Проверка кабельных линий 6–500 кВ при коротких замыканиях. Условия термической стойкости и невозгораемости

Page 1
background image

Page 2
background image

74

Проверка кабельных 
линий 6–500 кВ при 
коротких замыканиях.

Условия термической 
стойкости и невозгораемости

УДК

 621.315.21

Двадцать

 

лет

 

назад

 

в

 1998 

году

 

РАО

 «

ЕЭС

 

России

» 

выпусти

-

ло

 

циркуляр

 «

О

 

проверке

 

кабелей

 

на

 

невозгорание

 

при

 

воз

-

действии

 

тока

 

короткого

 

замыкания

» [1]. 

Появление

 

такого

 

документа

по

 

всей

 

видимости

стало

 

следствием

 

ряда

 

пожа

-

ров

которые

 

были

 

обусловлены

 

неверным

 

выбором

 

сечений

 

кабельных

 

линий

Вместе

 

с

 

тем

новые

 

стандарты

 

по

 

кабель

-

ным

 

линиям

 6–500 

кВ

выпущенные

 

в

 

последние

 

годы

уже

 

не

 

содержат

 

указаний

 

о

 

проверке

 

кабелей

 

на

 

невозгорание

 

при

 

воздействии

 

токов

 

короткого

 

замыкания

и

 

по

 

этой

 

причине

 

проектные

 

организации

 

постепенно

 

исключили

 

подобную

 

про

-

верку

 

из

 

своей

 

практики

В

 

новой

 

статье

 

сделана

 

попытка

 

ра

-

зобраться

действительно

 

ли

 

можно

 

не

 

опасаться

 

возгорания

 

кабельных

 

линий

 6–500 

кВ

 

при

 

коротких

 

замыканиях

Также

 

здесь

 

предложены

 

формулы

 

для

 

проверки

 

КЛ

 

на

 

невозгорае

-

мость

которых

 

нет

 

ни

 

в

 

циркуляре

 [1], 

ни

 

в

 

других

 

нормах

.

к

а

б

е

л

ь

н

ы

е

 л

и

н

и

и

кабельные линии

Дмитриев

 

М

.

В

., 

к

.

т

.

н

., 

доцент

 

Санкт

-

Петербургского

 

политехнического

 

университета

Ключевые

 

слова

:

кабельная

 

линия

сшитый

 

полиэтилен

короткое

 

замыкание

термическая

 

стойкость

невозгораемость

Keywords:

cable line, cross-linked 
polyethylene, short circuit, 
thermal stability, non- 
ignition

ВВЕДЕНИЕ

При

 

коротком

 

замыкании

 (

КЗ

в

 

кабельной

 

линии

 (

КЛ

ток

 

КЗ

 

проходит

 

вдоль

 

жилы

 

КЛ

 

до

 

места

 

поврежде

-

ния

 

ее

 

изоляции

где

 

попадает

 

в

 

экран

по

 

которо

-

му

 

возвращается

 

к

 

концам

 

КЛ

 

и

 

через

 

заземляющие

 

устройства

 

экрана

 

уходит

 

в

 

землю

Проверка

 

кабеля

 

на

 

термическую

 

стойкость

 

и

 

невозгораемость

 

заклю

-

чается

 

в

 

расчете

 

температур

 

жилы

 

и

 

экрана

дости

-

гаемых

 

за

 

время

 

прохождении

 

тока

 

КЗ

и

 

сравнении

 

этих

 

температур

 

с

 

допустимыми

 

значениями

при

 

ко

-

торых

 

изоляция

 

КЛ

 (

и

 

оболочка

 

КЛ

):

 

не

 

плавится

 

и

 

не

 

деградирует

;

 

не

 

воспламеняется

.

Предельная

 

температура

 

термостойкости

 

изоля

-

ции

 

КЛ

 

достигается

 

раньше

чем

 

температура

 

вос

-

пламенения

По

 

всей

 

видимости

именно

 

поэтому

 

считается

что

 

если

 

при

 

КЗ

 

кабель

 

прошел

 

проверку

 

термостойкости

то

 

проверка

 

невозгораемости

 

уже

 

лишена

 

смысла

 

и

 

может

 

не

 

выполняться

Однако

 

есть

 

ряд

 

аргументов

которые

 

показывают

 

недоста

-

точную

 

корректность

 

сложившейся

 

практики

.

