехническом университете Мадрида, Испания,
и степени магистра в области электротехники и ком-
пьютерной инженерии Массачусетского университе-
та в Амхерсте, США, в 1993 г. С 1994 г. он работает
в REE, руководя проектами по разработке испанских
систем передачи электроэнергии напряжением 220
и 400 кВ. В настоящее время он является директо-
ром REE в Балеарской энергосистеме и менедже-
ром проекта по прокладке подводной ППТ ВН между
материковой Испанией и Мальоркой. Кроме того,
Гранадино был менеджером проекта по прокладке
подводного кабеля между Испанией и Марокко и
по замене двухцепной воздушной линии электропе-
редачи 400 кВ длиной 13 км на кабельную в схеме
электроснабжения мадридского аэропорта Барахас
с использованием кабелей с изоляцией из сшитого
полиэтилена.
Хуан Прието Монтеррубио
([email protected]) по-
лучил степень бакалавра в области промышленной
инженерии Университета ICAI в Мадриде, Испания.
Вся его профессиональная карьера связана с REE.
Здесь он начал работать в отделе по разработке
линий электропередачи, затем стал менеджером
проекта по главным подводным межсистемным свя-
зям и проектов линий электропередачи и подстан-
ций сверхвысокого напряжения. Он входит в состав
нескольких международных технических рабочих
групп и является секретарем Испанского националь-
ного комитета CIGRE.
Оригинал статьи: Подводная электропередача
Первая в Испании кабельная линия постоянного тока высокого напряжения соединяет материковую часть с островом Мальорка.
