Сравнение кабелей с БПИ и СПЭ-изоляцией

Page 1

Page 2

«КАБЕЛЬ-news», № 11, 2010

Актуально

ÑÐÀÂÍÈÒÅËÜÍÛÉ ÀÍÀËÈÇ

одземные кабельные се-
ти достаточно дороги, и их
используют в основном в

городских условиях, но по срав-
нению с воздушными линиями
электропередачи они обеспечива-
ют надежное электроснабжение,
обладают высокой безопасностью,

не подвержены атмосферным воз-
действиям, не требуют отчуждения
больших территорий, поэтому они
получили широкое распростране-
ние. Самыми массовыми являются
линии низкого (до 1 кВ включитель-
но) и среднего (до 35 кВ включи-
тельно) напряжения. Протяжен-

Ñðàâíåíèå êàáåëåé

ñ ÁÏÈ è ÑÏÝ-èçîëÿöèåé

В последнее время большое внимание уделяют вопросам снижения потерь электрической энер-

гии, стабильности и качеству энергообеспечения. Решение этих вопросов невозможно без повыше-
ния надежности линий электропередачи.

Андрей БОЕВ, технический директор ООО «Нексанс Рус.», к.т.н.

ность кабельных линий только в
г. Москве на напряжение до 35 кВ
включительно составляет более 61
тыс. км, а на высокое напряжение
(110—500 кВ) — около 1 тыс. км.
При этом новые линии на напряже-
ние 20 кВ и более строят только с
применением кабелей с изоляцией
из сшитого полиэтилена (СПЭ), на
напряжение 6 и 10 кВ основными
материалами изоляции являются
СПЭ и пропитанная бумага.

Несмотря на то что первые ка-

бели с СПЭ-изоляцией появились
в России более 25 лет назад, их
практическое применение в оте-
чественной энергетике началось
относительно недавно — не более
15 лет назад, поэтому еще не при-
обретен достаточный опыт экс-
плуатации таких кабелей.

СПЭ — это неполярный ди-

электрик, обладающий высокой
электрической прочностью и име-
ющий низкий тангенс угла диэлек-
трических потерь, что позволяет
сократить потери в изоляции, а за
счет наличия поперечных связей
материал обладает повышенной
температурной стабильностью.

Сравнение основных харак-

теристик кабелей с пропитанной
бумажной изоляцией и кабелей
с изоляцией из сшитого поли-
этилена представлено в табл. 1.
Основные конструкции кабелей
рассматриваются в табл. 2. Основ-
ные конструкции кабелей на сред-
нее напряжение с СПЭ-изоляцией
приведены на рис. 1.

Таблица 1. Основные характеристики кабелей

с СПЭ-изоляцией и БПИ

Характеристики

Кабель

СПЭ

изоляцией

6—35

кВ

Кабель

БПИ

кВ

Длительно

допустимая

температура

, °

Допустимый

нагрев

аварийном

режиме

, °

130

Предельно

допустимая

температура

при

протекании

тока

КЗ

, °

250

200

130

Относительная

диэлектрическая

проницаемость

при

20°

2,4

4,0

Коэффициент

диэлектрических

потерь

при

20°

0,001

0,008

0,006

Температура

при

прокладке

без

предварительного

подогрева

не

ниже

, °

-20

Разница

уровней

на

трассе

прокладки

не

ограничено

Таблица 2. Сравнение конструкций кабелей

с СПЭ-изоляцией и БПИ

Конструкция

Номинальное

сечение

жилы

мм

СПЭ

БПИ

6—35

кВ

Одножильная

50—800

—

25—400

120—300

Трехжильная

35—500

16—240

25—185

120—150

Page 3

«КАБЕЛЬ-news», № 11, 2010

Актуально

ÑÐÀÂÍÈÒÅËÜÍÛÉ ÀÍÀËÈÇ

Отличиями в конструкции ка-

белей с СПЭ-изоляцией по срав-
нению с БПИ являются замена
материала изоляции и отсутствие
тяжелых металлических оболочек
(свинцовые или алюминиевые),
которые служили для герметиза-
ции конструкции и должны были
выдерживать перепады давле-
ния, вызываемые тепловым рас-
ширением пропиточного состава.
Кабели с СПЭ-изоляцией имеют
следующие преимущества:
• большую пропускную способ-

