ПУЭ-7 п.1.3.10 ДОПУСТИМЫЕ ДЛИТЕЛЬНЫЕ ТОКИ ДЛЯ ПРОВОДОВ, ШНУРОВ И КАБЕЛЕЙ С РЕЗИНОВОЙ ИЛИ ПЛАСТМАССОВОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ
Допустимые длительные токи для проводов с резиновой или поливинилхлоридной изоляцией, шнуров с резиновой изоляцией и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках приведены в табл. 1.3.4-1.3.11. Они приняты для температур: жил +65, окружающего воздуха +25 и земли + 15°С.
Узнать, где применяется кабель в резиновой изоляции, и посмотреть все марки данного кабеля можно здесь: http://cable.ru/cable/kabel-rezinovaya.php
При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе (или жил многожильного проводника), нулевой рабочий проводник четырехпроводной системы трехфазного тока, а также заземляющие и нулевые защитные проводники в расчет не принимаются.
Данные, содержащиеся в табл. 1.3.4 и 1.3.5, следует применять независимо от количества труб и места их прокладки (в воздухе, перекрытиях, фундаментах).
Допустимые длительные токи для проводов и кабелей, проложенных в коробах, а также в лотках пучками, должны приниматься: для проводов — по табл. 1.3.4 и 1.3.5 как для проводов, проложенных в трубах, для кабелей — по табл. 1.3.6-1.3.8 как для кабелей, проложенных в воздухе. При количестве одновременно нагруженных проводов более четырех, проложенных в трубах, коробах, а также в лотках пучками, токи для проводов должны приниматься по табл. 1.3.4 и 1.3.5 как для проводов, проложенных открыто (в воздухе), с введением снижающих коэффициентов 0,68 для 5 и 6; 0,63 для 7-9 и 0,6 для 10-12 проводников.
Для проводов вторичных цепей снижающие коэффициенты не вводятся.
Таблица 1.3.4. Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами
Ток, А, для проводов, проложенных в одной трубе
Таблица 1.3.5. Допустимый длительный ток для проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами
Ток, А, для проводов, проложенных
Таблица 1.3.6. Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных
Ток *, А, для проводов и кабелей
* Токи относятся к проводам и кабелям как с нулевой жилой, так и без нее.
Таблица 1.3.7. Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных
Ток, А, для кабелей
Примечание. Допустимые длительные токи для четырехжильных кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1 кВ могут выбираться по табл. 1.3.7, как для трехжильных кабелей, но с коэффициентом 0,92.
Таблица 1.3.8. Допустимый длительный ток для переносных шланговых легких и средних шнуров, переносных шланговых тяжелых кабелей, шахтных гибких шланговых, прожекторных кабелей и переносных проводов с медными жилами
Сечение токопроводящей жилы, мм2
Ток *, А, для шнуров, проводов и кабелей
* Токи относятся к шнурам, проводам и кабелям с нулевой жилой и без нее.
Таблица 1.3.9. Допустимый длительный ток для переносных шланговых с медными жилами с резиновой изоляцией кабелей для торфопредприятий
Сечение токопроводящей жилы, мм 2
Ток *, А, для кабелей напряжением, кВ
* Токи относятся к кабелям с нулевой жилой и без нее.
Таблица 1.3.10. Допустимый длительный ток для шланговых с медными жилами с резиновой изоляцией кабелей для передвижных электроприемников
Сечение токопроводящей жилы, мм 2
Ток *, А, для кабелей напряжением, кВ
Сечение токопроводящей жилы, мм 2
Ток *, А, для кабелей напряжением, кВ
* Токи относятся к кабелям с нулевой жилой и без нее.
Таблица 1.3.11. Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией для электрифицированного транспорта 1,3 и 4 кВ
| Сечение токопроводящей жилы, мм 2 | Ток, А | Сечение токопроводящей жилы, мм 2 | Ток, А | Сечение токопроводящей жилы, мм 2 | Ток, А |
| 1 | 20 | 16 | 115 | 120 | 390 |
| 1,5 | 25 | 25 | 150 | 150 | 445 |
| 2,5 | 40 | 35 | 185 | 185 | 505 |
| 4 | 50 | 50 | 230 | 240 | 590 |
| 6 | 65 | 70 | 285 | 300 | 670 |
| 10 | 90 | 95 | 340 | 350 | 745 |
Таблица 1.3.12. Снижающий коэффициент для проводов и кабелей, прокладываемых в коробах
Количество проложенных проводов и кабелей
Снижающий коэффициент для проводов, питающих группы электро приемников и отдельные приемники с коэффициентом использования более 0,7
Кабели силовые
С изоляцией из сшитого полиэтилена 10кВ
ПвП — 10кВ
Силовые кабели одножильные или трехжильные с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена в оболочке из полиэтилена.
