Высоковольтные КС. Надёжная эксплуатация в течение длительного срока службы

Page 1

Page 2

«КАБЕЛЬ-news», № 6, 2012, www.kabel-news.ru

Производство

ÑÈËÎÂÛÅ ÊÀÁÅËÈ

троительство кабельной линии (КЛ) элек-
тропередачи обходится в 1,5, а иногда и в
3—4 раза дороже воздушной ЛЭП. Тем не
менее с каждым годом кабельные линии

получают всё большее распространение. Повышен-
ные затраты на охрану окружающей среды сделали
воздушные линии электропередачи дороже, а бы-
страя урбанизация способствовала увеличению чис-
ла прокладки подземных высоковольтных кабель-
ных систем (ВКС). Сегодня прокладка воздушных
линий (ВЛ) становится всё более затруднительной.
По мере развития новых технологий, в частности
технологии ВКС, подземные системы становятся
более конкурентоспособным и распространённым
видом коммуникаций, расширяя тем самым области
применения высоковольтных кабелей.

В ходе проведённых в Техническом университете

г. Граца, Австрия, исследований анализировались
суммарные показатели стоимости высоковольтных
кабельных линий на напряжение 110 кВ (табл.). Ре-
зультаты исследований показали, что стоимость
кабельных линий при нормальной высокой нагруз-
ке ниже, чем стоимость воздушных линий, которые
имеют относительное преимущество при низкой на-
грузке, однако дополнительные издержки на согла-
сование маршрута трассы сокращают этот разрыв.

Силовые кабели служат для передачи и распре-

деления электроэнергии. Они должны выполнять эту
задачу в течение длительного (не менее 30 лет) вре-
мени надёжно, без опасности для персонала, обо-
рудования и окружающей среды и, по возможности,
без затрат на обслуживание.

НАДЁЖНОСТЬ

КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ

Мировой опыт эксплуа-

тации, анализ данных по
отказам, диагностиче-
ских испытаний в полевых
условиях и результаты ис-
пытаний на старение по-
казывают, что современ-
ные кабели с изоляцией
из сшитого полиэтилена
(СПЭ) имеют исключитель-
ные случаи отказов — в не-
сколько десятков раз ниже
эксплуатируемых в на-
стоящее время кабелей с
БПИ-изоляцией и кабелей
с изоляцией из СПЭ перво-
го поколения 1968—1980
годов, (рис. 1).

Высоковольтные КС.
Надёжная эксплуатация
в течение длительного срока
службы

Никита НОВОПОСЕЛЕНСКИХ, ООО «Таткабель», г. Казань

Табл. Результаты проведённых в Техническом университете

г. Граца исследований сравнительных стоимостных характеристик

кабельной и воздушной линий на 110 кВ (исключая издержки и время,

необходимые на получение разрешения)

Page 3

«КАБЕЛЬ-news», № 6, 2012, www.kabel-news.ru

Производство

ÑÈËÎÂÛÅ ÊÀÁÅËÈ

Согласно данным, представленным другой

электроэнергетической компанией CenterPoint
Energy, на кабелях среднего напряжения с изоля-
цией из триингостойкого СПЭ (ТСПЭ), проложен-
ных начиная с 1987 г., не было зарегистрировано
ни одного отказа. Относительно кабелей высокого
и сверхвысокого напряжения ситуация аналогич-
ная. Так, по данным Высоковольтных кабельных
сетей — филиала ОАО «МОЭСК», на КЛ, нахо-
дящихся в эксплуатации начиная с 1997 года, не
было ни одного случая отказа по причине выхода
из строя кабелей современных конструкций с изо-
ляцией из СПЭ.

Данная статистика эксплуатации подтверждается

ресурсными испытаниями, которые каждый завод-
изготовитель проводит на вновь разработанной
продукции. Ресурсные испытания осуществляются
в жёстких условиях при постоянном воздействии на
изоляцию повышенного напряжения. Положитель-
ные результаты испытаний являются подтверждени-
ем заявленного срока службы кабелей — 30 и более
лет.

