Выбор и реализация схем заземления экранов однофазных кабелей 6–500 кВ

Page 1
background image

Page 2
background image

90

СЕТИ

РОССИИ

к

а

б

е

л

ь

н

ы

е

кабельные

 

 л

и

н

и

и

линии

Р

ассмотрим

 

один

 

из

 

важных

 

вопросов

 

создания

 

кабель

-

ных

 

линий

 

с

 

однофазными

 

кабелями

 — 

выбор

 

и

 

монтаж

 

схем

 

заземления

 

экранов

 

кабелей

.

ОСНОВНЫЕ

 

СХЕМЫ

 

СОЕДИНЕНИЯ

 

ЭКРАНОВ

На

 

рис

. 1 

представлены

 

три

 

основные

 

схемы

 

соединения

 

и

 

за

-

земления

 

экранов

 

трёхфазных

 

ка

-

бельных

 

линий

 

с

 

однофазными

 

кабе

-

лями

Схемы

 

отличаются

 

друг

 

от

 

друга

 

наводимыми

 

на

 

экраны

 

токами

 

и

 

на

-

пряжениями

а

 

также

 

потерями

 

мощ

-

ности

 

в

 

экранах

Выбор

 

оптимальной

 

схемы

 

заземления

 

возможен

 

только

 

после

 

расчёта

 

всех

 

этих

 

величин

на

-

пример

 

по

 

методике

 [1, 2].

В

 

схеме

 

рис

. 1

а

 

расчёту

 

подле

-

жат

 

токи

 

в

 

экранах

 

и

 

вызванные

 

ими

 

паразитные

 

потери

 

активной

 

мощ

-

ности

В

 

схемах

 

же

 

рис

. 1

б

,

в

 

токов

 

и

 

потерь

 

в

 

экранах

 

нет

но

 

требуется

 

проверка

 

напряжения

 

на

 

экране

 

от

-

носительно

 

земли

.

РАСЧЁТ

 

ТОКОВ

 

И

 

ПОТЕРЬ

 

МОЩНОСТИ

 

В

 

ЭКРАНАХ

При

 

расчёте

 

токов

 

I

Э

 

и

 

потерь

 

P

Э

 

в

 

экранах

 

важную

 

роль

 

играет

 

не

 

толь

-

ко

 

их

 

конкретная

 

величина

но

 

и

 

то

как

 

сильно

 

они

 

заметны

 

на

 

фоне

 

то

-

ков

 

I

Ж

 

и

 

потерь

 

P

Ж

 

в

 

жиле

 

кабеля

.

На

 

рис

. 2 

для

 

однофазных

 

ка

-

белей

имеющих

 

заземлённые

 

в

 

обоих

 

концах

 

экраны

приведе

-

ны

 

результаты

 

расчётов

 [1] 

отно

-

Выбор и 

реализация 

схем заземления 

экранов 

однофазных 

кабелей 6–500 кВ

В настоящее время в энергетике страны уже имеется пред-
ставление о тех проблемах, которые появились с началом 
массового применения однофазных кабелей 6—500 кВ с 
изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ). Для решения 
этих проблем специалистами отрасли найдены простые и 
удобные технические решения.

Михаил ДМИТРИЕВ,

 главный специалист ПТО ПЦ «Севзапэнергосетьпроект»

 ОАО «СевЗапНТЦ», Санкт-Петербург, к.т.н.


Page 3
background image

91

 6 (21), 

ноябрь

декабрь

, 2013

сительных

 

значений

 

наведённых

 

в

 

экранах

 

токов

 

I

Э

/

I

Ж

 

для

 

типовых

 

сечений

 

экрана

 

F

Э

 (

от

 25 

до

 240 

мм

2

в

 

зависимости

 

от

 

соотношения

 

s/d

Э

в

 

котором

:

 — 

среднее

 

расстояние

 

между

 

ося

-

ми

 

трёх

 

фаз

 

А

В

С

;

 — 

диаметр

 

экрана

 

кабеля

;

d

 — 

диаметр

 

кабеля

 

по

 

каталогу

;

Δ

ОБ

 — 

толщина

 

оболочки

 

кабеля

 

по

 

каталогу

 (

почти

 

всег

-

да

 

составляет

 5—6 

мм

).