1. 

Для

 

неответственных

 

КЛ

 

и

/

или

 

КЛ

 

малой

 

про

-

тяженности

 

с

 

целью

 

экономии

 

средств

 

появились

 

предложения

 [2, 3] 

проверять

 

термостойкость

 

для

 

случая

когда

 

КЗ

 

отключается

 

основной

 

защитой

а

 

не

 

резервной

что

 

позволяет

 

применять

 

кабели

 

сниженного

 

сечения

 

жилы

 

и

 

экрана

Несмотря

 

на

 

это

невозгораемость

 

КЛ

 

все

 

равно

 

необходимо

 

проверять

 

по

 

резервной

 

защите

и

следовательно

может

 

получиться

что

 

сохранение

 

термостойкости

 


Page 3
background image

75

КЛ

 

при

 

малом

 

времени

 

защиты

 

не

 

будет

 

означать

 

сохранение

 

невозгораемости

 

КЛ

 

при

 

боль

-

шом

 

времени

.

2. 

Согласно

 [4] 

и

 

другим

 

нор

-

мативным

 

документам

 

проверка

 

термической

 

стойкости

 

провод

-

ников

 

всегда

 

выполняется

 

с

 

уче

-

том

 

не

 

только

 

периодической

но

 

и

 

апериодической

 

составляющей

 

тока

 

КЗ

Несмотря

 

на

 

такое

 

базо

-

вое

 

правило

расчет

 

термической

 

стойкости

 

КЛ

 

по

 

непонятным

 

при

-

чинам

 

проводится

 

без

 

учета

 

тепла

выделившего

-

ся

 

от

 

апериодической

 

составляющей

Внимание

 

на

 

это

 

впервые

 

было

 

обращено

 

в

 [2], 

где

 

показано

что

 

апериодическая

 

составляющая

 

оказывает

 

заметное

 

влияние

 

на

 

температуру

 

жилы

 

и

 

экрана

Позднее

 

к

 

такому

 

же

 

выводу

 

пришли

 

и

 

в

 [3]. 

Наличие

 

апери

-

одической

 

составляющей

неучтенной

 

при

 

проверке

 

термостойкости

 

КЛ

теоретически

 

способно

 

пере

-

греть

 

кабель

 

до

 

температур

 

самовозгорания

.

3. 

В

 

соответствии

 

с

 

материалами

 

СИГРЭ

 [5] 

при

 

выборе

 

сечения

 

кабелей

 

надо

 

принимать

 

во

 

внима

-

ние

 

возможность

 

повторного

 

прохождения

 

по

 

ним

 

токов

 

КЗ

то

 

есть

 

следует

 

учитывать

 

наличие

 

автома

-

тического

 

повторного

 

включения

  (

АПВ

). 

Если

 

линия

 

целиком

 

кабельная

то

 

АПВ

 

на

 

ней

 

запрещено

 

ПУЭ

 

и

 

другими

 

документами

однако

 

для

 

кабельно

-

воз

-

душных

 

линий

  (

КВЛ

), 

имеющих

 

и

 

кабельные

и

 

воз

-

душные

 

участки

АПВ

 

зачастую

 

все

 

же

 

использует

-

ся

К

 

сожалению

не

 

всегда

 

термическая

 

стойкость

 

жил

 

и

 

экранов

 

КЛ

 

проверяется

 

с

 

учетом

 

повторного

 

протекания

 

токов

 

КЗ

 

в

 

цикле

 

неуспешного

 

АПВ

На

-

пример

возможна

 

ситуация

когда

 

на

 

стадии

 

проекта

 

АПВ

 

на

 

КВЛ

 

было

 

запрещено

 

и

 

не

 

учитывалось

 

при

 

выборе

 

кабелей

однако

 

позже

 

сетевая

 

компания

 

по

-

меняла

 

решение

 

и

 

ввела

 

АПВ

 — 

тогда

 

КЗ

 

на

 

кабель

-

ном

 

участке

 

КВЛ

 

даст

 

неуспешное

 

АПВ

 

и

вероятно

приведет

 

к

 

перегреву

 

КЛ

 

до

 

температуры

 

самовозго

-

рания

Расчет

 

температуры

 

кабелей

 

при

 

АПВ

 

на

 

КВЛ

 

выполнен

 

в

 [3].

4. 

