Силовые кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена. Характеристики. Применение. Испытания.

11-13 февраля в Московском Институте Энергобезопасности и Энергосбережения (МИЭЭ) прошел очередной семинар, посвященный применению силовых кабелей на среднее напряжение с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ).

К семинару был проявлен большой интерес со стороны проектных, монтажных и эксплуатирующих организаций.

Темы докладов, представленных на семинаре, касались в основном вопросов применения кабелей нового поколения в энергосистемах.

Оказалось, что не все так гладко в этой области как выглядит на первый взгляд, и это связано, прежде всего, с отсутствием общероссийских нормативных документов на все виды работ при использовании кабелей с изоляцией из СПЭ. К сожалению, реформа системы стандартизации в России нанесла свой отпечаток и на развитие энергосистемы.

Докладчики обратили внимание присутствующих не только на достоинства новой продукции, но и на те недостатки, которые необходимо учитывать на всех стадиях работ, начиная с проектирования, прокладки, монтажа, испытаний и эксплуатации кабельных линий (КЛ).

Каждый инженер знает, что у любого устройства есть свои плюсы и свои минусы. Как правило, производители обращают внимание потребителей только на преимущества своей продукции перед другими аналогами, а о недостатках стараются реже говорить и не акцентировать на них внимание. Тоже относится и к электротехническим изделиям, к которым принадлежат и силовые кабели. На практике же получается так, что недостатки вроде бы идеального по своим характеристикам кабельного изделия проявляются в самый не подходящий момент, когда устранить их значительно сложнее.

Отсутствие нормативной базы и недостаток информации об опыте эксплуатации КЛ с использованием силовых кабелей нового типа, вынуждает проектные и эксплуатирующие организации учиться на своих собственных ошибках и увеличивать при этом затраты на их устранение.

Шалыгин Александр Аронович (начальник ИКЦ МИЭЭ) обратил внимание собравшихся на тот факт, что те преимущества кабелей с изоляцией из СПЭ, о которых так много говорят, несколько преувеличены. Дело в том, что кабель — это всего лишь элемент КЛ и его преимущества как отдельного элемента линии не могут существенно улучшить показатели всей линии и должны рассматриваться в комплексе со всей КЛ.

Допустимые токовые нагрузки, указанные в рекламных проспектах на кабельную продукцию, как правило, не соответствуют фактическим значениям при эксплуатации.

Например, тот факт, что длительно допустимая рабочая температура токопроводящих жил кабеля с изоляцией из СПЭ составляет 90°С, является завышенной для реальных условий эксплуатации. Все дело в том, что повышение температуры в кабеле требует отвода выделившегося тепла от кабеля в окружающую среду. Как напомнил Александр Аронович: «Законы теплообмена еще никто не пересматривал, и они также действуют на кабели с изоляцией из СПЭ как и на другие кабели». Некоторые мировые производители силовых кабелей с изоляцией из СПЭ в своих рекомендациях по эксплуатации упоминают о необходимостиснижениядопустимойтемпературы токопроводящей жилы (ТПЖ) при прокладке в земле, чтобы не подвергать изоляцию кабеля ускоренному тепловому старению. Ускоренное тепловое старение изоляции, как известно, обязательно приводит к сокращению срока службы линии.

Очень интересной частью семинара стал доклад к.т.н. Дмитриева Михаила Викторовича (начальника отдела научно-технических исследований ЗАО «Завод энергозащитных устройств» СанктПетербург) о способах заземления КЛ, выполненных из однофазных силовых кабелей. В частности, Михаил Викторович рассказал собравшимся о том, что при эксплуатации однофазных кабелей существенной проблемой является наличие токов в экранах кабелей, которые по своим значениям очень близки к токам, протекающим в ТПЖ.

Михаил Викторович напомнил о том, что: «Высокий уровень напряжения mж кабеля при водит к необходимости использования в конструкции кабеля металлического экрана. Основным назначением металлического экрана является обеспечение равномерности электрического поля, воздействующего на изоляцию кабеля, что достигается только в случае заземления экрана. Способ заземления экрана влияет: На величину тока в экране в нормальных и аварийных режимах и при неправильном заземлении экрана может привести к повреждению кабеля; На электрические потери в кабеле (в металлическом экране), а значит на его тепловой режим и пропускную способность; На величину напряжения на экране в нормальных и аварийных режимах, т.е. на надежность работы кабеля и безопасность его обслуживания; На основные электрические параметры кабеля (активное и индуктивное сопротивления). Если по условиям ограничения напряжения на экране обязательно его заземление в нескольких точках, то для снижения токов в экранах при трехфазной группе однофазных кабелей может быть применена транспозиция экранов».