НОРМЫ ИСПЫТАНИЙ И ДИАГНОСТИКА

КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ

Ранее было сказано о безотказной работе совре-

менных кабелей с изоляцией из СПЭ и о положитель-
ных результатах их ресурсных испытаний. Именно
эти аргументы следует принимать во внимание при
составлении правил, объёмов и норм испытаний ка-

бельных линий или различных дру-
гих методов диагностики.

Основные требования и перио-

дичность испытаний высоковольт-
ных КЛ отражены в СТО ОАО «ФСК
ЕЭС» № 56947007-29.060.20.072-
201 «Силовые кабельные линии
напряжением 110—500 кВ. Органи-
зация эксплуатации и технического
обслуживания. Нормы и требова-
ния», а также в РД 34.45-51.300-97
«Объём и нормы испытаний элек-
трооборудования».

Кабельные муфты должны быть

равнопрочным элементом КС как
электрически, так и механически.
Но на сегодняшний день статисти-
ка такова, что концевые муфты
являются менее прочным элемен-
том кабельной системы. Имеются
случаи выхода из строя концевых
муфт различных производите-
лей. Наиболее вероятная причина
этого — недостаточный уровень
качества работ при монтаже. Дру-
гая возможная причина — низкий

уровень диэлектрических свойств изоляционной
жидкости (наличие посторонних частиц, влаги), ко-
торый также может быть связан с низким уровнем
монтажа.

В п. 5.8.6 «Правил технической эксплуатации

электрических станций и сетей» при проведении ис-
пытаний силовых кабелей необходимо проводить
отбор проб изоляционной жидкости из концевых
муфт кабелей с пластмассовой изоляцией на напря-
жение 110 кВ и выше. Они должны отбираться перед
включением новой линии в работу, через 1 год по-
сле включения, затем через 3 года и в последующем
один раз в 6 лет.

Достаточно ли данного объёма испытаний? Учи-

тывая отрицательную статистику эксплуатации,
можно уверено сказать, что нет. Соответственно,
для концевых муфт необходимо применять допол-
нительные меры контроля качества монтажа, а в
последующем и методы их диагностики. Предпо-
чтительными являются методы периодического
тепловизионного контроля и контроля уровня ЧР.
Проведение же постоянной или периодической
диагностики кабеля на наличие ЧР в изоляции не
является обязательным. В отличие от других си-
стем мониторинга — системы онлайн-мониторинга
температуры по длине КЛ, которые в условиях
крупных агломераций будут обеспечивать высо-
кую надёжность и гибкость энергосистемы, явля-
ясь очень точными и незаменимыми инструмен-
тами управления передачей электроэнергии. При

Рис. 1. Данные по отказам для трёх поколений кабелей СН,

находящихся в эксплуатации у компании TXU Electric (США).

Представлены в соответствии с моделью Crow AMSAA, когда по

оси X откладывается интегральное произведение количества

проложенного кабеля и числа лет, в течение которых этот

кабель находился в эксплуатации

Термопластичный ПЭ
Классический CПЭ
«Присадочный» ТСПЭ

Накопленный опыт эксплуатации (км/год)

Зарегис

трированное к

личес

тво отказов

1000

500

1000 2000

5000 10000

100

20000

50000 100000 200000

Page 4

«КАБЕЛЬ-news», № 6, 2012, www.kabel-news.ru

этом системы мониторинга должны быть уста-
новлены на всех без исключения ключевых свя-
зующих кабельных линиях, а также на отдельных
КЛ, эксплуатируемых в тяжёлых по нагрузке усло-
виях.

Для контроля температуры кабеля (мониторин-

га) используется температурная зависимость об-
ратного рассеяния света в оптоволоконных про-
водниках. С помощью прибора, измеряющего
обратное рассеяние, который оценивает спектр
и длительность световых импульсов, измеряется
распределение температуры по длине оптоволо-
конного проводника и тем самым определяется и
представляется распределение температуры по
всей длине кабельной трассы (рис. 2).