ПвПу — 10кВ
Силовые кабели одножильные или трехжильные с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена в усиленной наружной оболочке из полиэтилена.
ПвПг — 10кВ
Силовые кабели одножильные или трехжильные с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, в оболочке из полиэтилена с продольной герметизацией.
ПвП2г — 10кВ
Силовые кабели одножильные или трехжильные с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, в оболочке из полиэтилена с продольной и поперечной герметизацией.
ПвПуг — 10кВ
Силовые кабели одножильные или трехжильные с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, в усиленной оболочке из полиэтилена с продольной герметизацией.
ПвПу2г — 10кВ
Силовые кабели одножильные с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена в оболочке из полиэтилена с продольной и поперечной герметизацией.
АПвП — 10кВ
Силовые кабели одножильные или трехжильные с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена в оболочке из полиэтилена.
АПвПу — 10кВ
Силовые кабели одножильные или трехжильные с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена в усиленной наружной оболочке из полиэтилена.
АПвПг — 10кВ
Силовые кабели одножильные или трехжильные с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, в оболочке из полиэтилена с продольной герметизацией.
АПвП2г — 10кВ
Силовые кабели одножильные или трехжильные с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, в оболочке из полиэтилена с продольной и поперечной герметизацией.
АПвПуг — 10кВ
Силовые кабели одножильные или трехжильные с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, в усиленной оболочке из полиэтилена с продольной герметизацией.
АПвПу2г — 10кВ
Силовые кабели одножильные с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена в оболочке из полиэтилена с продольной и поперечной герметизацией.
ПвВ — 10кВ
Силовые кабели одножильные или трехжильные с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена в оболочке из поливинилхлоридного пластиката.
ПвВнг(А) — 10кВ
Силовые кабели одножильные или трехжильные с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена в оболочке из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести.
ПвВнг(А)-LS — 10кВ
Силовые кабели одножильные или трехжильные с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена в оболочке из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с низким дымо- и газовыделением.
АПвВ — 10кВ
Силовые кабели одножильные или трехжильные с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена в оболочке из поливинилхлоридного пластиката.
АПвВнг(А) — 10кВ
Силовые кабели одножильные или трехжильные с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена в оболочке из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести.
АПвВнг(А)-LS — 10кВ
Силовые кабели одножильные или трехжильные с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена в оболочке из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с низким дымо- и газовыделением.
ПвБП — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, бронированные, в оболочке из полиэтилена.
ПвБПу — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, бронированные, в усиленной оболочке из полиэтилена.
ПвБПг — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, бронированные, в оболочке из полиэтилена с продольной герметизацией.
ПвБПуг — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, бронированные, в оболочке из усиленного полиэтилена с продольной герметизацией.
ПвБПнг(А)-HF — 10кВ
Кабели силовые бронированные с медными жилами, с изоляцией из сшитого полиэтилена и оболочкой из полимерных композиций, не содержащих галогенов, пониженной горючести.
АПвБП — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, бронированные, в оболочке из полиэтилена.
АПвБПу — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, бронированные, в усиленной оболочке из полиэтилена.
АПвБПг — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, бронированные, в оболочке из полиэтилена с продольной герметизацией.
АПвБПуг — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, бронированные, в оболочке из усиленного полиэтилена с продольной герметизацией.
АПвБПнг(А)-HF — 10кВ
Кабели силовые бронированные с алюминиевыми жилами, с изоляцией из сшитого полиэтилена и оболочкой из полимерных композиций, не содержащих галогенов, пониженной горючести.
ПвБВ — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, бронированные, в оболочке из поливинихлоридного пластиката.
ПвБВнг(А) — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с медными жилами, с изоляцией из сшитого полиэтилена, бронированные, в оболочке из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести.
ПвБВнг(А)-LS — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с медными жилами, с изоляцией из сшитого полиэтилена, бронированные, в оболочке из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с низким дымо- и газовыделением.
АПвБВ — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, бронированные, в оболочке из поливинихлоридного пластиката.
АПвБВнг(А) — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с алюминиевыми жилами, с изоляцией из сшитого полиэтилена, бронированные, в оболочке из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести.