Возгорание

 

кабеля

 

вряд

 

ли

 

является

 

пробле

-

мой

 

для

 

тех

 

КЛ

которые

 

были

 

проложены

 

в

 

открытом

 

грунте

Однако

 

в

 

последние

 

годы

 

КЛ

 

все

 

чаще

 

размещают

 

в

 

грунте

 

в

 

по

-

лимерных

 

трубах

  (

рисунок

  1

а

), 

и

 

тогда

 

воздух

заполняющий

 

трубу

способен

 

сыграть

 

негатив

-

ную

 

роль

если

 

кабель

 

разогрет

 

до

 

температуры

 

самовозгорания

Вопросы

 

горения

 

кабелей

 

в

 

поли

-

мерных

 

трубах

 

рассмотрены

на

-

пример

в

 [6, 7] 

и

 

представляются

 

заслуживающими

 

серьезного

 

вни

-

мания

.

экран

жила

изоляция

оболочка

труба

кабель

Рис

. 1. 

Однофазный

 

кабель

 6–500 

кВ

а

пофазная

 

прокладка

 

в

 

трубах

б

охлаж

 

дение

 

жилы

 

и

 

экрана

а

)

б

)

Итак

отсутствие

 

в

 

нормах

 

на

 

кабели

 

четкой

 

ин

-

формации

 

о

 

выборе

 

времени

 

прохождения

 

тока

 

КЗ

а

 

также

 

об

 

учете

 

АПВ

 

и

 

апериодической

 

составля

-

ющей

 

тока

 

КЗ

 

может

 

привести

 

не

 

только

 

к

 

ошибкам

 

при

 

проверке

 

КЛ

 

на

 

термостойкость

но

 

и

 

к

 

более

 

серьезным

 

последствиям

 — 

достижению

 

КЛ

 

темпе

-

ратуры

 

самовозгорания

Ситуация

 

усугубляется

 

ро

-

стом

 

числа

 

КЛ

проложенных

 

в

 

трубах

.

По

 

мнению

 

автора

если

 

ошибки

 

и

 

неточности

 

при

 

проверке

 

термостойкости

 

КЛ

 

еще

 

допустимы

то

 

проверка

 

невозгораемости

 

КЛ

 

должна

 

проводиться

 

с

 

учетом

 

абсолютно

 

всех

 

факторов

повышающих

 

температуру

 

кабеля

 — 

это

 

максимальное

 

время

 

КЗ

наличие

 

апериодической

 

составляющей

неуспеш

-

ное

 

АПВ

 

для

 

КВЛ

  (

или

 

даже

 

несколько

 

таких

 

АПВ

 

подряд

).

МЕСТО

 

И

 

ВИД

 

КЗ

При

 

КЗ

 

проверка

 

КЛ

 

может

 

осуществляться

:

 

на

 

термическую

 

стойкость

;

 

на

 

невозгораемость

;

 

на

 

наведенные

 

токи

 

и

 

напряжения

.

Важно

 

понимать

что

 

в

 

перечисленных

 

случаях

 

рассматриваются

 

разные

 

места

 

возникновения

 

КЗ

:

 

КЗ

 

в

 

самом

 

кабеле

 — 

рисунок

 2

а

 (

вопросы

 

термо

-

стойкости

 

и

 

невозгораемости

);

 

КЗ

 

в

 

сети

 

вне

 

кабеля

 — 

рисунки

 2

б

 

и

 2

в

 (

вопросы

 

наведенных

 

токов

 

и

 

напряжений

).

Следует

 

отметить

что

 

в

 

расчетах

 

термической

 

стойкости

 

и

 

невозгораемости

 

используется

 

полный

 

Рис

. 2. 

КЗ

 

в

 

сети

 

с

 

КЛ

имеющей

 

n

 

кабелей

 

на

 

фазу

а

КЗ

 

непосред

-

ственно

 

в

 

КЛ

б

КЗ

 

на

 

шинах

 

в

 

кон

-

це

 

КЛ

в

КЗ

 

на

 

шинах

 

в

 

начале

 

КЛ

В1

I

1

В2

сеть

сеть

I

Ж

=I

2

/n

I

2

I

Ж

=I

2

/n

В1

I

1

В2

сеть

сеть

I

Ж

=I

1

/n

I

2

I

Ж

=I

1

/n

В1

I

1

В2

сеть

сеть

I

2

I

Ж1

=I

1

I

Ж2

=I

2

I

K

I

K

I

K

а

)

б

)

в

)

 4 (49) 2018


Page 4
background image

76

КАБЕЛЬНЫЕ

ЛИНИИ

ток

 

КЗ

 

I

К

 = 

I

1

 + 

I

2

определяемый

 

суммой

 

составля

-

ющих

 

тока

 

КЗ

 

от

 

обоих

 

концов

 

КЛ

 (

рисунок

 2

а

). 

