Категории

 

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

30.10.2018

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 500С до плюс 500С. 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

  1. Токопроводящая жила
  2. Фазная изоляция
  3. Межфазное заполнение
  4. Поясная изоляция
  5. Экран из полупроводящей бумаги
  6. Свинцовая оболочка
  7. Внутренняя оболочка
  8. Броня из стальных оцинкованных лент
  9. Защитный шланг из полиэтилена
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
Марки кабелей ТЭВОКС и элементы конструкции представлены в таблице №1
Таблица 1.
Марка кабеля Материал жил Материал оболочки Тип защитного покрова*
Алюминий — А Медь — без обозначения Алюминий — Ал Свинец — без обозначения
ТЭВОКС-Шп   *   * Шп
ТЭВОКС-АШп А     * Шп
ТЭВОКС-ААлШп A   Ал   Шп
ТЭВОКС-Шв   *   * Шв
ТЭВОКС-АШв А     * Шв
ТЭВОКС-ААлШв А   Ал   Шв
ТЭВОКС-БШп   *   * БШп
ТЭВОКС-АБШп А     * БШп
ТЭВОКС-ААлБШп А   Ал   БШп
ТЭВОКС-БШв   *   * БШв
ТЭВОКС-АБШв А     * БШв
ТЭВОКС-ААлБШв А     Ал БШв
ТЭВОКС-нг(А)-HF   *   * нг(А)-HF
ТЭВОКС-Анг(А)-HF А     * нг(А)-HF
ТЭВОКС-Бнг(А)-HF   *   * Бнг(А)-HF
ТЭВОКС-АБнг(А)-HF А     * Бнг(А)-HF
ТЭВОКС-ААлБнг(А)-HF А   Ал   Бнг(А)-HF
ТЭВОКС-нг(А)-LS   *   * нг(А)-LS
ТЭВОКС-Анг(А)-LS А     * нг(А)-LS
ТЭВОКС-Бнг(А)-LS   *   * Бнг(А)-LS
ТЭВОКС-АБ(нг)-LS А     * Бнг(А)-LS
ТЭВОКС-ААлБнг(А)-LS А   Ал   Бнг(А)-LS

* 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.

Таблица 2.
Номинальное
напряжение
кабеля, кВ
Напряжение при
измерении tgδ, кВ
tgδ,
не более
Напряжение при
измерении tgδ,
кВ
∆tgδ,
не более
10 5 0,008 5-12,5 0,008
20 6 0,006
6 – 15
15 - 23
0,004
0,008

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

Таблица 3.
Наименование параметра Нормативное значение параметра
6 кВ 10 кВ 20 кВ
Длительно допустимая температура нагрева жилы, °С, не более 90 90 90
Допустимая температура нагрева жилы в аварийном режиме, °С, не более 105 105 105
Максимально допустимая температура жил при коротком замыкании, °С, не более 250 250 250

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.

Таблица 4.
Номинальное сечение токопроводящей жилы, мм2 Длительно допустимые токовые нагрузки кабелей, А
с медной жилой с алюминиевой жилой
в земле на воздухе в земле на воздухе
6 кВ 10 кВ 6 кВ 10 кВ 6 кВ 10 кВ 6 кВ 6 кВ
25 154 139 156 138 117 106 114 105
35 187 168 192 171 141 128 141 127
50 230 206 240 210 174 157 175 159
70 276 248 293 254 210 189 214 188
95 327 293 356 319 249 226 257 247
120 371 332 411 367 284 255 298 286
150 418 372 471 420 321 289 343 318
185 463 411 531 473 359 330 400 368
240 523 463 615 547 410 385 467 435

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.

Таблица 5.
Номинальное сечение токопроводящей жилы, мм2 Длительно допустимые токовые нагрузки кабелей, А
с медной жилой с алюминиевой жилой
в земле на воздухе в земле на воздухе
в плоскости треугольником в плоскости треугольником в плоскости треуголником в плоскости треугольником
70 300 266 349 290 234 206 272 225
95 330 318 435 375 261 249 339 292
120 375 362 501 432 297 282 397 335
150 410 406 558 490 323 320 447 378
185 462 458 636 563 368 360 504 441
240 525 530 743 661 420 416 597 520
300 583 597 845 757 461 469 687 603
400 625 668 936 870 514 540 769 701
500 690 751 1057 1003 569 602 882 812
625(630) 751 839 1186 1188 640 688 1009 943
800 815 923 1321 1293 705 770 1144 1084

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.

Таблица 6.
Номинальное сечение токопроводящей жилы, мм2 Длительно допустимые токовые нагрузки кабелей, А
с медной жилой с алюминиевой жилой
в земле на воздухе в земле на воздухе
25 143 141 114 112
35 171 170 131 129
50 205 206 160 159
70 251 259 190 200
95 302 312 231 248
120 342 364 263 282
150 388 411 297 327
185 433 470 336 370
240 498 551 391 435

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

Таблица 7.
Номинальное сечение токопроводящей жилы, мм2 Длительно допустимые токовые нагрузки кабелей, А на напряжение 20 кВ
с медной жилой с алюминиевой жилой
в земле на воздухе в земле на воздухе
в плоскости треугольником в плоскости треугольником в плоскости треугольником в плоскости треугольником
70 285 264 323 308 216 204 274 234
95 330 321 388 368 254 245 339 289
120 373 365 452 427 286 280 396 340
150 410 408 517 491 321 315 447 387
185 440 459 588 562 360 356 508 448
240 525 531 685 659 411 409 594 525
300 576 598 776 750 462 467 678 598
400 629 673 905 881 513 533 774 706
500 695 754 1044 987 574 607 889 815
625(630) 760 845 1181 1155 642 690 1014 945
800 824 937 1318 1298 710 774 1148 1087

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

Таблица 8.
Номинальное сечение токопроводящих жил, мм 2 Допустимый ток односекундного короткого замыкания, кА, кабеля
с медной жилой с алюминиевой жилой
35 5,0 3,3
50 7,15 4,7
70 10,0 6,6
95 13,6 8,9
120 17,2 11,3
150 21,5 14,2
185 26,5 17,5
240 34,3 22,7
300 42,9 28,2
400   57,237,6
500 71,5 47,0
630 90,1 59,2
800 114,4 75,2
  • 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.