АПвБВнг(А)-LS — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с алюминиевыми жилами, с изоляцией из сшитого полиэтилена, бронированные, в оболочке из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с низким дымо- и газовыделением.
ПвКВ — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, в броне из стальных оцинкованных проволок, в оболочке из поливинихлоридного пластиката.
ПвКВнг(А) — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, в броне из стальных оцинкованных проволок, в оболочке из поливинихлоридного пластиката пониженной горючести.
ПвКВнг(А)-LS — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с медными жилами, с изоляцией из сшитого полиэтилена, бронированные, в оболочке из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с низким дымо- и газовыделением.
АПвКВ — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, в броне из стальных оцинкованных проволок, в оболочке из поливинихлоридного пластиката.
АПвКВнг(А) — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, в броне из стальных оцинкованных проволок, в оболочке из поливинихлоридного пластиката пониженной горючести.
АПвКВнг(А)-LS — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с алюминиевыми жилами, с изоляцией из сшитого полиэтилена, бронированные, в оболочке из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с низким дымо- и газовыделением.
ПвКП — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, в броне из стальных оцинкованных проволок, в оболочке из полиэтилена.
ПвКПу — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, в броне из стальных оцинкованных проволок, в усиленной оболочке из полиэтилена.
ПвКПг — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, в броне из стальных оцинкованных проволок, в оболочке из полиэтилена с продольной герметизацией.
ПвКП2г — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, в броне из стальных оцинкованных проволок, в оболочке из полиэтилена с продольной и поперечной герметизацией.
ПвКПуг — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, в броне из стальных оцинкованных проволок, в усиленной оболочке из полиэтилена с продольной герметизацией.
ПвКПу2г — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с медными жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, в броне из стальных оцинкованных проволок, в усиленной оболочке из полиэтилена с продольной и поперечной герметизацией.
ПвКПнг(А)-HF — 10кВ
АПвКП — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, в броне из стальных оцинкованных проволок, в оболочке из полиэтилена.
АПвКПу — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, в броне из стальных оцинкованных проволок, в усиленной оболочке из полиэтилена.
АПвКПг — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, в броне из стальных оцинкованных проволок, в оболочке из полиэтилена с продольной герметизацией.
АПвКП2г — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, в броне из стальных оцинкованных проволок, в оболочке из полиэтилена с продольной и поперечной герметизацией.
АПвКПуг — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, в броне из стальных оцинкованных проволок, в усиленной оболочке из полиэтилена с продольной герметизацией.
АПвКПу2г — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, в броне из стальных оцинкованных проволок, в усиленной оболочке из полиэтилена с продольной и поперечной герметизацией.
АПвКПнг(А)-HF — 10кВ
АПвЭаПг — 10кВ
Силовые кабели трехжильные с алюминиевыми жилами с изоляцией из сшитого полиэтилена, в оболочке из полиэтилена, с изолированным несущим тросом, с продольной герметизацией.
АПвКаП2г — 10кВ
Кабели одножильные с медными жилами, с изоляцией из сшитого полиэтилена, с броней из алюминиевых круглых проволок, в оболочке из полиэтилена.
Конструкция, технические характеристики и особенности СПЭ кабелей из сшитого полиэтилена
Кабель из сшитого полиэтилена вошел в практику российских электромонтеров несколько позже других видов проводниковой продукции. Однако он стремительно набирает популярность и все чаще применяется на объектах стран СНГ. Поэтому даже опытным специалистам желательно познакомиться с СПЭ кабелями поближе.
Достоинства СПЭ
Изоляция СПЭ кабеля позволяет добиться более хороших эксплуатационных характеристик в сравнении с другими материалами. Улучшению технических свойств проводника способствует сложная технология сшивки молекул полиэтилена. Полученный материал обладает рядом преимуществ:
- Изоляция из сшитого полиэтилена выдерживает более высокие температуры в сравнении с устаревшими бумажными кабелями. Поэтому проводники способны перенести больший нагрев. Соответственно по СПЭ кабелю возможно передать к потребителю больший ток и мощность.
- Такой проводник легче переносит нагрев, возникающий при токах короткого замыкания. СПЭ кабель выходит из строя при КЗ в 15 раз реже.
- Изоляция из сшитого полиэтилена легче резины. Это упрощает его прокладку.
- В строении отсутствует масло. Соответственно он не способен высохнуть и потерять электрическую прочность. Вдобавок снижается риск загрязнения окружающей среды.