При

 

этом

 

не

 

имеет

 

значения

сколько

 

у

 

КЛ

 

кабелей

 

на

 

каждую

 

фазу

 

или

 

сколько

 

у

 

нее

 

параллельных

 

цепей

.

Если

 

говорить

 

о

 

расчетах

 

наведенных

 

токов

 

и

 

на

-

пряжений

то

 

здесь

 

важную

 

роль

 

играет

 

не

 

весь

 

ток

 

КЗ

а

 

только

 

та

 

его

 

часть

которая

 

проходит

 

по

 

жиле

 

КЛ

и

 

поэтому

 

здесь

 

уже

 

важно

 

учитывать

 

число

 

ка

-

белей

 

на

 

фазу

Из

 

двух

 

схем

 

на

 

рисунках

 2

б

 

и

 2

в

от

-

личающихся

 

местом

 

КЗ

расчеты

 

достаточно

 

сделать

 

в

 

той

где

 

ток

 

в

 

жиле

 

больше

.

Далее

 

в

 

статье

 

основное

 

внимание

 

сосредоточим

 

на

 

вопросах

 

термостойкости

 

и

 

невозгораемости

так

 

как

 

наведенные

 

в

 

экранах

 

и

 

жилах

 

КЛ

 

токи

 

и

 

напря

-

жения

 

уже

 

были

 

подробно

 

изучены

 [8, 9].

При

 

КЗ

 

непосредственно

 

в

 

КЛ

 

величины

 

токов

 

в

 

жилах

 

и

 

экранах

 

КЛ

 

будут

 

зависеть

 

от

 

двух

 

фак

-

торов

:

 

от

 

схемы

 

сети

 (

кольцевая

 

или

 

радиальная

);

 

от

 

схемы

 

заземления

 

экранов

  (

двустороннее

 

заземление

двустороннее

 

заземление

 

с

 

транс

-

позицией

одностороннее

 

заземление

).

В

 

качестве

 

примера

 

на

 

рисунке

 3 

рассмотрено

 

КЗ

 

для

 

КЛ

 

в

 

кольцевой

 

схеме

  (

линия

 

имеет

 

двусторон

-

нее

 

питание

). 

В

 

условиях

 

рисунка

 3 

ток

 

КЗ

 

является

 

суммой

 

токов

 

жил

 

слева

 

I

Ж

1

 

и

 

справа

 

I

Ж

2

 

от

 

места

 

по

-

вреждения

он

 

равен

 

I

К

 = 

I

Ж

1

 + 

I

Ж

2

аналогично

 

ток

 

КЗ

 

может

 

быть

 

найден

 

через

 

токи

 

экранов

 

I

К

 = 

I

Э

1

 + 

I

Э

2

Эти

 

правила

 

нарушается

 

в

 

двух

 

случаях

Во

-

первых

когда

 

экраны

 

имеют

 

одностороннее

 

заземление

  (

ри

-

сунок

 3

б

), 

что

 

обеспечивает

 

I

К

 = 

I

Э

1

 

или

 

I

К

 = 

I

Э

2

 (

зависит

 

от

 

того

на

 

каком

 

из

 

двух

 

концов

 

КЛ

 

заземлены

 

экра

-

ны

). 

Во

-

вторых

когда

 

схема

 

сети

 

радиальная

 (

на

 

кон

-

це

 «

нагрузка

», 

а

 

не

 «

сеть

»), 

что

 

обеспечивает

 

I

К

 = 

I

Ж

1

.

Видно

что

 

в

 

общем

 

случае

 

каждый

 

из

 

токов

 

I

Ж

1

I

Ж

2

I

Э

1

I

Э

2

 

по

 

отдельности

 

оказывается

 

меньше

 

пол

-

ного

 

тока

 

КЗ

 

I

К

Несмотря

 

на

 

это

в

 

проектной

 

практи

-

ке

 

вне

 

зависимости

 

от

 

схемы

 

сети

 

и

 

схемы

 

заземле

-

ния

 

экранов

 

для

 

упрощения

 

расчетов

 

и

 

во

 

избежание

 

ошибок

 

проверку

 

жил

 

и

 

экранов

 

КЛ

 

проводят

 

на

 

пол

-

ный

 

ток

 

КЗ

 

I

К

.