С

 

помощью

 

рис

. 2 

несложно

 

найти

 

относительные

 

потери

 

мощности

:

 ,                    (1)

где

 

 — 

погонные

 

активные

 

сопротив

-

ления

 

жилы

 

и

 

экрана

;

F

Ж

F

Э

 — 

сечения

 

жилы

 

и

 

экрана

;

ρ

Ж

ρ

Э

 — 

удельное

 

сопротивление

 

материала

 

жилы

 

и

 

экрана

  (

для

 

меди

 2•10

-8

 

Ом

м

для

 

алюминия

 

3,2•10

-8

 

Ом

м

);

L

К

 — 

длина

 

кабеля

м

.

Потери

 

в

 

однофазном

 

кабеле

 

нагревают

 

его

 

изоля

-

цию

температура

 

которой

 

не

 

должна

 

превышать

 

дли

-

тельно

 

допустимого

 

значения

Поэтому

 

очевидно

что

 

при

 

отсутствии

 

потерь

 

в

 

экранах

 

ток

 

пропускной

 

способности

 

будет

 

больше

чем

 

в

 

случае

 

наличия

 

таких

 

потерь

Коэф

-

фициент

характеризующий

 

степень

 

использования

 

про

-

пускной

 

способности

 

кабеля

 

по

 

току

согласно

 [1] 

равен

 .                              (2)

Соотношение

 

P

Э

/

P

Ж

 

паразитных

 

потерь

 

в

 

экране

 

и

 

неизбежных

 

потерь

 

в

 

жиле

 

однофазных

 

кабелей

 

являет

-

ся

 

важным

 

критерием

 

для

 

выбора

 

способа

 

соединения

 

их

 

экранов

Указанное

 

соотношение

 

никак

 

не

 

зависит

 

от

 

длины

 

кабеля

и

 

поэтому

 

получается

 

так

что

 

при

 

за

-

данном

 

типе

 

однофазных

 

кабелей

 

и

 

способе

 

их

 

про

-

кладки

 

специальные

 

мероприятия

 

по

 

борьбе

 

с

 

токами

 

в

 

экранах

 

одинаково

 

необходимы

 

и

 

для

 

коротких

 

кабе

-

лей

и

 

для

 

кабелей

 

большой

 

длины

Вместе

 

с

 

тем

 

ясно

что

 

затраты

 

на

 

реализацию

 

мероприятий

 

по

 

борьбе

 

с

 

потерями

 

в

 

экранах

 

могут

 

быть

 

ощутимы

 

по

 

сравнению

 

со

 

стоимостью

 

короткого

 

кабеля

но

 

пренебрежимо

 

малы

 

на

 

фоне

 

цены

 

длинного

 

кабеля

Поэтому

 

целесо

-

образным

 

представляется

 

введение

 

дополнительного

 

критерия

 

выбора

 

способа

 

соединения

 

экранов

кото

-

рый

 

учитывал

 

бы

 

экономические

 

аспекты

Пусть

 

это

 

будет

 

стоимость

 

потерь

 

мощности

 

в

 

экранах

.

Потери

 

мощности

 

в

 

экране

 

одной

 

фазы

 

P

Э

 (

Вт

удобно

 

находить

 

как

:

P

Э

 = (

P

Э

/

P

Ж

 )•

P

Ж

 ,  

      (3)

где

 

P

Э

/

P

Ж

 — 

относительные

 

потери

 

в

 

экране

 

по

 (1);

P

Ж

 = 

I

2

Ж

 (

R

*

Ж

 • 

L

K

)

 — 

потери

 

мощно

-

сти

 

в

 

жиле

 

одной

 

фазы

 (

Вт

);

I

Ж

 — 

среднегодовой

 

ток

 

в

 

жиле

 (

А

).

Стоимость

 

паразитных

 

потерь

 

мощности

 

за

 1 

год

 

работы

 

кабеля

:

                C

1

год

 =  W

1

год

Ц

 

,                   (4)

где

 

Ц

 — 

цена

 

потерь

 

электроэнергии

 

руб

./(

кВт

ч

)

;

 — 

потери

 

энергии

 

в

 

экранах

 

трёх

 

фаз

 

за

 

год

 

(

кВт

ч

)/

год

;

8760 — 

число

 

часов

 

в

 

году

.

Рис

. 1. 

Основные

 

схемы

 

соединения

 

и

 

заземления

 

экранов

 

трёхфазных

 

групп

 

однофазных

 

кабелей

а

двустороннее

 

заземление

б

одностороннее

 

заземление

в

транспозиция

 

экранов

Рис

. 2. 