- Продолжительный срок службы более 30 лет. Отчасти это вызвано низкой впитывающей способностью полиэтилена.
Конструкция проводника
Кабель из сшитого полиэтилена в первую очередь отличается материалом основной изоляции. В обычном проводнике изолирующий слой выполнен из пропитанной диэлектрическим маслом бумаги и резины. В СПЭ изолятор изготовлен из сшитого полиэтилена. Но это не тот материал, который используется при производстве одноразовых пакетов. Разумеется, и нитками здесь ничего не сшивается.
Жилы плотно прилегают к полимерному наполнителю. Конструкция исключает образование пустот и складок в теле проводника. Вдобавок полиэтилен крайне плохо впитывает и пропускает воду. Поэтому токоведущие жилы защищены от коррозии и межфазного пробоя.
Конструкция кабеля из СПЭ
Производство кабелей из сшитого полиэтилена
Химически сшитый полиэтилен состоит из тех же молекул что и обычный. Однако между ними формируются дополнительные связи атомов углерода. Данная реакция осуществляется с помощью двух методов:
- Радиационный. Наиболее дешевый способ производства. Исходное сырье облучается жесткими гамма-лучами. В результате образуются новые химические связи между молекулами. Однако полученный на выходе проводник обладает остаточной радиацией. Поэтому такой метод используют крайне редко.
- Химический. Менее опасный. Делится на два подвида: пероксидная и силановая сшивка.
Пероксидный метод более эффективен. Сшивается до 85% молекул. В качестве реагента выступает перекись водорода. Реакция осуществляется при температуре 200°C.
Силановый метод позволяет сшить до 70% молекул этилена. В реакции используются катализаторы и вода. Силаны — это соединения кремния с водородом.
Технические характеристики СПЭ кабелей
Характеристики СПЭ могут иметь незначительные отличия у различных производителей. Это вызвано отличающимися способами производства и техническими нормами конкретного завода изготовителя. Поэтому перед прокладкой следует внимательно ознакомиться с технической документацией. Обычно она имеется на барабане с проводником. С примерными характеристиками трехжильных кабелей из сшитого полиэтилена можно ознакомиться в таблице.
| Сечение жилы СПЭ кабеля напряжением 6-10 кВ, кв. мм | Продолжительные допустимые токи, А | |
|---|---|---|
| Медь | Алюминий | |
| 50 | 223 | 173 |
| 70 | 273 | 212 |
| 95 | 326 | 253 |
| 120 | 370 | 288 |
| 150 | 414 | 322 |
| 185 | 467 | 365 |
| 240 | 540 | 423 |
| 300 | 607 | 477 |
| 400 | 683 | 543 |
| 500 | 768 | 618 |
| 630 | 858 | 702 |
| 800 | – | 788 |
Важно! При поиске повреждения кабеля специальными приборами (Р5-10 и подобные) необходимо учитывать коэффициент укорочения линии. Этот показатель определяется материалом изоляции, формой жил и другими техническими характеристиками. Для кабелей из сшитого полиэтилена при расчете используют значения коэффициента от 1,5 до 1,67.
Общая информация о кабеле содержится в его маркировке. Например, АПвП — распространенный вид проводника. Расшифровка букв имеет следующий вид:
- А — материал токоведущей жилы — алюминий;
- Пв — изоляция из сшитого полиэтилена;
- П — полиэтиленовая наружная оболочка.
Обозначение силовых кабелей
Варианты конструктивного исполнения
Проводники с изоляцией из сшитого полиэтилена производятся на номинальное напряжение от 0,4 до 500 кВ. В алюминиевом исполнении токоведущие жилы обладают сечением от 35 до 800 кв. мм. Медные же образцы производятся сечением от 25 до 630 кв. мм.
СПЭ проводник обладает 1, 2 или 3 токоведущими жилами. Силовые кабели дополнительно оснащаются наружным слоем из металлической брони. Она выполняет не только защитную функцию, но и препятствует излучению помех от токоведущих жил.
Низковольтные модели имеют обычную оболочку из сшитого полиэтилена. При напряжении 10 кВ защитный слой выполняется более толстым. А при 110 кВ изоляция усилена дополнительными ребрами жесткости.
Изоляция АПвПу2г 110 кВт с ребрами жесткости
В зависимости от исполнения отличаются и противопожарные свойства. Применяемые материалы не поддерживают горение. По пожарной безопасности они соответствуют категории А или В.