Проверка

 

жилы

 

и

 

экрана

 

выполняется

 

при

 

од

-

ном

 

и

 

том

 

же

 

токе

 

I

К

Поскольку

 

у

 

многих

 

КЛ

 

сечение

 

жилы

 

в

 

несколько

 

раз

 

больше

чем

 

сечение

 

экрана

то

 

главную

 

опасность

 

ток

 

КЗ

 

представляет

 

именно

 

для

 

экранов

и

 

именно

 

их

 

проверке

 

следует

 

уделять

 

основное

 

внимание

.

В

 

качестве

 

конкретной

 

величины

 

I

К

 

используют

 

наи

-

больший

 

из

 

токов

 

КЗ

 

на

 

шинах

 

в

 

начале

 

и

 

конце

 

КЛ

Например

если

 

в

 

начале

 

КЛ

 

I

К

 = 20 

кА

а

 

в

 

конце

 

КЛ

 

I

К

 = 30 

кА

то

 

проверку

 

термической

 

стойкости

 

и

 

невоз

-

гораемости

 

КЛ

 

необходимо

 

проводить

 

для

 

I

К

 = 30 

кА

Все

 

цифры

 — 

это

 

действующие

 

значения

 

периодиче

-

ской

 

составляющей

 

тока

 

КЗ

а

 

параметры

 

апериоди

-

ческой

 

составляющей

 

оговаривается

 

отдельно

.

Согласно

 

нормативным

 

документам

 ([4] 

и

 

др

.) 

при

 

проверке

 

проводников

 

на

 

термическую

 

стойкость

 

(

и

 

невозгораемость

в

 

качестве

 

расчетного

 

вида

 

КЗ

 

следует

 

принимать

 

тот

который

 

обеспечит

 

наиболь

-

ший

 

нагрев

:

 

трехфазное

 

или

 

однофазное

 

КЗ

 

в

 

сетях

 

с

 

зазем

-

ленной

 

нейтралью

;

 

трехфазное

 

или

 

двухфазное

 (

двойное

КЗ

 

в

 

сетях

 

с

 

изолированной

 (

компенсированной

нейтралью

.

ДЛИТЕЛЬНОСТЬ

 

КЗ

 

И

 

УЧЕТ

 

АПВ

В

 

стандартах

 [10, 11], 

посвященных

 

КЛ

 6–500 

кВ

при

-

водятся

 

формулы

 

для

 

проверки

 

термической

 

стойко

-

сти

 

кабелей

Хотя

 

результаты

 

расчетов

 

существенно

 

зависят

 

от

 

величины

 

тока

 

КЗ

 

I

К

 

и

 

длительности

 

его

 

прохождения

 

t

К

в

 

документах

 [10, 11] 

по

 

непонятным

 

причинам

 

нет

 

указаний

 

о

 

том

какое

 

t

К

 

использовать

.

Формулы

 

для

 

проверки

 

термической

 

стойко

-

сти

 

упрощаются

если

 

закладывать

 

в

 

расчеты

 

вре

-

мя

 

t

К

 = 1 

с

и

 

поэтому

 

в

 [10, 11], 

а

 

также

 

в

 

каталогах

 

кабельных

 

заводов

 

примеры

 

расчета

 

выполнены

 

именно

 

при

 

t

К

 = 1 

с

Наличие

 

указанных

 

примеров

 

и

 

одновременное

 

отсутствие

 

правил

 

выбора

 

t

К

 

при

-

вело

 

некоторых

 

проектировщиков

 

к

 

мысли

 

о

 

том

что

 

использование

 

t

К

 = 1 

с

 

вполне

 

оправданно

 

и

 

закон

-

но

С

 

этим

 

никак

 

нельзя

 

согласиться

ведь

 

на

 

самом

 

деле

 

t

К

 

может

 

быть

 

как

 

менее

так

 

и

 

более

 1 

с

В

 

статьях

 [2, 3] 

высказывается

 

предположение

что

 

правила

 