Дмитриев М.В. рассказал о наиболее распространенных способах заземления металлического экрана силового кабеля по длине КЛ, за счет которых можно в несколько раз уменьшить токи в экране.

Итак, для уменьшения токов в экране, необходимо осуществлять транспозицию экранов. Дмитриев М.В. акцентировал внимание собравшихся на том, что транспозицию необходимо производить именно для экранов, а не для самих кабелей, как это делается на ВЛЭП с неизолированными проводами.

Такого рода транспозиция на кабельных линиях производится с использованием «транспозиционных коробок», при этом положение самих кабелей относительно друг друга не меняется. Использование транспозиции снизит величину тока в экранах. Однако, как отметил Дмитриев М.В., такого рода работы требуют увеличения затрат на сооружение дополнительных колодцев по длине линии для размещения в них «транспозиционных коробок», а так же для возможного доступа к ним обслуживающего персонала, который занимается диагностикой КЛ. Как напомнил Михаил Викторович: «Для кабелей в трехжильном исполнении с общим экраном и симметричным расположением жил относительно друг друга такие дополнения в защите не требуются».

Перед собравшимися также выступили представители Московской городской электросетевой компании (МГЭсК), сообщив аудитории о требованиях, которые предъявляет их организация к силовым кабелям с изоляцией из СПЭ.

Козлов Александр Федорович (начальник службы ремонта КЛ) сообщил о том, что, в настоящее время, в г. Москве эксплуатируется порядка 60 тыс. км КЛ, из них на напряжение 6-10 кВ — 35 тыс. км, на напряжение 20 кВ — 42,5 км линий, а все остальные составляют линии на напряжение 1 кВ.

Для оценкивлиянияразличных технологий сшивки изоляции на эксплуатационные характеристики, проложена кабельная линия на напряжение 10 кВ, производства ОАО «Камкабель» (метод силанольной сшивки). Общая длина линии составляет около 40 км.

В настоящее время, силовые кабели на среднее напряжение с изоляцией из СПЭ, поступающие для прокладки в г. Москве, составляют 80% от общего числа силовых кабелей. Основные сечения жил этих кабелей это: 120, 240, 500 мм².

Все кабели, поступающие от производителя, проходят обязательный контроль. Кабели проходят обязательную проверку на совместимость с муфтами, которые применяет МГЭсК при монтаже КЛ (проверка на монтажные характеристики).

Треков Владимир Александрович (заместитель начальника службы СЭВКЛ МГЭсК) обратил внимание на слабые места в конструкции кабелей с изоляцией из СПЭ. Кабели с полимерной изоляцией, как и кабели с бумажной пропитанной изоляцией (БПИ), способны впитывать влагу через многопроволочную жилу (зафиксированы случаи, когда влага проникала на расстояние до 60 метров по длине кабеля), что не допустимо.

Для исключения проблем в эксплуатации, все кабели с СПЭ, как и кабели с БПИ, проверяются на наличие влаги. В связи с этим, было высказано предложение производителям силовых кабелей о разработке конструкций силовых кабелей с водоблокирующими элементами по жиле. В настоящее время в сетях Москвы не используются силовые кабели с индексом «2г» по герметизации, в конструкциях которых присутствует алюмополимерная лента.

Также необходимо повысить требования к оболочке силовых кабелей, так как наличие дефектов в оболочке и повышенная кислотность почвы г. Москвы приводят к разрушению кабеля. Необходимо усиление оболочки ребрами жесткости не только на конструкциях на напряжение 110 кВ, но и на кабелях среднего напряжения. Для обеспечения механической прочности оболочки при прокладке предъявляются повышенные требования и к полимерной композиции, твердость которой должна быть не ниже 55 единиц по Шору Д.

Молоканов Михаил Васильевич (начальник службы измерений и испытаний МГЭсК) дополнил доклады выступающих информацией об испытаниях КЛ. Он сообщил о том, что заземление экранов КЛ осуществляется способом объединения и заземления экранов около питающих центров. Однако, такой способ заземления не позволяет проводить диагностику каждого кабеля в отдельности, что, в свою очередь, затрудняет процесс диагностики КЛ в целом.

Испытания изоляции кабелей проводят на частоте 0,1 Гц. Для 6 кВ кабелей испытательное напряжение составляет 12 кВ, для 10 кВ кабелей –18 кВ, для 20 кВ кабелей — 36 кВ. Каждая фаза испытывается в течение 30 минут. Если КЛ короткая, то допускается испытание сразу всех жил относительно металлического экрана. Оболочка кабеля испытывается постоянным напряжением 5 кВ в течении 5 минут.

Диагностика оболочки кабеля проводится перед подключением, затем через 3 года после подключения, а дальше через каждые 4 года эксплуатации.

Обсудить на форуме