Кабели средно напрежение

ЕлектроапаратурaСтатииСп. Инженеринг ревю - брой 7, 2010

Видове съвременни силови кабели СрН

      При проектирането и изграждането на нови преносни и разпределителни мрежи за СрН, подстанции и предприятия, не трябва да се залага на рутинни проекти с използването на кабели с остарели типове изолации само заради по-ниската им цена. Внимателно трябва да се разглежда всеки нов проект и обосновката на проектанта за избор на подходящи за спецификите на обекта кабели. Необходимо е да се осигури изпълнение на всички изисквания на завода-производител на кабелите по отношение на техния избор и начин за полагане.
Важно е да се изпълнят всички изисквания на производителя и при направа на муфи и кабелни глави с използване на необходимите за това специализирани инструменти. Необходимо е правилно да се подбере сечението на кабелите с цел нормалното им натоварване за дълъг период на работа с предвиден резерв за евентуално включване на нови консуматори. Не на последно място трябва да се отбележи, че по-високите първоначални капиталовложения в закупуването на кабел с модерни типове изолация се възвръщат многократно с удължаване на времето за тяхната експлоатация, като при това се осигурява надеждност при работата на електрическата система.

Кабели силови с пропита хартиена изолация
Такива кабели все още се произвеждат. Служат за пренос и разпределение на електрическа енергия за номинално променливо напрежение: 1 kV, 6 kV, 10 kV, 20 kV и 35 kV. Този вид кабели са предназначени за експлоатация в райони с хладен, умерен и тропически климат. Те могат да се полагат непосредствено в земен изкоп или в подземни кабелни канали, а също така в помещения и на открито на лавици. Използват се във всякакви кабелни линии, които изискват висока степен на надеждност, дълга и непрекъсната работа.
Благодарение на неизтичащата течност за пропиване, кабелите могат да се полагат под по-голям наклон и вертикални трасета. Допълнително преимущество на три- и четирижилните кабели с пропита хартиена изолация на напрежение до 10 kV се състои в това, че заради секторната форма на жилата, кабелът има по-малък диаметър, отколкото кабел със същото сечение с кръгли жила и полимерна изолация. Това обстоятелство позволява да се икономисва пространство при монтаж и да се предава по-голяма енергия.

Кабели силови с изолация от "зашит" полиетилен за напрежение 10 kV
Дълги години в категорията на кабелите за СрН са използвани такива с пропита хартиена изолация (ПХИ). Това се е свързвало с факта, че хартията се е явявала единственият вид изолация за даденото напрежение. С времето са създадени изолационни материали на основата на полимерна композиция, които притежават значителни преимущества и могат да заменят ПХИ. Подобен материал на основата на полиетилена е т.нар. зашит полиетилен (ЗПЕ). Кабелите с изолация от ЗПЕ са призвани да заменят морално остарелите кабели с ПХ изолация. В настоящето много държави напълно са преминали към използването на подобни кабели. Например в САЩ и Канада тези кабели заемат 85% от пазара, в Германия и Дания - 95%, в Япония, Франция, Финландия и Швеция - 100%. В последните години Русия също се ориентира към производството и използването на силови кабели от зашит полиетилен.
Широкото им използване се обуславя от:
- Високата надеждност при експлоатация;
- Намаляване на разходите за реконструкция на старите кабелни линии;
- Ниски диелектрични загуби (коефициентът на диелектричните загуби е 0,001 вместо 0,008);
- По-голяма токопреносна способност поради увеличението на допустимата температура на нагряване на жилата - при продължителна работа 90° С вместо 70° С; при претоварване - 130° С вместо 90° С.
- По-висок ток на термична устойчивост при късо съединение - 250 вместо 200° С;
- Висока устойчивост на повреди;
- Ниска допустима температура при полагане без предварителен подгрев (-20° С вместо 0° С);
- Ниска хигроскопичност;
- По-малко тегло и по-малък радиус на огъване, което облекчава полагането им;
- По-екологично чисти при монтаж и експлоатация (без олово, масло и битум).
При организиране на производството на кабели с изолация от ЗПЕ, приоритетно значение при избора на алтернативна технология имат минималния обем инвестиции; конкурентната на себестойността на произведените кабели и повишеното им качество.
В периода на пазарно навлизане на тези кабели, например в Русия и в страните от ОНД, сериозно значение имала гъвкавостта на използване в производството на закупените технологични линии, т. е. възможността за производство не само на кабели СрН, но и на други изделия от ЗПЕ. Тази възможност позволява да се намалят сроковете за възвръщаемост на капиталите, да се избегнат негативните последствия от престоя на уникалното оборудване в периода на установяване на пазара.

