Молниезащита
Кабель и провод
Статьи / Кабель и провод / Кабель из СПЭ. Условия применения кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена, характеристики, конструкция кабеля из спэ.
  12.01.12  |  

Кабель из СПЭ. Условия применения кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена, характеристики, конструкция кабеля из спэ.

1. Особенности конструкций кабелей из СПЭ

1.1 Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 10-35 кВ номинальной частотой 50 Гц в сетях с заземленной или изолированной нейтралью.

Кабели по конструктивному исполнению, техническим характеристикам и эксплуатационным свойствам должны соответствовать требованиям стандарта «Силовые кабельные линии напряжением 0,4-35 кВ. Условия создания. Нормы и требования» и техническим условиям предприятия - изготовителя кабельной продукции.

Кабели с изоляцией из СПЭ предприятия России выпускают в соответствии с требованиями ТУ 16.К71-335-2004, ТУ 16.К71-359-2005 и ТУ 3530-001-42747015-2005, гармонизированными с рекомендациями МЭК 60502-2.

1.2          В кабельных распределительных электрических сетях применяются кабели с изоляцией из СПЭ в одножильном или трёхжильном исполнении (3 одножильных кабеля с изоляцией из СПЭ, скрученные между собой без наложения общей оболочки и трехжильные кабели с общим металлическим экраном и наружной оболочкой, в том числе, бронированные).

Преимущественное исполнение одножильное, что обусловлено технико- экономическими преимуществами одножильных кабелей в сравнении с трехжильными.

1.3          Конструкции кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена последнего поколения отличаются наличием герметизирующих элементов, препятствующих распространению влаги по токопроводящей жиле или в области металлического экрана. Такие кабели содержат водоблокирующие элементы, наложенные в виде обмотки водонабухающей ленты или водонабухающего порошка, введенного в промежутки между проволоками токопроводящей жилы или металлического экрана.

Пример конструктивного исполнения одножильного кабеля на напряжение 10-35 кВ приведен на рисунке 1.

1.4          Современная конструкция кабеля включает экран из медных проволок общим сечением экрана 16, 25, 35 (стандартные сечения по ТУ) и 50, 70, 95 мм2.

1.5          Срок службы кабелей не менее 30 лет при соблюдении условий хранения, прокладки и эксплуатации.


Конструкция одножильного кабеля из СПЭ на напряжение 10-35 кВ

Рисунок 1 - Конструкция одножильного кабеля из СПЭ на напряжение 10-35 кВ:

1             - круглая многопроволочная уплотненная алюминиевая или медная токопроводящая жила (ТПЖ);

2             - экран по ТПЖ (экструдированный полупроводящий слой из сшитого полиэтилена);

3             - изоляция кабеля (сшитый полиэтилен Пв);

4             - экран по изоляции (экструдированный полупроводящий слой из СПЭ);

5             - слой электропроводящей бумаги или электропроводящей водоблокирующей ленты (г);

6             - экран из медных проволок сечением 16, 25, 35 мм2 , поверх которых наложена медная лента;

7             - разделительный слой из кабельной бумаги или прорезиненной ткани;

8             - полимерная лента;

9             - оболочка - полиэтилен повышенной твердости (П), полиэтилен с увеличенной толщиной оболочки (Пу), поливинилхлоридный пластикат (В), пластикат повышенной пожарной безопасности (Внг-LS), полимерная композиция пониженной горючести, не содержащая галогенов (Пнг - HF).

1.6          Диапазон номинальных сечений токопроводящих жил кабелей 50-800 мм2.

1.7          Номинальная толщина изоляции кабеля зависит от напряжения, на которое рассчитан кабель с изоляцией из СПЭ. Толщина изоляции указывается в ТУ.

2. Общие условия применения кабеля из СПЭ

2.1 Кабели с изоляцией из СПЭ по конструктивному исполнению, техническим характеристикам и эксплуатационным параметрам должны соответствовать требованиям нормативно-технической документации на промышленный выпуск кабелей и техническим условиям предприятий изготовителей кабельной продукции.

2.2          Кабели с изоляцией из СПЭ целесообразно применять в кабельных линиях распределительных электрических сетей при необходимости:

-              передать большую электрическую мощность;

-              обеспечить высокий уровень надежности передачи электрической энергии по кабельным линиям;

-              выполнить проект кабельной линии, трасса которой проходит по территории с большой разностью высот (уровней прокладки);

-              выполнить проект линий электропередачи с повышенным уровнем экологической и пожарной безопасности.

2.3          Одножильные кабели марок ПвП, АПвП, ПвПу и АПвПу рекомендуется применять при прокладке кабельной линии в земле независимо от степени коррозионной активности грунтов. Допускается подвеска указанных кабелей на воздухе, прокладка в кабельных сооружениях, при условии обеспечения дополнительных мер противопожарной защиты, если такие меры предусматриваются классом пожарной опасности проектом КЛ (например, нанесения огнезащитных покрытий).

