ТЭВОКС – альтернатива кабелям с БПИ и СПЭ изоляцией на напряжение 6, 10 и 20 кВ

Известно, что до 2004 года в г. Санкт-Петербурге для передачи и распределения электрической энергии в сетях на номинальное переменное напряжение 10 кВ частотой 50 В применялись кабели с бумажно-пропитанной изоляцией. Согласно Указанию Кабельной сети АО «Ленэнерго» № 194 от 27.10.04 г в городе началась эра применения кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена. Кабели с изоляцией из СПЭ по своим характеристикам превосходили кабели с БПИ изоляцией. Главным недостатком кабелей с СПЭ изоляцией остаётся их стоимость. К примеру, стоимость трёх метров кабеля АПвПу2г-10 1х124/70 дороже одного метра АСБ2л-10 3х240 в среднем 60-70%.

В настоящее время специалистами ООО «Завод Москабель» разработана, сертифицирована и внедрена в производство альтернатива кабелям с БПИ и СПЭ изоляцией на напряжение 6, 10 и 20 кВ. Новое семейство силовых кабелей получило название ТЭВОКС. Силовой кабель марки ТЭВОКС с термостойкой изоляцией с повышенной допустимой рабочей температурой нагрева токопроводящих жил вошел в реестр инновационной продукции ПАО «Россети» (№ п/п 154. Уникальный номер решения №16-032-0123/1).

Ознакомиться с перечнем инновационной продукции ПАО «Россети»: http://www.rosseti.ru/investment/introdution_solutions/doc/reestr_10102018.pdf

Согласовано применение кабелей ТЭВОКС в сетях ПАО «МОЭСК»

ТЭВОКС - это силовые кабели для стационарной прокладки с термостойкой изоляцией.

Токопроводящая жила - алюминиевые или медные.

Оболочка - алюминиевая или свинцовая.

Защитные покровами - для прокладки в земле и в воздухе.

Кабели предназначены для передачи и распределения электрической энергии в сетях с изолированной нейтралью на номинальное переменное напряжение 6, 10 и 20 кВ частотой 50 Гц, при температуре от минус 50 град С до плюс 50 град С. Кабели ТЭВОКС могут быть использованы в электрических сетях постоянного напряжения при значениях в 2,4 раза выше соответствующего переменного напряжения.

Силовые кабели марки ТЭВОКС с термостойкой изоляцией широко представлены различными конструкциями для прокладки в земле и в воздухе, в том числе пожаробезопасными, не распространяющими горение при групповой прокладке по категории А с индексом «нг(А)-LS» и «нг(A)-HF».

Особенностью новой конструкции кабеля ТЭВОКС является возможность эксплуатации при длительно допустимой температуре токопроводящих жил до 90 0С.

Конструкция трехжильного кабеля марки ТЭВОКС-АБШп на напряжение 10 кВ с алюминиевыми токопроводящими жилами секторной формы представлены на рисунке №1

Технические параметры

• Номинальное напряжение кабелей — 6, 10 и 20 кВ;
• Число токопроводящих жил — 1; 3,
• Диапазон сечений токопроводящих жил — 25-800мм2
• Токопроводящие жилы силовых кабелей должны соответствовать ГОСТ 22483 классы 1 и 2.
• Возможно изготовление кабелей с другим классом жилы по требованию потребителей.
• Электрическое сопротивление термостойкой изоляции, пересчитанное на 1 км длины и температуру 20С должно быть не менее 600 МОм.

Конструкции кабелей с термостойкой изоляцией нового поколения решают проблемы ремонта и реконструкции существующих кабельных линий.

Себестоимость кабелей с термостойкой бумагой на 10-15% ниже себестоимости на кабели с полимерной изоляцией

Новые кабели с термостойкой изоляцией по своим эксплуатационным характеристикам имеют ряд преимуществ перед кабелями с полимерной изоляцией:

1. НАДЕЖНОСТЬ.

