Руководство по выбору кабеля на 35 кВ: конструкции из сшитого полиэтилена, допустимые нагрузки и советы при покупке.

Выбор кабеля 35 кВ для новой фидерной подстанции или промышленной распределительной линии — это решение, которое инженерам редко приходится принимать дважды. Кабель будет проводить ток повреждения, видеть тепло почвы и оставаться в эксплуатации в течение десятилетий. Правильный подход заключается в том, чтобы сначала определить три вещи: напряжение системы, требуемую допустимую нагрузку по току при фактическом методе установки и термический рейтинг короткого замыкания. После того, как они зафиксированы, выбор проводника, изоляции, металлического экрана и внешней оболочки следует из короткого списка практических вариантов. Для большинства проектов напряжением 35 кВ экономичным и надежным ответом является кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, металлическим экранирующим слоем и прочной оболочкой, адаптированной к почве или условиям коридора.

Что означает «кабель 35 кВ» с точки зрения проектирования

На паспортной табличке кабель 35 кВ обычно обозначается его номинальным напряжением U0/U, а не только номинальным напряжением системы. В трехфазной системе напряжением 35 кВ номинал кабеля должен составлять 26/35 кВ. Это означает, что номинальное напряжение между проводником и землей составляет 26 кВ, а номинальное напряжение между фазами — 35 кВ. Максимальное рабочее напряжение оборудования для этого класса составляет 40,5 кВ, на этом основаны значения толщины изоляции и электрического расстояния в стандарте. И IEC 60502-2, и GB/T 12706.2 следуют одной и той же логике.

Снаружи кабель на 35 кВ состоит из жилы, полупроводникового жильного экрана, изоляции из сшитого полиэтилена, полупроводникового изоляционного экрана, металлического экрана и внешней оболочки. Сшитый полиэтилен из сшитого полиэтилена является отраслевым стандартом, поскольку он выдерживает более высокие рабочие температуры, чем ПВХ. При постоянной нагрузке допускается температура проводника 90°C, а кратковременные аварийные перегрузки до 130°C.

Силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение от 3,6/6 кВ до 26/35 кВ Этот кабель среднего и высокого напряжения имеет изоляцию из сшитого полиэтилена, обеспечивающую работу при температуре 90°C и устойчивость к короткому замыканию до 250°C. Он подходит для подземной, траншейной, туннельной или надземной установки, обеспечивая безопасную и надежную передачу энергии. Посмотреть продукт →

Проводник, изоляция, экран и оболочка: четыре важных решения

• Материал проводника: выбирайте медь, когда пространство ограничено, когда трасса кабеля коротка или когда требуется максимальная тепловая эффективность. Выбирайте алюминий на длинных подвесных или подземных маршрутах, где основными факторами являются стоимость и вес. Оба соответствуют требованиям к многожильным проводникам класса 2 согласно стандарту IEC 60228.
• Изоляционный состав: XLPE является стандартом для 26/35 кВ. Типичная номинальная толщина изоляции для этого класса напряжения составляет около 10,5 мм, в зависимости от стандартного издания и требований к короткому замыканию.
• Металлический экран: медная лента или экран из медной проволоки. Сечение экрана должно быть достаточно большим, чтобы выдерживать одиночный ток замыкания на землю в течение времени отключения защиты. Экраны из медной ленты подходят для проводников меньшего размера и более низких уровней повреждений; Экраны из медной проволоки предпочтительны для проводников большего диаметра и более высоких токов повреждения.
• Внешняя оболочка: ПВХ стабилен на воздухе, легко заделывается и хорошо работает в помещении. PE обеспечивает лучшую водостойкость во влажной почве. В местах, подверженных термитам или грызунам, добавьте специальный защитный состав или используйте конструкцию, включающую дополнительный защитный слой.

Не рассматривайте экран как дополнительную опцию. В кабеле напряжением 35 кВ экран является частью системы безопасности. По нему проходит емкостный зарядный ток и, в случае неисправности, значительный ток повреждения, пока не сработает защита. Слишком маленький экран прожжет изоляцию и создаст вторую точку повреждения.

Допустимая нагрузка в реальных условиях установки

Номинальный ток, указанный на паспортной табличке, обычно основан на идеальных условиях. Реальные проекты предусматривают температуру окружающей среды выше 30°C, наличие нескольких параллельных кабелей, солнечное излучение или почву с высоким термическим сопротивлением. Термическое сопротивление грунта, выраженное в К·м/Вт, является важнейшей величиной. Сухая, уплотненная засыпка со значением около 1,0 К·м/Вт является стандартным предположением, но песчаная или сухая почва может достигать гораздо более высоких значений.