выбора

 

t

К

 

должны

 

зависеть

 

от

 

степени

 

ответственности

 

КЛ

а

 

также

 

от

 

ее

 

длины

Для

 

не

-

протяженных

 

КЛ

 6–35 

кВ

 

допустимо

 

проверять

 

жилы

 

и

 

экраны

 

при

 

времени

 

действия

 

основной

 

защиты

 — 

это

 

снизит

 

стоимость

 

КЛ

позволит

 

минимизировать

 

сечение

 

экранов

что

 

обеспечит

 

возможность

 

их

 

про

-

стого

 

двустороннего

 

заземления

 

без

 

риска

 

появле

-

ния

 

в

 

экранах

 

значительных

 

наведенных

 

токов

 

и

 

по

-

терь

 

мощности

характерных

 

для

 

КЛ

 

с

 

повышенными

 

сечениями

 

экранов

 [8]. 

Для

 

протяженных

 

КЛ

 6–35 

кВ

 

и

 

для

 

любых

 

КЛ

 

110–500 

кВ

 

простое

 

заземление

 

экранов

 

с

 

двух

 

сто

-

рон

 

обычно

 

не

 

применяется

а

 

предпочтение

 

отдает

-

ся

 

заземлению

 

с

 

одной

 

стороны

 

или

 

транспозиции

обеспечивающих

 

полное

 

отсутствие

 

экранных

 

токов

 

и

 

потерь

 

мощности

причем

 

вне

 

зависимости

 

от

 

сечения

 

экранов

 

КЛ

Поэтому

 

выбор

 

КЛ

 

на

 

малые

 

величины

 

време

-

ни

 

t

К

приводящий

 

к

 

снижению

 

сечения

 

экрана

тут

 

никак

 

не

 

повлияет

 

на

 

потери

 

в

 

экранах

тогда

 

как

 

стоимость

 

замены

 

КЛ

если

 

КЛ

 

потеряет

 

термическую

 

стойкость

 

при

 

КЗ

будет

 

высока

 

(

в

 

силу

 

большой

 

длины

 

и

/

или

 

класса

 

напряжения

). 

Следова

-

тельно

перечисленные

 

КЛ

 

луч

-

ше

 

проверять

 

не

 

по

 

основной

Рис

. 3. 

Повреждение

 

КЛ

 

в

 

кольцевой

 

схеме

а

двустороннее

 

заземление

 

экранов

 

без

 

транспозиции

 

или

 

с

 

ней

б

одностороннее

 

заземление

 

экранов

I

K

В1

I

Ж1

I

Ж2

I

Э2

I

Э1

В2

сеть

сеть

I

K

В1

I

Ж1

I

Ж2

I

Э1

В2

сеть

сеть

а

)

б

)


Page 5
background image

77

а

 

по

 

резервной

 

защите

закладывая

 

в

 

расчеты

 

повы

-

шенные

 

значения

 

t

К

.

В

 

части

 

выбора

 

времени

 

t

К

 

интересна

 

позиция

из

-

ложенная

 

в

 

ГОСТ

 [4], 

где

 

в

 

п

. 4.1.5 

написано

: «

Рас

-

четную

 

продолжительность

 

КЗ

 

при

 

проверке

 

прово

-

дников

 

и

 

электрических

 

аппаратов

 

на

 

термическую

 

стойкость

 

следует

 

определять

 

путем

 

сложения

 

вре

-

мени

 

действия

 

основной

 

релейной

 

защиты

в

 

зону

 

которой

 

входят

 

проверяемые

 

проводники

 

и

 

элек

-

трические

 

аппараты

и

 

полного

 

времени

 

отключения

 

соответствующего

 

выключателя

а

 

при

 

проверке

 

ка

-

белей

 

на

 

невозгораемость

 — 

путем

 

сложения

 

време

-

ни

 

действия

 

резервной

 

релейной

 

защиты

 

и

 

полного

 

времени

 

отключения

 

ближайшего

 

к

 

месту

 

КЗ

 

выклю

-

чателя

». 