СРОК ЭКСПЛУАТАЦИИ БОЛЕЕ 45 ЛЕТ!

Ресурс эксплуатации обеспечивается высоким уровнем защиты изоляции за счет наличия в конструкции кабеля металлической оболочки и 2-х лент стальной брони. Термостойкая изоляция, пропитанная нестекающим синтетическим составом, имеет температуру каплепадения не ниже 105 °С. Стойкость к однофазным замыканиям - «эффект самозалечивания места повреждения».

ГАРАНТИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЯ КАБЕЛЯ – 10 ЛЕТ!

2. Вибростойкость продукции.

Кабели устойчивы при воздействии синусоидальных вибраций частотой от 1 до 10000 Гц. Параметр подтвержден фактической эксплуатацией кабелей с БПИ в Метрополитене более 50 лет, а также испытаниями Министерства обороны (ГОСТ ВД 18410-73).

3. УСЛОВИЯ ПРОКЛАДКИ.

Сокращение затрат на монтаж кабельных линий и снижение количества соединительной арматуры почти в два раза достигается благодаря увеличенной строительной длине кабеля на барабане № 22 (на 40 %.) Такое увеличение по сравнению с аналогичными кабелями с изоляцией из СПЭ достигается за счёт наличия ТПЖ секторной формы. Таким образом, стоимость монтажа кабеля ТЭВОКС минимум на 30% ниже аналогов за счет большей строительной длины и меньшего количества муфт.

Прокладка без ограничения уровня.

4. СТОИМОСТЬ КАБЕЛЯ

Стоимость кабелей ТЭВОКС сопоставима со стоимостью кабеля с бумажнопропитанной изоляцией.

МАРКИ КАБЕЛЕЙ И ЭЛЕМЕНТЫ КОНСТРУКЦИИ

* Примечание: Б – защитный покров бронированного типа;
Шп – защитный шланг из полиэтилена;
БШп – наружный покров бронированного типа с защитным шлангом из полиэтилена;
Шв – защитный шланг из поливинилхлорида;
БШв –наружный покров бронированного типа с защитным шлангом из поливинилхлорида;
нг(А)-HF – наружная оболочка из полимерных композиций, не содержащих галогенов; нг(А)-LS – наружная оболочка из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности;
Бнг(А)-HF – защитный покров бронированного типа с оболочкой из полимерных композиций, не содержащих галогенов;
Бнг(А)-LS- защитный покров бронированного типа с оболочкой из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности.

Значение тангенса угла диэлектрических потерь изоляции (tgδ) для кабелей на напряжение 10 и 20 кВ, измеренное в нормальных климатических условиях на строительной длине и приращение тангенса угла диэлектрических потерь (∆tgδ) должны соответствовать указанным в таблице №2.

Допустимые температуры нагрева токопроводящих жил при эксплуатации в различных режимах работы кабелей не должны превышать указанных в таблице №3.

Длительно допустимая температура токопроводящих жил, и максимальная температура нагрева при токах короткого замыкания определяются свойствами изоляционных материалов. Применение термостойкой изоляции и синтетического состава при модернизации традиционных конструкций кабелей с бумажной изоляцией позволили создать конструкции кабеля ТЭВОКС с улучшенными характеристиками и длительно допустимой температурой нагрева жил 90 0C.

Длительно допустимые токовые нагрузки трехжильных кабелей на напряжение 6 и 10 кВ с медной и алюминиевой жилой при прокладке в земле и на воздухе указаны в таблице №4.

Длительно допустимые токовые нагрузки одножильных кабелей на напряжение 10 кВ с медной и алюминиевой жилой при прокладке в земле и на воздухе указаны в таблице № 5.

Длительно допустимые токовые нагрузки трехжильных кабелей на напряжение 20 кВ с медной и алюминиевой жилой при прокладке в земле и на воздухе указаны в таблице № 6.

