Сравнение кабелей с БПИ и СПЭ-изоляцией

Page 1
background image

Page 2
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 11, 2010

32

Актуально

ÑÐÀÂÍÈÒÅËÜÍÛÉ ÀÍÀËÈÇ

П

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

 

с

 

СПЭ

-

изоляцией

6—35 

кВ

Кабель

 

с

 

БПИ

10 

кВ

35 

кВ

Длительно

 

допустимая

 

температура

, °

С

90

70

65

Допустимый

 

нагрев

 

в

 

аварийном

 

режиме

, °

С

 

130

90

65

Предельно

 

допустимая

 

температура

 

при

 

протекании

 

тока

 

КЗ

, °

С

 

250

200

130

Относительная

 

диэлектрическая

 

проницаемость

 

ε

 

при

 20°

С

 

2,4

4,0

4,0

Коэффициент

 

диэлектрических

 

потерь

 tg 

δ

 

при

 20°

С

 

0,001

0,008

0,006

Температура

 

при

 

прокладке

 

без

 

предварительного

 

подогрева

не

 

ниже

, °

С

 

-20

0

0

Разница

 

уровней

 

на

 

трассе

 

прокладки

м

 

не

 

ограничено

15

15

Таблица 2. Сравнение конструкций кабелей 

с СПЭ-изоляцией и БПИ

Конструкция

Номинальное

 

сечение

 

жилы

мм

2

СПЭ

БПИ

6—35 

кВ

10 

кВ

20 

кВ

35 

кВ

Одножильная

50—800

25—400

120—300

Трехжильная

35—500

16—240

25—185

120—150


Page 3
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 11, 2010

33

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

2

, 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

2

, 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

2

 можно 

заменить на кабель с СПЭ сече-
нием 185 мм

2

. 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
background image

«КАБЕЛЬ-news», № 11, 2010

34

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 (

tg

). Изме-

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

tg

 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


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.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»