Токи

 

в

 

заземлённых

 

по

 

концам

 

экранах

 

трёхфазной

 

группы

 

однофазных

 

кабелей

 

в

 

зависимости

 

от

 

сечения

 

экрана

 

F

Э

 (

мм

2

и

 

вза

-

имного

 

расположения

 

фаз

 

s/d

Э


Page 4
background image

92

СЕТИ РОССИИ

Для

 

всех

 

однофазных

 

кабелей

 

вне

 

зависимости

 

от

 

класса

 

их

 

номинального

 

напряжения

 

из

 (1) — (4) 

сле

-

дует

что

 

эффективного

 

снижения

 

паразитных

 

потерь

 

в

 

экранах

 

и

 

связанного

 

с

 

ними

 

ущерба

 

можно

 

добиться

:

• 

применяя

 

кабели

 

с

 

малым

 

сечением

 

экрана

 

F

Э

 

(

с

 

большим

 

R

*

Э

);

• 

прокладывая

 

фазы

 

кабеля

 

сомкнутым

 

треугольни

-

ком

так

 

как

 

в

 

этом

 

случае

 

достигается

 

минимальное

 

соотношение

 

s/d

Э

Если

 

прокладка

 

фаз

 

кабеля

 

сомкнутым

 

треугольни

-

ком

 

не

 

позволяет

 

снизить

 

токи

 

и

 

потери

 

в

 

экранах

 

до

 

приемлемого

 

уровня

то

 

тогда

 

следует

 

отказаться

 

от

 

схе

-

мы

 

простого

 

заземления

 

экранов

 

с

 

двух

 

сторон

 

кабеля

 

и

 

перейти

 

к

 

другим

:

• 

заземление

 

экранов

 

с

 

одной

 

стороны

 (

рис

. 1

б

);

• 

транспозиция

 

экранов

 (

рис

. 1

в

). 

РАСЧЁТ

 

НАПРЯЖЕНИЯ

 

НА

 

ЭКРАНЕ

 

ОТНОСИТЕЛЬНО

 

ЗЕМЛИ

В

 [1] 

было

 

показано

что

 

напряжение

 

на

 

экране

 

пря

-

мо

 

пропорционально

 

току

 

в

 

жиле

 

I

Ж

 

и

 

длине

 

кабеля

 

L

К

Кроме

 

того

напряжение

 

на

 

экране

 

зависит

 

от

:

• 

расстояния

 

между

 

фазами

 

s

диаметра

 

экрана

 

d

Э

соотношения

 

s/d

Э

;

• 

эквивалентной

 

глубины

 

протекания

 

тока

 

в

 

земле

 

D

З

которая

 

вычисляется

 

как

,

где

 

ρ

З

 — 

удельное

 

сопротивление

 

грунта

 (

Ом

м

);

μ

0

= 4

π

•10

-7

 — 

абсолютная

 

магнитная

 

проницаемость

 

вакуума

 (

Гн

/

м

);

ω

 = 

2

π

f

 — 

круговая

 

частота

 

напряжений

 

и

 

токов

 (

рад

/

с

).

На

 

рис

. 3 

и

 4 

представлены

 

результаты

 

расчётов

 

на

-

пряжения

 

на

 

экране

 

по

 

формулам

 

из

 [1]. 

Напряжение

  

U

Э

 

на

 

экране

 

относительно

 

земли

 

определено

 

для

 

тока

 

в

 

жиле

 

I

Ж

 = 1000 

А

 

и

 

длины

 

кабеля

 

L

К

 = 1000 

м

Если

 

кабель

 

проложен

 

в

 

распределительном

 

устрой

-

стве

на

 

территории

 

предприятия

 

и

 

т

.

п

., 

то

 

глубина

 

D

З

 

мала

 (1, 3, 10 

м

и

 

определяется

 

наличием

 

в

 

земле

 

кон

-

тура

 

заземления

различных

 

металлических

 

конструк

-

ций

В

 

остальных

 

случаях

 

D

З

 

зависит

 

от

 

сопротивления

 

грунта

 

ρ

З

 (10, 100, 1000 

Ом

м

). 

Из

-

за

 

этого

 

на

 

рис

. 4 

указаны

 

одновременно

 

и

 

значения

 

глубины

 

D

З

и

 

сопро

-

тивления

 

ρ

З

.