Длительно допустимые токовые нагрузки одножильных кабелей на напряжение 20 кВ с медной и алюминиевой жилой при прокладке в земле и на воздухе указаны в таблице №7

Допустимые токи односекундного короткого замыкания кабелей указаны в таблице №8.

• Максимальная продолжительность короткого замыкания – 4 с.
• Кабели для прокладки в земле с наружной оболочкой из ПЭ могут быть проложены без предварительного подогрева при температуре не ниже – 15 0С.
• Материалы используемые для пропитки изоляции позволяют производить прокладку кабеля на вертикальных и круто-наклонных трассах без ограничения уровня.
• Гарантийный срок эксплуатации кабелей – 10 лет.
• Срок службы кабелей - не менее 30 лет.

ВСЕ электрические сети России и стран постсоветского пространства на напряжение 6-35 кВ спроектированы и эксплуатируются в режиме с изолированной (компенсированной) нейтралью. В сетях среднего напряжения 6-35 кВ применение однофазных кабелей с изоляцией из СПЭ рационально только с резистивным заземлением нейтрали, обеспечивающих быстрое отключение замыкания на землю. Однако подобных сетей в России и постсоветском пространстве практически не существует. В сетях с изолированной (компенсированной) нейтралью должны эксплуатироваться только кабели в 3-х жильном исполнении. Однофазные конструкции кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) НЕ ОТВЕЧАЮТ требованиям существующих сетей.

Положительный зарубежный опыт применения кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена, который всегда ставили в пример отечественным энергетикам на самом деле относиться к сетям, в которых замыкание на землю быстро и селективно отключается защитами, т.е. относится к сетям среднего напряжения с резистивно заземленной нейтралью. В сетях 6-35 кВ с изолированной (компенсированной) нейтралью при возникновении однофазного повреждения изоляции в силу небольших токов замыкания на землю его сложно обнаружить. Поиск повреждения снижает надежность работы сети и порождает риск возникновения нового замыкания. Длительное существование замыкания приводит к тому, что под действием линейного напряжения сети, а также дуговых и коммутационных перенапряжений, где-то в другом месте сети на неповрежденной фазе возникает второе замыкание на землю, и тогда сеть получает двойное короткое замыкание. Именно поэтому на токи двойного короткого замыкания приходится выбирать сечение экрана однофазных кабелей с изоляцией из СПЭ. Экраны получаются большого сечения, а кабели дороже. Кроме того, большое сечение экрана при двустороннем заземлении приводит к появлению в экранах наведенных токов 50 Гц и вызванных ими паразитных потерь активной мощности. Годовая стоимость потерь активной мощности достигает более 100 тысяч рублей с каждого километра линии, что сопровождается дополнительными затратами на снижение потерь.

В сетях же с изолированной (компенсированной) нейтралью применение однофазных кабелей вызывает трудности. Во-первых, изоляция любого оборудования такой сети должна рассчитываться на длительное воздействие не фазного напряжения, а линейного. Для кабелей с СПЭ-изоляцией на напряжение 10 кВ толщина изоляции должна быть, как у конструкции на 20кВ. А это значительно увеличивает и габаритные размеры, и стоимость кабеля. Во-вторых, полимерная изоляция из сшитого полиэтилена, не способна, в отличие от бумаги, к самозалечиванию и любые дефекты будут прогрессировать при воздействии дуговых и коммутационных перенапряжений и рано или поздно могут дать повреждение изоляции. Одновременно, следует отметить, что применение однофазных конструкций кабелей в энергосистеме не позволяет использовать преимущества трехфазного переменного тока.

Самое главное преимущество трехфазного переменного тока – то, что векторная сумма трех токов и трех напряжений равна нулю. В трехфазных кабелях в металлической оболочке было все в порядке: все три фазы и сумма равна нулю. И магнитное поле равно нулю, и электрическое, тем более, - внутри клетки Фарадея, оболочка-то металлическая.

Опыт эксплуатации и особенности материала изоляции кабелей с СПЭ требуют внимательного подхода и четкого и ясного определения области применения этой продукции.