Кабели указанных марок с индексами «г» и «2г» предназначены для прокладки в земле, в воде (в несудоходных водоемах) при соблюдении мер, исключающих механические повреждения кабеля.

2.4          Кабели с изоляцией из СПЭ марок ПвПу и АПвПу предназначены для прокладки на сложных участках кабельных трасс, которые содержат:

-              более 4 поворотов под углом свыше 30

-              прямолинейные участки с 4 переходами или более в трубах длиной свыше 20 м;

-              более чем 2 трубных прохода длиной 40 м и более.

2.5          Кабели с изоляцией из СПЭ марок ПвВ, АПвВ, ПвВнг, АПвВнг, ПвВнг - LS, АПвВнг - LS, ПвПнг - HF, АПвПнг - HF предназначены для прокладки кабельных линий в сухих грунтах.

2.6          Кабели с изоляцией из СПЭ марок ПвВнг-LS, АПвВнг-LS, ПвПнг - HF, АПвПнг - HF предназначены для применения в кабельных линиях электропередачи для групповой прокладки на воздухе, в кабельных сооружениях и помещениях, в которых установлены повышенные требования к плотности дыма при пожаре.

2.7          Кабели с изоляцией из СПЭ марок ПвПнг-HF, АПвПнг-HF предназначены для применения в кабельных сооружениях, где имеют место повышенные требования по ограничению воздействия активных к коррозии газов.

2.8          Использование кабеля в сетях с изолированной нейтралью, в которых допускается длительное воздействие на изоляцию кабеля высокочастотных перенапряжений при горении прерывистой дуги, рекомендуется при отключении линии при ОЗЗ.

Не отключённые при ОЗЗ линии повышают вероятность многоместного пробоя изоляции с необходимостью замены больших участков кабеля на одном или нескольких присоединениях.

2.9          Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена рекомендуется применять в кабельных сетях с заземлённой нейтралью при наличии релейной защиты, действующей на отключение при коротком замыкании на землю.

2.10       Номинальное значение резистора при использовании кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена выбирается из условия, что ток, создаваемый им в точке короткого замыкания на землю, должен быть равным фазному току самого мощного присоединения к кабельной линии.

2.11       Использование кабеля с изоляцией из СПЭ в кабельных линиях электропередачи возможно, если при однофазных замыканиях на землю обеспечивается:

-              снижение высокочастотных перенапряжений;

-              максимальное ограничение времени воздействия перенапряжения промышленной частоты на изоляцию из сшитого полиэтилена в переходном и установившемся режимах сети.

2.12       Выбор конструкции кабеля, соответствующей режимам, сети производится на этапе проектирования и определяется требованиями и методиками стандартов МЭК.

3. Основные физико-механические свойства кабеля из СПЭ

3.1          Длительно допустимая температура ТПЖ кабеля 90 °С.

3.2          Допустимый радиус изгиба при монтаже и прокладке, не менее 15 Dн.

3.3          Физико-механические свойства кабелей с изоляцией из СПЭ приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Основные технические и эксплуатационные характеристики кабелей с изоляцией из СПЭ

Параметр

Значение параметра

Номинальное напряжение Uном, кВ

10, 20, 35

Температура окружающей среды при эксплуатации кабеля, °С:

-

-                     ПвВ, АПвВ;

от + 50 до -50

-                     ПвВнг-LS, АПвВнг-LS;

от + 50 до- 40

-                     ПвП, АПвП, ПвПу, АПвПу

от + 50 до -60

Относительная влажность воздуха (при температуре до +35 °С), %

98

Предельно допустимая температура нагрева ТПЖ кабелей в аварийном режиме (или режиме перегрузки), °С

+ 130

Предельная температура нагрева ТПЖ по условиям невозгораемости, °С

Максимальная температура нагрева экрана при КЗ, °С

400 (до 4 с) 350

Максимальная температура нагрева ТПЖ при КЗ, °С

250

Минимально радиус изгиба при прокладке*

15 DН

Примечание * - при монтаже с использованием специального шаблона допускается минимальный радиус изгиба кабеля 7,5 Бн.

4. Электрические характеристики кабелей

4.1          Электрические параметры кабелей, в том числе, длительно допустимые токи и допустимые токи КЗ, должны быть указаны в ТУ предприятием - изготовителем для конкретных сечений ТПЖ кабеля.

4.2          Расчетные значения электрических сопротивлений ТПЖ кабеля и ёмкости приведены в таблице 2 и 3.