При

 

одностороннем

 

заземлении

 

экранов

 

для

 

про

-

извольных

 

тока

 

жилы

 

и

 

длины

 

кабеля

 

напряжение

 

на

 

разземлённом

 

конце

 

экрана

 

может

 

быть

 

найдено

 

как

:

 

,                         (5)

где

 

в

 

нормальном

 

режиме

 

или

 

при

 

внешнем

 

трёхфаз

-

ном

 

коротком

 

замыкании

 

сети

 

надо

 

использовать

 

дан

-

ные

 

рис

. 3, 

а

 

при

 

внешнем

 

однофазном

 

коротком

 

за

-

мыкании

 

сети

 — 

данные

 

рис

. 4. 

При

 

транспозиции

 

экранов

имеющей

 

N

 

полных

 

ци

-

клов

напряжение

 

в

 

узле

 

транспозиции

 

может

 

быть

 

най

-

дено

 

как

:

 

,                       (6)

где

 

всегда

 

надо

 

использовать

 

данные

 

рис

. 3, 

поскольку

 

для

 

транспозиции

 

экранов

 

однофазное

 

короткое

 

замы

-

кание

 

сети

 

не

 

является

 

расчётным

 

случаем

 [1].

Полученное

 

в

 

результате

 

расчётов

 

напряжение

 

на

 

экране

 

U

Э

 

не

 

должно

 

быть

 

более

 

допустимых

 

для

 

обо

-

лочки

 

кабеля

 

значений

которые

 

составляют

 

по

 [1, 2]:

• 

в

 

нормальном

 

режиме

 — 100 

В

;

• 

при

 

коротком

 

замыкании

 

в

 

сети

 — 5000 

В

 (

этот

 

кри

-

терий

 

является

 

определяющим

).

ПРИМЕР

 

ВЫБОРА

 

СХЕМЫ

 

И

 

МОНТАЖА

 

ОДНОСТОРОННЕГО

 

ЗАЗЕМЛЕНИЯ

 

ЭКРАНОВ

Выбор

 

схемы

Кабельная

 

линия

 110 

кВ

 

длиной

 

L

К

 = 600 

м

 

с

 

медной

 

жилой

 

F

Ж

 

=

 

800 

мм

2

 

и

 

медным

 

экраном

 

F

Э

 

= 240 

мм

2

 

проложена

 

сомкнутым

 

треугольником

Ток

 

нормального

 

режима

 

I

Ж

 

 = 1000 

А

ток

 

трёхфаз

-

ного

 

короткого

 

замыкания

 38 

кА

ток

 

однофазного

 

ко

-

роткого

 

замыкания

 42 

кА

.

Требуется

 

выбрать

 

оптимальную

 

схему

 

заземления

 

экранов

Для

 

кабеля

 110 

кВ

 800/240 

по

 

каталогу

 

диаметр

 

d

 = 80 

мм

При

 

типовой

 

толщине

 

оболочки

 

Δ

ОБ

 = 5 

мм

 

находим

 

диаметр

 

экрана

 

d

Э

 = 

d

–2

Δ

ОБ

 = 70 

мм

При

 

про

-

кладке

 

треугольником

 

d

АВ

d

ВС

d

АС

d

тогда

 

среднее

расстояние

 

между

 

осями

 

фаз

:

 

мм

Отношение

 

s/d

Э

 = 

80/70 = 1,14.

Согласно

 

рис

. 2 

при

 

s/d

Э

 = 1,14 

и

 

F

Э

 = 240 

мм

2

 

име

-

ем

 

I

Э

 /

I

Ж

 = 0,5.

По

 (1), (2) 

находим

 

относительные

 

потери

 

и

 

пропуск

-

ную

 

способность

:

 

о

.

е

.;

 

о

.

е

. (74%).

По

 (3), (4) 

находим

 

потери

 

в

 

экранах

 

и

 

их

 

стоимость

 

Вт

;

P

Э

 

= (

P

Э

/

P

Ж

)• 

P

Ж

 = 0,83•(15•10

3

) = 12,5•10

3

 

Вт

;

 

(

кВт

ч

)

/

год

;

С

1

год

 

=

 W

1

год

 

 

Ц

 = (330•10

3

)•1 = 330•10

3

 

руб

./

год

,

где

 

цена

 

потерь

 

принята

 

равной

 

Ц

 = 1 

руб

./

(

кВт

ч

).