Строение
Со строением СПЭ проще ознакомится на примере одножильного силового проводника. В середине находится токовод из меди или алюминия. У многожильных кабелей он бывает круглого или треугольного сечения. Далее идет полупроводящий слой. Затем мощная толстая изоляция из сшитого полиэтилена.
Следующий слой разделительный. Он изготовлен в виде ленты и наматывается на кабель при его производстве. Далее идет медный экран. Дополнительно он усиливается лентами из аналогичного металла. За ним следует влагозащитный слой, изготовленный из прорезиненной ткани или полимерной ленты. Снаружи располагается оболочка из полиэтилена или усиленного ПВХ пластика.
Дополнительная информация. Предпочтительней использовать кабели с тоководами круглого сечения. Треугольная форма имеет острые грани. Они образуют большую напряженность поля, способную повредить сшитый полиэтилен. Также нет специального инструмента для разделки проводов треугольного сечения. Поэтому приходится делать это вручную при помощи ножа.
Толщина изолирующего слоя зависит от номинального напряжения трассы и тока, на который она рассчитана. Чем выше напряжение, тем больше вероятность высоковольтного пробоя и межфазного замыкания. А чем больше ток в кабеле, тем сильнее он греется и нуждается в теплоотводе.
Классификация СПЭ кабелей
По классу номинально напряжения проводники из сшитого полиэтилена подразделяются на 3 группы:
- До 35 кВ — 1-я группа.
- 45-150 кВ — 2-я группа.
- 220 кВ и выше — 3-я группа.
По площади сечения токопроводящей жилы:
- До 1600 кв. мм — 1-я.
- 70-2000 кв. мм — 2-я.
- 400-2000 кв. мм — 3-я.
По количеству токопроводящих жил:
- 1 или 3 токовода — 1-я группа.
- 1 — 2-я и 3-я группа.
Кабель силовой с алюминиевыми жилами 10 кВт
С точки зрения материала токоведущей жилы СПЭ кабеля бывают:
- Медные.
- Алюминиевые.
По типу материала наружной оболочки:
- Полимерное покрытие.
- ПВХ пластик.
- Полиэтилен.
По типу защиты от механических повреждений:
- Бронирование стальными лентами.
- Проволокой из стали.
- Алюминиевой проволокой.
Кабель с проволочной броней
Важно! СПЭ кабели категорически запрещено испытывать постоянным напряжением. Его воздействие приводит к возникновению триингов, которые в последующем приведут к пробою изоляции. Поэтому для высоковольтных испытаний данной проводниковой продукции применяются установки переменного тока.
Особенности заземления кабельной трассы
Наружное покрытие СПЭ проводников выполнено из полупроводящего материала. Это необходимо для поиска повреждения оболочки. Однако этот факт создает некоторые сложности при заземлении.
Если к земле подключаются оба конца кабеля, то при протекании по нему тока на внешней оболочке наводится ЭДС. В результате возникает ток, циркулирующий между землей и полупроводящей оболочкой. Это приводит к лишним и нежелательным потерям активной энергии. Проблема решается разделением линии на 3 участка и транспозицией отрезков полупроводящей оболочки. Для этого выпускаются специальные транспозиционные муфты, которые позволяют выполнить отвод от оболочки отдельным высоковольтным проводом.
Транспозиционная муфта 110 кв
Практикуют и другой способ заземления экрана — подключение с одного конца. В таком случае на оставшемся свободным окончании кабеля наводится чрезмерно большое напряжение. Это требует подключения разрядников или ограничителей перенапряжения (ОПН). Их рекомендуется использовать на 6 кВ. Перед испытанием линии все ОПН придется отключать, что крайне неудобно на длинных трассах.
Трехфазные кабели
Выпускаются различные модификации трехфазных кабелей. На практике чаще всего используют изделия с отдельным экранированием каждой жилы. Дополнительно у них может быть один общий экран для всего кабеля. Такая комбинация позволяет уменьшить помехи, испускаемые во внешнюю среду.
Существует и другой способ прокладки. При нем каждая фаза укладывается отдельным кабелем. Такой метод предпочтительней для мощных проводников сечением от 240 кв. мм, ведь проще укладывать 3 тонких кабеля, чем один толстый. Раздельная прокладка трех фаз благоприятно сказывается и на пропускной способности линии. Разведенные друг от друга жилы менее подвержены перегреву и способны пропустить без разрушения больший ток.