Данные, полученные при испытаниях и диагно-

стике, должны храниться и оцениваться в едином
центре электрических сетей, а также предостав-
ляться заводу-изготовителю, который, в свою оче-
редь, должен выдавать рекомендации и предпи-
сания для дальнейшей эксплуатации конкретной
кабельной линии.

К каждому методу испытаний и диагностики

необходимо относиться с особой тщательностью,
оценивая их необходимость.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ТРЕБОВАНИЙ

ПО ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

В связи с постоянно ужесточающимися требо-

ваниями по пожарной безопасности актуальной
задачей последнего времени является создание
кабелей на высокое напряжение, не распростра-
няющих горения, а также с ограничениями по
плотности дыма и коррозийной активности га-

Производство

ÑÈËÎÂÛÅ ÊÀÁÅËÈ

зов при горении и тлении. Для из-
готовления таких типов кабелей
необходимо решить несколько за-
дач. Основная состоит в исполь-
зовании в конструкции кабеля со-
временных пожаробезопастных
материалов для защитных обо-
лочек.

На заводе «Таткабель» разра-

ботаны высоковольтные кабели
марок (А)ПвПнг2г-HF. Данные ка-
бели не распространяют горение и
могут прокладываться в кабельных
сооружениях и помещениях с уста-
новленными для них требования-
ми к плотности дыма при пожаре и
воздействию коррозийно-активных
газов. Отличительными особен-
ностями конструкции кабелей яв-
ляется применение продольной
герметизации медного проволоч-
ного экрана полупроводящими во-

доблокирующими лентами, термического барье-
ра из полупроводящей стеклоленты и сплошной
алюминиевой оболочки с сополимерным покры-
тием, которая имеет высокую адгезию к защит-
ной оболочке из безгалогенной композиции. Та-
ким образом, данная конструкция обеспечивает
продольную и поперечную герметизацию кабе-
ля и высокие требования по пожарной безопас-
ности.

Данная конструкция обеспечивает требования

по нераспространению горения для одиночной
прокладки кабелей на напряжение 110 и 220 кВ
в соответствии с ГОСТ Р МЭК 60332-1. Если рас-
сматривать групповую прокладку, то действую-
щими нормативными документами и методиками
являются национальные стандарты ГОСТ Р 53315-
2009 «Кабельные линии. Требования пожарной
безопасности» и ГОСТ Р МЭК 60332-3, которые не
могут быть распространены на кабели напряжени-
ем 110 кВ с сечением токопроводящих жил свы-
ше 800 мм

, а также для всех сечений кабелей на

напряжение 220 кВ, так как объём горючей массы
данных кабелей значительно превышает объёмы,
указанные в данных методиках.

Определение требований по пожаробезопас-

ности высоковольтных кабелей и создание объ-
ективной методики испытаний, с доведением её
до уровня национальных стандартов, являются
актуальными задачами для безопасной и надёж-
ной эксплуатации электрических станций и сетей.
Участие в данной работе должны принять сетевые
компании, ФГБУ ВНИИПО МЧС России, испыта-
тельные центры и заводы-изготовители кабельной
продукции.

Рис. 2. Условная схема организации контроля температуры

по длине КЛ

Система

Сервер

Т,

Значения тока, (I, A)

ТС, ТИ

(температура,

аварии...)

АСУТП

подстанции

Программное
обеспечение

1) Прогнозирование
нагрузки
кабельной линии
2) Оценка
эффективности
кабельной
линии, отчёты
3) Визуализация
на карте

F(x)

Оригинал статьи: Высоковольтные КС. Надёжная эксплуатация в течение длительного срока службы

Читать онлайн

Строительство кабельной линии (КЛ) электропередачи обходится в 1,5, а иногда и в 3—4 раза дороже воздушной ЛЭП. Тем не менее с каждым годом кабельные линии получают всё большее распространение