Из

 

расчётов

 

следует

что

 

при

 

заземлении

 

экранов

 

с

 

двух

 

сторон

 

пропускная

 

способность

 

кабеля

 

может

 

быть

 

использована

 

лишь

 

на

 74% 

от

 

своего

 

предельного

 

значения

а

 

стоимость

 

потерь

 

мощности

 

в

 

экранах

 

со

-

ставляет

 330 

тыс

руб

в

 

год

Очевидно

что

 

такая

 

схема

 

заземления

 

невыгодна

 

и

 

недопустима

Рассмотрим

 

одностороннее

 

заземление

 

экранов

При

 

сравнивая

 

рис

. 3 

и

 4 

видно

что

 

наведённое

 

на

-

пряжение

 

при

 

однофазном

 

коротком

 

замыкании

 

боль

-

ше

чем

 

при

 

трёхфазном

Согласно

 

рис

. 4 

при

 

типовом

 

удельном

 

сопротивлении

 

грунта

 

ρ

З

 = 100 

Ом

м

  

и

 

диа

-

метре

 

экрана

 

d

Э

 = 70 

мм

 

наводимое

 

на

 

экран

 

напряже

-

ние

 

составляет

 

U

Э

РИС

 

= 650 

В

 

на

 1000 

А

 

и

 1000 

м

.

По

 

формуле

 (5) 

при

 

токе

 

однофазного

 

короткого

 

за

-

мыкания

 42 

кА

 

находим

 

напряжение

 

на

 

экране

:

 

В

,


Page 5
background image

93

 6 (21), 

ноябрь

декабрь

, 2013

которое

 

оказалось

 

значительно

 

больше

 

допустимого

 

значения

 

в

 5000 

В

.

Если

 

при

 

одностороннем

 

заземлении

 

экранов

 

в

 

сети

 

с

 

заземлённой

 

нейтралью

 110—500 

кВ

 

в

 

резуль

-

тате

 

расчётов

 

по

 

формуле

 (5) 

напряжение

 

экран

-

земля

 

окажется

 

больше

 

допустимого

 

значения

 5 

кВ

то

 

можно

 

предусмотреть

 

прокладку

 

вдоль

 

кабеля

 

специальной

 

за

-

землённой

 

по

 

концам

 

медной

 

шины

В

 [3] 

по

-

казано

что

 

эффект

 

от

 

её

 

использования

 

осно

-

ван

 

на

 

снижении

 

закладываемой

 

в

 

расчёты

 

величины

 

D

З

что

 

согласно

 

рис

. 4 

приведёт

 

к

 

уменьшению

 

наводимого

 

напряжения

Например

в

 

соответствии

 

с

 

рис

. 4 

при

 

глу

-

бине

 

D

З

 = 1 

м

 

и

 

диаметре

 

экрана

 

d

Э

 = 70 

мм

 

на

-

водимое

 

напряжение

 

составляет

 

U

Э

РИС

 

= 200 

В

 

на

 1000 

А

 

и

 1000 

м

.

По

 

формуле

 (5) 

при

 

токе

 

однофазного

 

короткого

 

за

-

мыкания

 42 

кА

 

находим

 

напряжение

 

на

 

экране

:

В

которое

 

уже

 

допустимо

.

Итак

для

 

рассматриваемой

 

кабельной

 

линии

 110 

кВ

 800/240 

принимаем

 

односто

-

роннее

 

заземление

 

экранов

Вдоль

 

кабеля

 

на

 

расстоянии

 

не

 

более

 1 

м

 

от

 

него

 

должна

 

быть

 

проложена

 

медная

 

проводящая

 

шина

зазем

-

лённая

 

по

 

концам

.

На

 

незаземлённом

 

конце

 

экрана

 

для

 

защи

-

ты

 

оболочки

 

кабеля

 

от

 

импульсных

 

перенапря

-

жений

 

между

 

экраном

 

и

 

землёй

 

должны

 

быть

 

установлены

 

ОПН

 

класса

 

напряжения

 6 

кВ

как

 

это

 

было

 

показано

 

в

 [1, 4].

Монтаж

 

схемы

На

 

том

 

конце

 

кабеля

где

 

экраны

 

разземле

-

ны

для

 

размещения

 

экранных

 

ОПН

 

предусма

-

тривают

 

специальную

 

трёхфазную

 

концевую

 

коробку

  (

КК

/

ОПН

). 