Раздельная прокладка фаз одножильными проводниками
СПЭ обладает повышенной надежностью. Он проще переносит нагрев, токи короткого замыкания и влажную среду в траншее. Из-за отсутствия масла он невосприимчив к разности высот при прокладке. Такие достоинства позволяют добиться бесперебойности в работе и внушительного срока эксплуатации более 30 лет.
В то же время достоинства есть и с точки зрения электромонтажников. СПЭ проводник более прост в работе. Он имеет сниженный вес и меньший радиус изгиба. Эти факторы делают его более предпочтительным для монтажа, от простоты и удобства которого зависит стоимость работ.
10 технических характеристик кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена. Конструкция и состав.
Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), еще его называют кабель из вулканизированного полиэтилена, начал производиться более 20 лет назад. Сегодня такие кабеля приходят на замену кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией.
В Европе уже практически все новые линии монтируются именно из СПЭ. При этом КЛ со свинцовой броней и вовсе запрещены. Мало того, их даже нельзя оставлять в земле. При ремонте они в обязательном порядке должны быть извлечены из грунта и утилизированы.
Структура сшитого полиэтилена представляет из себя монолитную конструкцию, имеющую измененные электрические и физические характеристики обычного полиэтилена.
Например, если температура плавления обычного полиэтилена около 140 градусов, то у сшитого уже 250 градусов цельсия. Также и диэлектрическая проницаемость у нового материала в 15 раз меньше, чем у бумажно-пропитанной изоляции.
Кроме этого, СПЭ очень твердый материал. Он всего лишь на 5 единиц уступает по твердости стали.
Сшивка полиэтилена может происходить двумя способами:
-
химическим
-
радиационным – облучением жесткими гамма-лучами
Химический способ в свою очередь также делится на 2 вида:
-
пероксидная сшивка
Самый эффективный способ это облучение. Однако после такой обработки в кабеле остается большое количество остаточной радиации. Поэтому такой кабель опасен для обычной эксплуатации.
Одним из главных преимуществ пероксидной сшивки является то, что она делается при помощи катализатора – перекиси дикумила. При механической обработке, например снятии или просто распиливании изоляции у такого кабеля, сразу появляется резкий специфический запах.
Этот запах не переносят ни грызуны, ни насекомые.
При этом не боясь, что его погрызут мыши или крысы.
Изначально после сшивки, в изоляции кабеля находится метан. Поэтому его необходимо выдержать в специальной камере под давлением с температурой 70-80 градусов, чтобы удалить все газы.
Если кабель не качественный, то при монтаже муфт на КЛ из СПЭ возможны возгорания, именно из-за воздействия пламени горелки и метана выделяющегося из оболочки.
При производстве продукции особое внимание уделяется сверхвысокой чистоте полиэтилена. Допускается наличие примесей размером в 5 кубических микрон на 1см3. Это примерно как поместить один теннисный мячик в большом спортзале.
По конструкции кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена чем-то напоминают кабели с отдельно освинцованными жилами. Например БМПИ до 35кв: 
Здесь присутствует токоведущая жила круглой формы, на которую нанесен изолирующий слой. А поверх этого слоя идут дополнительные защитные слои.
Ранее, для высокого напряжения использовались и используются маслонаполненные кабели:
-
и высокого давления
Однако затраты на эксплуатацию таких сетей очень большие. Практически за 10 лет работы требуется затратить столько же денег, сколько стоит сама кабельная линия.
Конструкция кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена единообразна для всех напряжений 6-10-35-110кв до 500кв включительно. Разница заключается в толщине основной изоляции.
Кабели 6–10 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена. Требования к прокладке
В настоящее время в электрические сети среднего напряжения различного назначения всё шире внедряются силовые кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE, СПЭ). Применение в кабелях такой изоляции имеет определенные преимущества по сравнению с бумажно-пропитанной изоляцией. К этим преимуществам следует прежде всего отнести более высокие значения пропускной способности, сниженные себестоимость изделия и эксплуатационные затраты.
Немаловажным преимуществом является также и отсутствие жидких компонентов в конструкции кабелей, что не накладывает дополнительных требований по перепаду высот вдоль трассы их прокладки.
Надежная эксплуатация этих кабелей зависит в том числе и от условий их прокладки. Именно способы прокладки в большой мере определяют тепловой режим эксплуатации кабелей, а, следовательно, и надежность как самого кабеля, так и электропитания потребителей.