Таблица 2 - Электрические параметры одножильного кабеля

Сечение ТПЖ, мм2

Сопротивление ТПЖ постоянному току при температуре 20 °С, Ом/км

Ёмкость, мкФ/км

медной жилы

алюминиевой жилы

50

0,387

0,641

0,23

70

0,268

0,443

0,26

95

0,193

0,320

0,29

120

0,153

0,253

0,31

150

0,124

0,206

0,34

185

0,0991

0,164

0,37

240

0,0754

0,125

0,41

300

0,0601

0,100

0,45

400

0,0470

0,0778

0,5

500

0,0366

0,0605

0,55

630

0,0280

0,0464

0,61

800

0,0221

0,0367

0,68

Таблица 3 - Электрические сопротивления ТПЖ кабелей переменному току при температуре 90°С при прокладке кабелей треугольником и в плоскости с расстоянием в свету равном диаметру кабеля

Сечение ТПЖ, мм2

Активное сопротивление переменному току при 90°С, Ом/км

Индуктивное сопротивление, Ом/км

медные жилы

Алюминиевые жилы

при прокладке треугольником (Δ)

при прокладке в плоскости (...)

(Δ)

(...)

(Δ)

(...)

50

0,494

0,494

0,822

0,822

0,126

0,184

70

0,342

0,342

0,568

0,568

0,119

0,177

95

0,247

0,246

0,411

0,411

0,112

0,170

120

0,196

0,196

0,325

0,325

0,108

0,166

150

0,159

0,159

0,265

0,265

0,106

0,164

185

0,128

0,127

0,211

0,211

0,103

0,161

240

0,0981

0,0973

0,161

0,161

0,0987

0,157

300

0,0791

0,0781

0,130

0,129

0,0959

0,154

400

0,0633

0,0618

0,102

0,101

0,0928

0,151

500

0,0510

0,0490

0,0804

0,0790

0,0897

0,148

630

0,0417

0,0391

0,0639

0,0621

0,0867

0,145

800

0,0329

0,0301

0,0505

0,0496

0,0832

0,142

4.3 Значения допустимых токов односекундного короткого замыкания кабелей должны соответствовать значениям, указанным в таблице 4.

Таблица 4 - Допустимые значения токов односекундного короткого замыкания кабеля с изоляцией из СПЭ

Номинальное сечение жилы, мм2

Токи короткого замыкания кабеля, кА

с медной жилой

с алюминиевой жилой

50

7,15

4,7

70

10,0

6,6

95

13,6

8,9

120

17,2

11,0

150

21,5

14,2

185

26,5

17,5

240

343

22,7

300

42,9

28,2

400

57,2

37,6

500

71,5

47,0

630

93,1

59,2

800

114,4

75,2

4.4 Допустимые токи односекундного короткого замыкания в медных экранах должны быть не более приведенных в таблице 5.

Таблица 5 - Допустимые значения токов односекундного короткого замыкания в медных экранах кабеля с изоляцией из СПЭ

Сечение медного экрана

Допустимый ток односекундного короткого замыкания, кА

16

3,3

25

5,1

35

7,1

50

10,2

70

14,3

95

19,4

4.5 Длительно допустимые токи для одиночной кабельной линии электропередачи в зависимости от сечения алюминиевой (медной) токопроводящей жилы, напряжения и условий прокладки приведены в приложении А.

Для кабелей, проложенных в воздухе, длительно допустимые токи приняты для температуры окружающей среды 25 °С.

Для кабелей, проложенных в земле, длительно допустимые токи рассчитаны при глубине прокладки 0,7 м, удельном термическом сопротивлении почвы 1,2 (Км)/Вт и температуре окружающей среды 15 °С.

5. Требования к заземлению экранов

5.1          Экран кабеля должен быть заземлен на обоих концах линии. Заземляющие проводники должны быть термически устойчивы к токам короткого замыкания.

5.2          При переходе КЛ в воздушную линию электропередачи и при отсутствии у опоры ВЛ заземляющего устройства кабельные муфты (мачтовые) следует заземлять.

5.3          Кабельные вставки в ВЛ должны быть защищены по обоим концам кабеля от грозовых перенапряжений защитными аппаратами. Заземляющий зажим защитных аппаратов, экраны кабеля, корпус кабельной муфты должны быть соединены между собой по кратчайшему пути. Заземляющий зажим аппарата защиты должен быть соединен с заземлителем отдельным проводником.

6. Климатические условия применения кабеля из СПЭ

6.1          Кабели с изоляцией из СПЭ выполнены по климатическому исполнению - У, УХЛ, категория размещения 1 и 2 по ГОСТ 15150-69, а также для прокладки в земле и воде.

6.2          Кабели с изоляцией из СПЭ рекомендуется применять в сейсмических зонах, в которых сейсмичность не превышает 9 баллов по шкале MSK.

6.3          Ограничений по применению кабеля по условиям влажности воздуха, структуре грунтов и видов почв нет.




Другие статьи:

Самонесущие изолированные провода СИП. Технические характеристики СИП проводов.
Силовые кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 1 кВ
Силовые кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) на напряжение 10 кВ