Для

 

удобства

 

монтажа

 

и

 

обслуживания

 

кабельной

 

линии

 

на

 

противо

-

положном

 

её

 

конце

  (

где

 

экраны

 

имеют

 

глухое

 

заземление

 

без

 

ОПН

также

 

устанавливают

 

концевую

 

коробку

  (

КК

), 

не

 

имеющую

 

ОПН

 

и

 

называемую

 

коробкой

 

заземления

.

На

 

каждом

 

из

 

концов

 

силового

 

кабеля

 

экраны

 

выво

-

дятся

 

из

 

концевой

 

муфты

 

при

 

помощи

 

провода

 

соеди

-

нительного

 

с

 

полиэтиленовой

 

изоляцией

 (

ППС

и

 

далее

 

заходят

 

в

 

коробку

 

КК

/

ОПН

где

 

присоединяются

 

к

 

ОПН

или

 

в

 

коробку

 

КК

где

 

присоединяются

 

к

 

шине

смон

-

тированной

 

на

 

опорных

 

изоляторах

 

и

 

заземляемой

 

от

-

дельным

 (

уже

 

четвёртым

проводом

 

ППС

.

Рис

. 3. 

Напряжение

 

на

 

экране

 

кабеля

 6—500 

кВ

 

относительно

 

земли

 

для

 

кабеля

 

длиной

 1000 

м

 

при

 

токе

 

жилы

 1000 

А

 

в

 

зависимости

 

от

 

соотношения

 

s/d

Э

Рис

. 4. 

Напряжение

 

на

 

экране

 

кабеля

 6—500 

кВ

 

относительно

 

земли

 

для

 

кабеля

 

длиной

 1000 

м

 

при

 

токе

 

жилы

 1000 

А

 

в

 

зависимости

 

от

 

диаметра

 

экрана

 

d

Э

 

и

 

глубины

 D

3

Рис

. 5

Рис

. 6


Page 6
background image

94

СЕТИ РОССИИ

Провод

 

ППС

 

имеет

 

такую

 

же

 

прочность

как

 

оболоч

-

ка

 

силового

 

кабеля

 (

класс

 

изоляции

 6 

кВ

), 

а

 

его

 

сечение

 

принимается

 

равным

 

сечению

 

экрана

 

силового

 

кабеля

 

(

в

 

данном

 

примере

 — 240 

мм

2

). 

В

 

качестве

 

примера

 

рассмотрим

 

монтаж

 

коробки

 

КК

 

без

 

ОПН

 (

рис

. 5—10):

• 

рис

. 5 — 

снять

 

крышку

 

с

 

коробки

 

и

 

установить

 

короб

-

ку

 

на

 

место

 

эксплуатации

;

• 

рис

. 6 — 

на

 

нижней

 

панели

 

ножом

 

срезать

 

силико

-

новый

 

сальник

 

на

 

диаметр

который

 

соответствует

 

диаметру

 

провода

 

ППС

;

• 

рис

. 7 — 

разделать

 

ППС

 

в

 

соответствии

 

с

 

размерами

 

наконечников

идущих

 

в

 

комплекте

 

с

 

коробкой

;

• 

рис

. 8 — 

надеть

 

на

 

ППС

 

термоусаживаемую

 

трубку

 

(

ТУТ

), 

далее

 

обжать

 

наконечник

 

на

 

разделанном

 

конце

 

провода

 

ППС

;

Рис

. 8

Рис

. 7

Рис

. 10

Рис

. 9


Page 7
background image

95

 6 (21), 

ноябрь

декабрь

, 2013

С

1

год

 

=

 W

1

год

 

 

Ц

 = (990•10

3

)•1 = 990•10

3

 

руб

./

год

,

где

 

цена

 

потерь

 

принята

 

равной

 

Ц

 = 1 

руб

./

(

кВт

ч

).