Сложно

 

утверждать

можно

 

ли

 

распространять

 

требования

 

этого

 

общего

 

ГОСТ

 

на

 

кабели

 

со

 

СПЭ

-

изо

 

ляцией

имеющие

 

свою

 

собственную

 

специфику

но

по

 

крайней

 

мере

изучив

 

ГОСТ

целесообразно

 

согласиться

 

со

 

следующим

:

 

значения

 

времени

 

t

К

используемые

 

в

 

расчетах

 

термической

 

стойкости

 

и

 

невозгораемости

не

 

обязательно

 

должны

 

быть

 

равны

 

друг

 

другу

а

 

могут

 

существенно

 

отличаться

;

 

при

 

проверке

 

невозгораемости

 

время

 

t

К

 

долж

-

но

 

выбираться

 

с

 

запасом

 

и

 

отвечать

 

действию

 

резервной

 

защиты

но

 

никак

 

не

 

основной

.

В

 

п

. 4.1.5 

ГОСТ

 

сказано

что

 

t

К

 

получается

 

сум

-

мированием

 

времени

 

действия

 

основной

  (

резерв

-

ной

защиты

а

 

также

 

полного

 

времени

 

отключения

 

выключателя

Хотя

 

в

 

ГОСТ

 

не

 

упоминается

 

возмож

-

ность

 

отказа

 

выключателя

 

КЛ

но

 

в

 

некоторых

 

слу

-

чаях

 

его

 

можно

 

было

 

бы

 

учесть

заложив

 

в

 

расчеты

 

t

К

 

не

 

простое

 

отключение

а

 

отключение

 

с

 

действи

-

ем

 

устройства

 

резервирования

 

отказа

 

выключателя

 

(

УРОВ

). 

Впрочем

надежность

 

современных

 

выклю

-

чателей

 — 

отдельная

 

тема

 

исследований

.

Кроме

 

перечисленных

 

вопросов

 

есть

 

и

 

еще

 

один

 

важный

 — 

необходимо

 

дать

 

в

 

нормативных

 

доку

-

ментах

 

разъяснение

 

понятию

 «

резервная

 

защита

». 

Например

п

. 9.9.3 

Стандарта

 [12] 

гласит

 «

Установка

 

второй

 

быстродействующей

 

защиты

 

предусматри

-

вается

 

на

 

особо

 

ответственных

 

линиях

 

напряжени

-

ем

 110–220 

кВ

Две

 

основные

 

быстродействующие

 

защиты

 

должны

 

устанавливаться

 

на

 

кабельных

 

и

 

кабельно

-

воздушных

 

линиях

а

 

также

 

на

 

воз

-

душных

 

линиях

 

в

 

местах

 

массовой

 

застройки

». 

Эта

 

фраза

 

означает

что

 

для

 

определенных

 

линий

 

пред

-

усматривается

 

установка

 

второй

 

быстродействую

-

щей

 

защиты

которая

 

обеспечивает

 

такое

 

же

 

время

 

отключения

 

КЗ

 

как

 

и

 

основная

 

защита

дублирует

 

собой

 

основную

 

защиту

но

 

при

 

этом

 

формально

 

не

 

является

 

резервной

Под

 

спорное

 

понятие

  «

резервная

 

защита

» 

по

-

падает

 

и

 

устройство

 

ЛЗШ

 (

логическая

 

защита

 

шин

), 

применяемое

 

для

 

сетей

 

среднего

 

напряжения

кото

-

рое

 

обеспечивает

 

отключение

 

КЗ

 

в

 

линии

 

с

 

меньшим

 

временем

чем

 

вышестоящая

 

защита

 (

которая

 

фор

-

мально

 

является

 

резервной

). 

При

 

определении

 

времени

 

t

К

 

следует

 

учитывать

 

наличие

 

на

 

линии

 

АПВ

Если

 

для

 

чисто

 

кабельных

 

линий

 

АПВ

 

запрещено

то

 

для

 

КВЛ

 

встречается

 

три

 

варианта

:

1) 

повторное

 

включение

 

КВЛ

 

запрещено

;

2) 

повторное

 

включение

 

разрешено

 

только

 

тогда

когда

 

КЗ

 

находится

 

на

 

воздушном

 

участке

 

КВЛ

а

 

не

 

на

 

кабельном

 («

селективное

 

АПВ

»);

3) 

повторное

 

включение

 

КВЛ

 

разрешено

.