Вместе с тем проектирующими организациями уделяется недостаточное внимание условиям прокладки кабелей с изоляцией из СПЭ, что в ряде случаев приводит к перегреву и даже к возгоранию кабелей в нормальном эксплуатационном режиме. Этот вопрос на страницах нашего журнала рассматривают ученые из Новосибирска.
Кира Кадомская,
д.т.н., профессор
Юрий Лавров,
Семен Кандаков,
Новосибирский государственный технический университет
Наиболее распространенными в сетях 6–10 кВ в настоящее время являются кабели с СПЭ-изоляцией (более часто их называют кабелями с пластмассовой изоляцией (КПИ)) в однофазном исполнении (рис. 1).
Такое исполнение конструкции кабеля обусловлено требуемыми большими строительными длинами, легкостью монтажа, а также возможностью выполнения кабелей с большими номинальными сечениями жилы. Однофазная конструкция КПИ накладывает определенные ограничения на способы их прокладки в отличие от кабелей традиционных трехфазных конструкций с бумажно-пропитанной изоляцией. Например, в [1] оговариваются допустимые температурные условия эксплуатации кабеля при различных способах его прокладки, а в [2,3] подчеркиваются особенности прокладки КПИ в местах, требующих их механической защиты с помощью труб: при пересечении инженерных сооружений, естественных препятствий и т.п.
Невыполнение регламента прокладки КПИ в этих случаях может привести по крайней мере к двум негативным явлениям: к термическому разрушению кабеля при его эксплуатации в номинальном режиме либо локальному снижению электрической прочности СПЭ-изоляции на участке кабеля, заключенного в трубу.
Деградация CПЭ-изоляции при комбинированном воздействии электрического и теплового полей больше сказывается на снижении электрической прочности СПЭ при высокочастотных импульсных перенапряжениях, которые, например, могут инициировать вакуумные выключатели. Таким образом, неправильное проектирование прокладки КПИ однофазного исполнения на «особых участках» может с течением времени спровоцировать аварийную ситуацию, связанную с тепловым разрушением кабеля или его электрическим пробоем.
О тепловом режиме эксплуатации кабелей
Перегрев кабеля может быть вызван выделением тепла как внутри конструкции кабеля, так и в окружающем его пространстве. Источником теплового поля внутри и снаружи кабеля являются электрические токи, протекающие по всем металлическим элементам конструкции: по жиле кабеля и экрану из медных проволок.
Следует отметить, что в ряде проектов на определенных участках кабельной трассы (зачастую под дорогами) предполагается пофазная прокладка кабелей в металлических трубах. При такой прокладке дополнительным источником тепла являются токи Фуко, протекающие по металлической трубе. Так как длина защитных стальных труб обычно на порядок и более меньше общей длины кабельной линии, то при расчете токов в экранах можно с большой степенью точности пренебречь наличием стальной трубы. Проведенные расчеты подтвердили это предположение (рис. 2).
Конструкция кабеля с СПЭ-изоляцией однофазного исполнения
Направления токов в металлических элементах конструкции при пофазной прокладке кабеля в трубе
Токи в экранах кабелей в общем случае прокладки трех фаз кабеля
Рассмотрим общий случай прокладки трех фаз кабельной линии, экраны которых заземляются по концам его строительных участков (рис. 3). Расчеты производились как с помощью аналитической методики, основанной на анализе электромагнитного поля в соответствующих электрических схемах, так и на основе численного анализа поля с помощью векторного метода конечных элементов (ВМКЭ). При использовании численного метода использовалось понятие векторного магнитного потенциала, описывающего распределение магнитного поля в проводящей среде и в диэлектрике.
На рис. 4 приведены зависимости отношений токов в экранах к токам в жилах от расстояния между фазами кабеля при горизонтальной прокладке трех фаз в грунте. Рассмотрен кабель 10 кВ фирмы Nexans с изоляцией из сшитого полиэтилена типа N2XSY10 1•500. Токопроводящая жила и экран выполнены из меди. Сечение токопроводящей жилы 500 мм 2 , сечение экрана 35 мм 2 , номинальный ток при прокладке в земле 745 А, толщина изоляции по жиле – 4 мм, толщина ПВХ оболочки – 2,5 мм. Внешний диаметр кабеля – 45 мм. Заглубление центров фаз кабелей – 0,7 м.