Из

 

расчётов

 

следует

что

 

при

 

заземлении

 

экранов

 

с

 

двух

 

сторон

 

пропускная

 

способность

 

кабеля

 

может

 

быть

 

использована

 

лишь

 

на

 84% 

от

 

своего

 

предельного

 

зна

-

чения

а

 

годовая

 

стоимость

 

потерь

 

мощности

 

в

 

экранах

 

составляет

 990 

тысяч

 

рублей

 

в

 

год

Очевидно

что

 

такая

 

схема

 

заземления

 

невыгодна

 

и

 

недопустима

Заранее

 

ясно

что

 

для

 

линии

 

длиной

 6000 

м

 

одно

-

стороннее

 

заземление

 

экранов

 

не

 

подойдёт

Поэтому

 

рассмотрим

 

один

 

полный

 

цикл

 

транспозиции

 

экранов

 

N

 = 1. 

В

 

сетях

 6—35 

кВ

 

с

 

изолированной

 

нейтралью

 

при

 

определении

 

напряжения

 

на

 

экране

 

расчётным

 

явля

-

ется

 

трёхфазное

 

короткое

 

замыкание

Согласно

 

рис

. 3 

при

 

s/d

Э

 = 1,25 

наводимое

 

напряжение

 

составляет

 

U

Э

РИС

 

= 50 

В

 

на

 1000 

А

 

и

 1000 

м

.

По

 (6) 

при

 

токе

 

однофазного

 

короткого

 

замыкания

 

20 

кА

 

находим

 

напряжение

 

на

 

экране

:

 

В

,

которое

 

меньше

 

допустимого

 

значения

 

в

 5000 

В

 (

если

 

бы

 

напряжение

 

оказалось

 

больше

 

допустимого

то

 

сле

-

довало

 

бы

 

повторить

 

расчёты

 

уже

 

для

 

N

 = 2, 3...).

Итак

для

 

рассматриваемой

 

кабельной

 

линии

 10 

кВ

 

630/95 

принимаем

 

один

 

полный

 

цикл

 

транспозиции

 

экранов

 

N

 = 1. 

Если

 

не

 

будет

 

возможности

 

разместить

 

пункты

 

транспозиции

 

экранов

 

на

 

отметках

 1/3 

и

 2/3 

трассы

 

кабеля

то

 

тогда

 

надо

 

провести

 

расчёты

 

с

 

помо

-

щью

 

методики

 [5] 

на

 

те

 

условия

 

транспозиции

которые

 

реализуемы

.

В

 

узлах

 

транспозиции

 

экранов

 

для

 

защиты

 

оболочки

 

кабеля

 

от

 

импульсных

 

перенапряжений

 

между

 

экраном

 

и

 

землёй

 

должны

 

быть

 

установлены

 

ОПН

 

класса

 

напря

-

жения

 6 

кВ

как

 

это

 

было

 

показано

 

в

 [1, 4].

Монтаж

 

схемы

Для

 

размещения

 

ОПН

 

в

 

узлах

 

транспозиции

 

преду

-

сматривают

 

специальную

 

коробку

 

транспозиции

  (

КТ

/

ОПН

), 

устанавливаемую

 

в

 

так

 

называемом

 

колодце

 

транспозиции

  (

как

 

правило

это

 

железобетонный

 

коло

-

дец

 

типа

 

ККС

-5). 

Экраны

 

силового

 

кабеля

 

выводятся

 

из

 

• 

рис

. 9 — 

надеть

 

наконечник

 

на

 

шпильку

 

ОПН

 

и

 

закрепить

 

гайкой

после

 

чего

 

подвергнуть

 

трубку

 

ТУТ

 

термоусадке

 

термопистолетом

 

или

 

газовой

 

горелкой

;

• 

рис

. 10 — 

выполнить

 

операции

показанные

 

на

 

рис

6—9, 

для

 

остальных

 

проводов

 

ППС

 

и

 

далее

 

закрыть

 

коробку

 

крышкой

.

ПРИМЕР

 

ВЫБОРА

 

СХЕМЫ

 

И

 

МОНТАЖА

 

ТРАНСПОЗИЦИИ

 

ЭКРАНОВ

Выбор

 

схемы

Кабельная

 

линия

 10 

кВ

 

длиной

 

L

К

 = 6000 

м

 

с

 

мед

-

ной

 

жилой

 

F

Ж

 

=

 

630 

мм

2

 

и

 

медным

 

экраном

 

F

Э

 

= 95 

мм

2

 

проложена

 

сомкнутым

 

треугольником

Ток

 

нормального

 

режима

 

I

Ж

 

 = 700 

А

ток

 

трёхфазного

 

короткого

 

замыкания

 20 

кА

ток

 

однофазного

 

замыка

-

ния

 

на

 

землю

 

неважен

так

 

как

 

не

 

влияет

 

на

 

расчёты

.