Возможность

 

повторного

 

прохождения

 

по

 

КЛ

 

тока

 

КЗ

 

есть

 

только

 

в

 

третьем

 

варианте

 

организации

 

АПВ

Также

 

следует

 

отметить

что

 

попытки

 

включить

 

КВЛ

 

под

 

напряжение

 

могут

 

повторяться

 

несколько

 

раз

 

подряд

и

 

это

 

следует

 

принимать

 

во

 

внимание

 

при

 

определении

 

t

К

 

для

 

каждого

 

конкретного

 

объекта

Поскольку

 

АПВ

 

бывает

 

растянуто

 

во

 

времени

то

 

процесс

 

нагрева

 

КЛ

 

уже

 

не

 

будет

 

адиабатическим

и

 

придется

 

учитывать

 

охлаждение

 

КЛ

 

за

 

время

 

бес

-

токовой

 

паузы

.

ПРЕДЕЛЬНЫЕ

 

ТЕМПЕРАТУРЫ

ЖИЛЫ

 

И

 

ЭКРАНА

В

 

настоящее

 

время

 

при

 

строительстве

 

КЛ

 6–500 

кВ

 

в

 

России

 

и

 

в

 

мире

 

массово

 

используют

 

кабели

 

с

 

изо

-

ляцией

 

из

 

сшитого

 

полиэтилена

 (

СПЭ

как

 

однофаз

-

ные

так

 

и

 

трехфазные

На

 

рисунке

 1

б

 

показана

 

кон

-

струкция

 

однофазного

 

кабеля

включающая

 

в

 

себя

 

жилу

изоляцию

экран

 

и

 

оболочку

Согласно

 

нормам

 [10, 11] 

и

 

многим

 

другим

 

доку

-

ментам

 

термическая

 

стойкость

 (

термостойкость

ка

-

белей

 

со

 

СПЭ

-

изоляцией

 

сохраняется

если

 

за

 

вре

-

мя

 

прохождения

 

тока

 

КЗ

 

температура

:

 

не

 

превышает

 250°

С

 

для

 

жилы

;

 

не

 

превышает

 350°

С

 

для

 

экрана

.

Указанные

 

температуры

 

используются

 

при

 

обяза

-

тельной

 

проверке

 

кабелей

 

всех

 

классов

 6–500 

кВ

 

на

 

термостойкость

 

при

 

прохождении

 

токов

 

КЗ

и

 

глав

-

ная

 

цель

 

такой

 

проверки

 — 

убедиться

 

в

 

отсутствии

 

перегрева

 

СПЭ

-

изоляции

Однако

 

здесь

 

возникает

 

вопрос

если

 

жила

 

и

 

экран

 

с

 

разных

 

сторон

 

примы

-

кают

 

к

 

одной

 

и

 

той

 

же

 

СПЭ

-

изоляции

то

 

почему

 

для

 

экрана

 

допустимая

 

температура

 

существенно

 

выше

чем

 

для

 

жилы

Ответ

 

на

 

вопрос

по

 

всей

 

видимости

заключается

 

в

 

том

что

 

кроме

 

максимальной

 

темпе

-

ратуры

 

жилы

 

и

 

экрана

 

также

 

важно

 

и

 

время

в

 

тече

-

ние

 

которого

 

эта

 

температура

 

сохраняется

В

 [13] 

была

 

дана

 

оценка

 

постоянным

 

времени

 

ох

-

лаждения

 

жилы

 

и

 

экрана

и

 

было

 

показано

что

 

отве

-

дение

 

тепла

 

от

 

экрана

 

идет

 

гораздо

 

быстрее

чем

 

от

 

жилы

Это

 

несложно

 

понять

 

по

 

рисунку

 1

б

где

 

отве

-

дению

 

тепла

 

от

 

жилы

 

мешает

 

изоляция

 

и

 

оболочка

тогда

 

как

 

отведению

 

тепла

 

от

 

экрана

 — 

лишь

 

обо

-

лочка

Таким

 

образом

при

 

КЗ

 

для

 

экрана

 

допуска

-

ется

 

более

 

высокая

 

температура

 (350°

С

), 

чем

 

для

 

жилы

 (250°

С

), 

но

 

зато

 

экран

 

быстрее

 

охлаждается

 

в

 

сравнении

 

с

 

жилой

Строго

 

говоря

неверно

 

принимать

 

для

 

всех

 

кабе

-

лей

 

термостойкость

 

жилы

 

и

 

экрана

 

на

 

одном

 

и

 

том

 

же

 

уровне

 250°

С

 

и

 350°

С

 

соответственно

Как

 

было