Съществуват два основни метода за "зашиване" на полиетилена
"Зашиване" на ПЕ в суха среда (технология на газова вулканизация чрез използване на азотен прекис). Зашиването на ПЕ по метода на газовата вулканизация е намерило преимуществено разпространение. В настоящия момент в света се експлоатират стотици линии за газова вулканизация при производството на кабели СрН и ВН. Въпреки това, тези мощности обикновено не се използват на пълния си капацитет. Стойността на технологичните линии за газова вулканизация се понижава поради насищане на пазара.
Разполагането на линията изисква строителство (реконструкция) на производствени помещения с голяма дължина, с устройване на технологични площадки в началото и в края на линията. Експлоатационните разходи на една линия за газова вулканизация са високи за сметка на потреблението на електроенергия за нагряване на вулканизиращите тръби до 300 - 400° С и високата цена на потребявания течен азот.
Възможностите за производство на линия за газова вулканизация на други изделия, освен кабели СрН и ВН, е ограничена. Например на линията е сложно да се постави изолация върху жила със секторна форма за силови кабели НН, а производството на изолирани проводници с кръгли жила е нерентабилно.
 Технология за силанолно "зашиване" на ПЕ. Тази технология за производството на кабели СрН има значително по-ограничено разпространение, отколкото технологията за газова вулканизация. Основно технологията за силанолно "зашиване" на ПЕ е разпространена за кабели НН. По-слабият интерес към тази технология при изработването на кабели СрН се обяснява, също така, и с недостатъците й в областта на изолационните и електропроводящите композиции. Съответно, няма и задълбочени научно-изследователски разработки, касаещи свойствата на силанолно "зашиващи" се изолационни материали, технологии за тяхната преработка и ресурсни характеристики на кабелите. В последните години все повече се говори за разработване на технологията на силанолно "зашиващ" се ПЕ и материалите, прилагани за изработване на качествени кабели за СрН. Анализът на технологията за "зашиване" на ПЕ изолация, прилагана към кабелите СрН, ще позволи на заводите производители да избират едната или другата технология и съответното оборудване.

Силови кабели с поливинилхлоридна (ПВХ) изолация
Предназначени са за пренасяне и разпределение на електрическа енергия в неподвижни установки за номинално променливо напрежение: 0,66 kV, 1,0 kV и 6 kV. Кабелите се произвеждат за експлоатация в райони с умерен, студен и тропически климат. Те запазват оптималните си работни характеристики при полагането им върху земята, в реки и езера до 4300 м над морското равнище. Кабелите могат да се полагат:
- В земята - при почви с ниска, средна и висока корозионна активност;
- Във въздуха;
- В сухи или влажни помещения (тунели), канали, кабелни полуетажи, шахти, колектори, производствени помещения, частично залети съоръжения при наличие на среда със слаба, средна и висока корозионна активност;
- На специални кабелни естакади, по мостове и в бетонни блокчета;
- В пожароопасни и взривоопасни помещения;
Кабелите са предназначени за полагане върху вертикални, наклонени и хоризонтални трасета. Небронираните могат да се използват на места, подложени на вибрации. Кабелите не разпространяват горенето по дължината си. Изработени в тропическо изпълнение, те са устойчиви на въздействието на плесенните гъбички. Допустимото нагряване на токопроводните жила в авариен режим не трябва да превишава +80° С и продължителността на работа в авариен режим не трябва да бъде повече от 8 часа в денонощие, но не повече от 1000 часа от експлоатационния им срок (30 години). Доброто качество на продукцията се постига за сметка на прилагането на модерни технологии, внимателен подбор на използваните материали и висока степен на контрол при производството.

Типични примери на силови кабели СрН
Пример на силов кабел е NA2XS/F/2Y с изолация от ЗПЕ, екраниран, водонепроницаем, едножилен (алуминиев проводник) и ПВХ обвивка. Като структура кабелът е:
- Многожичен алуминиев проводник според DIN VDE 0295;
- Изолация на жилото – студено вулканизиран полиетилен;
- Електрическа защита – екран от медна лента;
- Сепаратор – водозащитна лента;
- Външната обвивка е от ПВХ изолация.
Високата надеждност на кабела се обезпечава от комбинираната изолация. Той се полага в закрити помещения, в кабелни канали, във въздуха, под земята в промишлени и комутационни системи на подстанции. Единственото ограничение е при полагането му в земята, външната ПВХ обвивка да не бъде повредена под въздействието на големи механически натоварвания. Технически характеристики на кабела са: съответствие с DIN VDE 0276; работен температурен диапазон от -5 до + 90 °С; номинални напрежения 6/10 kV, 12/20 kV и 18/30 kV; минимален радиус на огъване до 15 х Ф на кабела.

Друг пример на силов кабел СРН е N2XSY с изолация от ЗПЕ, екраниран, едножилен (меден проводник) и ПВХ обвивка. Като структура кабелът е:
- Многожичен меден проводник според HD 383;
- Изолация на жилото – студено вулканизиран полиетилен;
- Външното проводниково покритие е здраво заварено при екструдирането;
- Лента от проводящ материал;
- Електрическа защита – екран от медна лента;
- Вътрешно покритие или изолационна лента;
- Външна обвивка от ПВХ изолация;
Кабелът се използва за полагане в закрити помещения, в кабелни канали, във въздуха, под земята в промишлени и комутационни системи на подстанции. Подходящ е за полагане при сложни условия на инсталация. С цел изключване на смущения е снабден с проводим слой от концентрично навит меден проводник, гарантиращ ниска степен на смущения и токови утечки. Техническата му спецификация обхваща съответствие с DIN VDE 0276 и IEC 60502; температура при инсталиране до -5° С; номинални напрежения 6/10 kV, 12/20 kV и 18/30 kV; температура на проводника при КС – 250° С (време на КС не повече от 5 s); минимален радиус на огъване до 15х диаметъра на кабела; дебелина на ПВХ обвивката – 2,5 mm; дебелина на изолацията на жилото – 6/10 kV – 3,4 mm; 12/20 kV – 5,5 mm; 18/30 kV – 8,0 mm.




ЕКСКЛУЗИВНО

Top