ность за счет увеличения до-
пустимой температуры жилы
(допустимые токи нагрузки в
зависимости от условий про-
кладки на 15—30% больше,
чем у кабеля с БПИ);

• большой ток короткого замы-

кания, примерно в 1,5 раза;

• меньший вес, диаметр и ради-

ус изгиба, что обеспечивает
легкость прокладки кабеля как
в кабельных сооружениях, так
и в земле на сложных трассах;

• возможность вести проклад-

ку кабеля при температуре до
-20°С без предварительного
подогрева за счет использова-
ния полимерных материалов
для изоляции и оболочки;

• отсутствие каких-либо жидких

компонентов, благодаря этому
уменьшается время и снижает-
ся стоимость прокладки и мон-
тажа;

• однофазная конструкция, по-

зволяющая изготавливать ка-
бель с жилой сечением до 800
мм

, оптимальным для переда-

чи большой мощности;

• большие строительные дли-

ны — до 3 км.
В последнее время при строи-

тельстве ЛЭП все чаще приме-
няется новое техническое реше-
ние — линия с одножильными
кабелями с изоляцией из СПЭ. К
сожалению, в ПУЭ и ПТЭ до на-
стоящего времени не внесены
дополнения и изменения даже на
кабели с БПИ, касающиеся то-
ковых нагрузок, хотя изменения
к ГОСТу 18410 были внесены в
1993 г., а информация по кабелям
с СПЭ-изоляцией в данных доку-
ментах полностью отсутствует.
Также отсутствуют отраслевые
стандарты по проектированию,
прокладке, приемосдаточным и
периодическим испытаниям ка-
бельных линий с применением
кабелей с СПЭ. В связи с этим
производители данных кабелей
разработали инструкции по их
применению.

Как правило, ранее применя-

ли трехжильные кабели с БПИ,
но максимальное сечение, как
видно из табл. 2, ограничено 240
мм

, а при возросших нагрузках

этого недостаточно, поэтому не-
обходимо либо увеличивать чис-
ло параллельно проложенных

кабелей, либо применять кабели
с изоляцией из СПЭ. Так, напри-
мер, при равных условиях кабель
с БПИ сечением 240 мм

можно

заменить на кабель с СПЭ сече-
нием 185 мм

. При этом в случае

применения трехжильного кабе-
ля не возникает дополнительных
требований к проектированию
или прокладке кабеля с СПЭ-
изоляцией. Если необходимо пе-
редать еще большую мощность,
то можно применять одножиль-
ный кабель (рис. 2) с изоляцией
из СПЭ, но при этом у проектной
организации могут возникнуть
вопросы, так как в нормативных
документах нет четкого опреде-
ления, как должен быть зазем-
лен экран одножильного сило-
вого кабеля и в каких случаях
допускается его эксплуатация
с односторонним заземлением,
когда необходимо выполнить его
транспозицию. При этом может
сказываться отсутствие доста-
точного опыта проектирования,
монтажа и наладки, что приводит
к серьезным проблемам при их
эксплуатации.

Основные проблемы связаны

с тем, что применяются одно-
жильные кабели больших сече-
ний. Например, на Сочинской
ГТУ, где были использованы од-
ножильные кабели на напряже-
ние 10 кВ для выдачи мощности
от генераторов, через несколько

Рис. 1. Конструкции кабелей с изоляцией из СПЭ

а – одножильный

небронированный кабель

б – трехжильный

небронированный кабель

в – трехжильный

бронированный кабель

Page 4

«КАБЕЛЬ-news», № 11, 2010

Актуально

ÑÐÀÂÍÈÒÅËÜÍÛÉ ÀÍÀËÈÇ

месяцев после начала эксплуата-
ции кабели вышли из строя. При-
чиной стала ошибка проектной
организации, которая при перехо-
де через дорогу для надежности
заложила каждую фазу в метал-
лическую трубу, что при приме-
нении однофазной конструкции,
работающей на переменном на-
пряжении, делать категорически
нельзя. Потребовалась полная
замена кабельной линии. Были
изменены трасса и условия про-
кладки. Заказчик принял реше-
ние — для возможности осмотра
построить кабельную эстакаду.