Этот и аналогичные расчеты показали, что токи в экранах кабелей однофазного исполнения могут составлять значительную величину – начиная с 10–15% от тока в жиле при расположении фаз кабеля в непосредственной близости друг от друга и до 40–50% при значительном удалении фаз. Следовательно, при пофазной прокладке фаз в стальной трубе токи в экранах являются существенным дополнительным источником тепла.
Заземление экранов по концам строительного участка КЛ
Зависимость отношения токов в экранах к токам в жилах от расстояния между центрами фаз
Тепловыделение в стальной трубе
Произведенные расчеты показали, что при прокладке стальной трубы в грунте вихревые токи вследствие существенно большей проводимости трубы, выполненной из конструкционной стали (107См/м), замыкаются лишь по самой трубе. Тепловыделение в ней, определенное с помощью численного расчета теплового поля от вихревых токов при прокладке фазы кабеля с параметрами, указанными выше, и номинальном токе в нем составило 129 Вт/м.
Распределение температуры в плоскости сечения кабеля, проложенного в стальной трубе
При решении уравнения теплопроводности в рассматриваемой системе (однофазный кабель в трубе) были приняты следующие правомочные допущения:
— поверхность земли принята изотермической при заданной температуре,
— на границе расчетной области тепловой поток принят равным нолю,
-на границах сред с различными значениями коэффициента теплопроводности принималось условие непрерывности температурного поля (T1 = T2).
При проведении расчетов учитывались температурные зависимости теплофизической теплопроводности воздуха и электропроводности медной жилы и экрана. Распределение температуры в плоскости сечения конструкции приведено на рис. 5.
Распределение температуры в плоскости сечения фазы кабеля, проложенной в металлической трубе
Последствие прокладки фазы кабеля с пластмассовой изоляцией в стальной трубе
Температурное поле в сечении конструкции при прокладке трех фаз кабеля в стальной трубе
Из рисунка видно, что температура жилы в рассматриваемой конструкции составляет величину порядка 150 О С, что значительно выше длительно допустимой температуры нагрева изоляции из сшитого полиэтилена (90ºС).
Правомочность приведенных результатов подтверждается непосредственными измерениями температуры трубы при повреждении кабеля длиной 110 м, связывающего генераторы теплоэлектростанции с КРУ (длина стальных труб с проложенными под дорогой пофазно кабелями составляла 13 м). При этих измерениях температура стальной трубы оказалась равной 140–145 О С. На рис. 6 приведена фотография поврежденной фазы кабеля.
Избежать повреждения кабеля, проложенного пофазно в стальной трубе, можно, нагрузив его не более чем на 50–60% от номинального тока. Очевидно, что такая недогрузка кабелей вряд ли допустима.
Одной из возможных мер уменьшения рабочей температуры кабелей при прокладке их в стальных трубах является расположение всех трех фаз вплотную в вершинах правильного треугольника в общей стальной трубе.
Распределение температурного поля при прокладке трех фаз, расположенных в стальной трубе в вершинах правильного треугольника, приведено на рис. 7. Из рисунка видно, что при такой прокладке температура наиболее нагретой жилы составила 85 О C, что не превышает допустимого значения.
Можно заметить, что в наихудших условиях с точки зрения температуры находится верхняя фаза (фаза А на рис. 7), так как через неё проходит тепловой поток от нижних фаз.
1. Пофазная прокладка кабелей среднего напряжения в стальных трубах недопустима из-за появления дополнительного источника тепла в виде вихревых токов в стальной трубе, что приводит к повышению температуры в конструкции, существенно превышающей допустимую.
2. Снизить тепловыделение в стальной трубе можно путем прокладки трех фаз однофазных кабелей вплотную, в вершинах правильного треугольника в общей стальной трубе. Тепловыделение в трубе при этом становится соизмеримым с тепловыделением в жиле и экране кабеля, а максимальная рабочая температура не превышает предельно допустимых значений.
3. Если это не требуется по условиям механической прочности, то следует по возможности избегать прокладки кабелей в трубах из ферромагнитных материалов, а применять отрезки неметаллических труб (например, асбоцементные, керамические, пластмассовые или из иного немагнитного материала).
1. Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 10, 20, 35 кВ. Технические условия. ТУ 16.К71-335-2004. (ОАО ВНИИКП).
2. Инструкция по прокладке кабелей силовых с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 10, 20 и 35 кВ. RUKAB/ID 23-2-019 (ABB Москабель).
3. Инструкция. Прокладка силовых кабелей на напряжение 10 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена. ИМ СК-20-03 (Камкабель).