Когда кабели прокладываются в воздуховодах или в виде нескольких параллельных участков, токовая нагрузка падает еще больше. Снижение номинальных характеристик зависит от расстояния между воздуховодами, влажности почвы и количества нагруженных контуров. На длинных маршрутах падение напряжения становится еще одним контролирующим фактором. Кабель 26/35 кВ имеет удельное сопротивление на километр, поэтому выбранный размер должен удовлетворять как падению напряжения, так и термической устойчивости при коротком замыкании, а не только длительному току.

Типичные применения кабелей 35 кВ

• Фидеры подстанций и вводы трансформаторов в городских распределительных сетях.
• Промышленные предприятия и шахты, где кабель 35 кВ соединяет распределительное устройство с распределительными трансформаторами.
• Коллекторы возобновляемой энергии на фотоэлектрических и ветряных подстанциях, где кабельные трассы проходят от инвертора или трансформатора к центральной подстанции.
• Воздушные распределительные линии, в которых изолированный кабель на 35 кВ установлен на опорах или стойках для уменьшения просветов и повышения общественной безопасности.

В воздушном изолированном кабеле 35 кВ на напряжение 26/35 кВ изоляция рассчитана на то же напряжение системы, что и подземный вариант. Конструкция оптимизирована для подвесной установки с меньшими радиусами изгиба и упрощенными заделками, что делает ее практичным выбором для многолюдных коридоров.

Воздушный изолированный кабель для воздушных линий напряжением от 1 кВ до 35 кВ Этот кабель, предназначенный для воздушного распределения в людных коридорах, имеет малый радиус изгиба и упрощенную заделку для систем 26/35 кВ. Он поддерживает различные изоляционные материалы и соответствует стандартам Великобритании. Посмотреть продукт →

Критерии закупки и приемки для защиты вашего проекта

Купить кабель 35 кВ – это не то же самое, что купить низковольтные провода. Владелец проекта должен указать стандарт, толщину изоляции, класс проводника и расположение экрана. Поставщик должен предоставить отчет о типовых испытаниях, протоколы плановых испытаний и образец кабеля. Плановые испытания должны включать измерение частичных разрядов, испытание на устойчивость к переменному напряжению и измерение сопротивления изоляции на заводе. Пределы частичного разряда для кабелей из сшитого полиэтилена обычно выражаются в пикокулонах при определенном испытательном напряжении, и это число указывается в заказе на поставку.

На месте проверьте длину барабана, уплотнение конца кабеля и серийные номера. Сравните измеренные сопротивление, емкость и толщину экрана проводника с утвержденными чертежами. Для крупных проектов перед отправкой требуется проверка стороннего свидетеля.

Полезным практическим справочником для того, чтобы разобраться в уровнях напряжения, типах кабелей и правилах применения, является сайт руководство по выбору высоковольтного кабеля .

Четыре распространенные ошибки при использовании кабелей 35 кВ, которых следует избегать

1. С учетом рейтинга короткого замыкания экрана. Ток экрана при однофазном замыкании может быть значительным. Если медная лента или проволочный экран слишком малы, экран сгорит до того, как защита устранит неисправность.
2. Использование таблицы токовой нагрузки при длительной нагрузке из низшего класса напряжения для кабеля 35 кВ. Толщина изоляции влияет на рассеивание тепла и, следовательно, на токовую нагрузку. Всегда используйте правильную таблицу классов напряжения и правильные условия установки.
3. Игнорирование термического сопротивления грунта в коридоре укладки. Сухая песчаная почва имеет гораздо более высокое термическое сопротивление, чем влажная глина, поэтому кабель, рассчитанный на воздух, может ухудшиться на 10–20%, если он закопан в том же месте.
4. Приемка кабельных барабанов, поставляемых с поврежденными концами, допускающими попадание влаги. Влага ухудшает изоляцию и может вызвать проблемы с частичным разрядом после включения кабеля.

Найдите время, чтобы записать напряжение системы, минимальный размер проводника в зависимости от потока нагрузки, ток короткого замыкания, доступный на кабельных наконечниках, и фактический маршрут прокладки. Держите эту одностраничную техническую основу перед поставщиком и руководителем проекта. Это избавит вас от дорогостоящих переделок и от кабеля, который на бумаге выглядит нормально, но выходит из строя при первом же случае неисправности.