Требуется

 

выбрать

 

оптимальную

 

схему

 

заземления

 

экранов

.

Для

 

кабеля

 10 

кВ

 630/95 

по

 

каталогу

 

диаметр

 

d

 = 

50 

мм

При

 

типовой

 

толщине

 

оболочки

 

Δ

ОБ

 = 5 

мм

 

на

-

ходим

 

диаметр

 

экрана

 

d

Э

 = 

d

–2

Δ

ОБ

 = 40 

мм

.

При

 

прокладке

 

треугольником

 

d

АВ

d

ВС

d

АС

d

тогда

 

среднее

 

расстояние

 

между

 

осями

 

фаз

 

 

мм

Отношение

 

s/d

Э

 = 

50/40 = 1,25.

Согласно

 

рис

. 2 

при

 

s/d

Э

 = 1,25 

и

 

F

Э

 = 95 

мм

2

 

имеем

 

I

Э

 /

I

Ж

 = 0,25.

По

 

формулам

 (1), (2) 

находим

 

относительные

 

потери

 

и

 

пропускную

 

способность

:

 

о

.

е

.;

 

о

.

е

. (84%).

По

 

формулам

 (3), (4) 

находим

 

потери

 

в

 

экранах

 

и

 

их

 

стоимость

 

Вт

;

P

Э

 

= (

P

Э

/

P

Ж

)• 

P

Ж

 = 0,41•(93•10

3

) = 38•10

3

 

Вт

;

 

(

кВт

ч

)

/

год

;

Рис

. 11

Рис

. 12


Page 8
background image

96

СЕТИ РОССИИ

транспозиционных

 

муфт

 

фаз

 

А

В

С

 

кабеля

 

при

 

помощи

 

проводов

 

соединительных

 

с

 

полиэтиленовой

 

изоляцией

 

(

ППС

и

 

далее

 

заходят

 

в

 

КТ

/

ОПН

где

 

присоединяются

 

к

 

ОПН

.

Провод

 

ППС

 

имеет

 

такую

 

же

 

прочность

как

 

оболоч

-

ка

 

силового

 

кабеля

 (

класс

 

изоляции

 6 

кВ

), 

а

 

его

 

сечение

 

принимается

 

равным

 

сечению

 

экрана

 

силового

 

кабеля

 

(

в

 

данном

 

примере

 — 95 

мм

2

). 

Последовательность

 

монтажа

 

коробки

 

транспози

-

ции

которая

 

не

 

требует

 

её

 

открытия

 

и

 

нарушения

 

гер

-

метичности

следующая

 (

рис

. 11—18):

• 

рис

. 11 — 

подготовить

 

коробку

 

к

 

монтажу

  (

устано

-

вить

 

в

 

колодце

 

транспозиции

);

• 

рис

. 12 — 

разделать

 

провод

 

ППС

сняв

 

с

 

него

 

изоляцию

 

на

 

необходимую

 

длину

затем

 

одеть

 

тер

-

моусаживаемую

 

трубку

 «

термофит

»;

• 

рис

. 13 — 

защищённый

 

конец

 

ППС

 

вставить

 

в

 

про

-

ходной

 

изолятор

 

и

 

затянуть

 

винты

 

при

 

помощи

 

тор

-

цевого

 

ключа

-

шестигранника

;

• 

рис

. 14 — 

обмотать

 

провод

 

ППС

 

при

 

помощи

 «

скотча

 

23» 

в

 

два

 

слоя

начиная

 

от

 

юбки

 

проходного

 

изоля

-

тора

;

• 

рис

. 15 — 

надвинуть

 

термоусаживаемую

 

трубку

 «

тер

-

мофит

» 

на

 

юбку

 

проходного

 

изолятора

 

до

 

упора

;

• 

рис

. 16 — 

выполнить

 

термоусадку

 

трубки

 «

термофит

» 

при

 

помощи

 

термопистолета

 

или

 

газовой

 

горелки

начиная

 

от

 

юбки

 

проходного

 

изолятора

;

• 

рис

. 17 — 

завершить

 

термоусадку

Рис

. 14

Рис

. 16

Рис

. 13

Рис

. 15

Рис

. 18

Рис

. 17


Page 9
background image

97

 6 (21), 

ноябрь

декабрь

, 2013

•