Еще одна проблема, которая

может возникнуть при примене-
нии одножильных кабелей, —
выбор правильного варианта за-
земления экрана или металли-
ческой оболочки. Так, например,
при небольшой длине (до 1 км)
линии целесообразно выполнять
одностороннее заземление экра-
нов, а на другом конце устанав-
ливать изолирующие кабельные
муфты, но при этом необходимо
произвести расчет напряжения.
Неправильная прокладка или
размещение одножильных кабе-
лей приводит к созданию напря-
женностей, которые могут пре-

вышать допустимые уровни для
обслуживающего персонала, а
также влиять на работу микро-
процессорной аппаратуры.

При проведении приемосда-

точных испытаний кабелей с изо-
ляцией из СПЭ основное отличие
от кабелей с БПИ заключается в
необходимости проведения изме-
рения уровня частичных разрядов
(ЧР). При этом у кабелей с БПИ
проводили измерение тангенса
угла диэлектрических потерь (tg



)

и его приращение (





). Изме-

рение уровня ЧР является более
предпочтительным, т.к. оценка по





с ростом напряжения дает

лишь грубое представление об
интенсивности ЧР. Для более точ-
ных оценок используются специ-
альные методы. ЧР развиваются
главным образом в газовых вклю-
чениях в диэлектрике, но могут
присутствовать и в жидких про-
слойках, например в масле. Появ-
ление ЧР в газовых включениях
приводит к возрастанию потерь
энергии в диэлектрике.

После прокладки кабелей не-

обходимо проверить целостность
наружной оболочки (защитных
покровов). Для этого пластмассо-
вую оболочку испытывают между

отсоединенными от земли экрана-
ми, броней и землей постоянным
напряжением в течение 1 мин.,
при этом все металлические эле-
менты кабеля должны быть элек-
трически соединены. Требования
в проведении данного испытания
отсутствуют для кабелей с БПИ,
что приводит к коррозии оболоч-
ки и выходу из строя линии. Так
как изоляция кабелей проходит
испытания в заводских условиях,
то нет необходимости проведе-
ния испытаний изоляции после
прокладки. Испытания следует
проводить после монтажа муфт.
Изоляцию кабелей рекомендует-
ся испытывать линейным напря-
жением переменного тока часто-
той 0,1—400 Гц в течение 5 мин.,
приложенным между токопрово-
дящей жилой и металлическим
экраном. Предпочтительным яв-
ляется напряжение сверхнизкой
частоты (0,1 Гц), так как при такой
частоте отсутствует опасность за-
рождения новых дефектов.

С помощью одностороннего

заземления экранов одножиль-
ных кабелей, увеличения меж-
фазного расстояния, прокладки
без кабельных коробов можно
повысить допустимую нагруз-
ку на одножильные кабели, но
при этом созданные магнитные
поля в местах работы обслужи-
вающего персонала и установки
микропроцессорных устройств,
а также наводки на контроль-
ных кабелях значительно уве-
личатся. И наоборот, заземлив
экраны с двух сторон, уменьшив
межфазные расстояния, проло-
жив кабели в стальных коробах,
мы добьемся уменьшения внеш-
них влияний от одножильных ка-
белей, но получим перегретую
изоляцию или необходимость
ограничения нагрузки. Следова-
тельно, проблема применения
одножильных кабелей в сети ге-
нераторного напряжения должна
рассматриваться в комплексе, а
односторонний подход приводил
и будет приводить к их поврежде-
ниям.

Рис. 2. Прокладка однофазных кабелей

Оригинал статьи: Сравнение кабелей с БПИ и СПЭ-изоляцией

Читать онлайн

В последнее время большое внимание уделяют вопросам снижения потерь электрической энергии, стабильности и качеству энергообеспечения. Решение этих вопросов невозможно без повышения надежности линий электропередачи.