Общие сведения о кабелях высокого напряжения
О СОЗДАНИИ КАБЕЛЕЙ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
В качестве электрической изоляции кабелей высокого напряжения получила наибольшее распространение пропитанная бумажная изоляция, работающая под постоянным избыточным давлением изоляционного масла. Применение избыточного давления масла предотвращает возникновение пустот в структуре изоляции при изменениях температуры, повышает электрическую прочность и технический ресурс изоляции за счет отсутствия разрушающих частичных разрядов при рабочих напряженностях электрического поля. В СССР первый маслонаполненный кабель был разработан и изготовлен в 1930—1931 гг. на заводе «Севкабель».
В 1932—1937 гг. были сооружены и испытаны опытные маслонаполненные кабельные линии на напряжение 110 кВ. В 1937 г. в Москве было начато строительство таких линий, успешно работающих по настоящее время [1]. Следующая ступень в развитии кабелей высокого напряжения была достигнута путем применения повышенных давлений. Использование повышенного давления масла в маслонаполненных кабелях увеличило электрическую прочность изоляции и дало возможность разработать кабели переменного тока на напряжение 500 кВ.
Применение повышенных давлений потребовало увеличения прочности защитных покровов. Наряду с усилением свинцовых оболочек медными лентами была предложена новая конструкция кабеля в стальном трубопроводе. В СССР разработка кабелей в стальных трубах с маслом под давлением производилась ВНИИКП совместно с заводами «Москабель» и «Севкабель».
С 1963 г. изготовление маслонаполненных кабелей начато на Камском кабельном заводе, который изготовляет кабели на напряжение 110—500 кВ различных типов и маркоразмеров. В 1965—1980 гг. на заводе выполнен комплекс работ то расширению ассортимента маслонаполненных кабелей, повышению номинальных напряжений и уровня технико-эксплуатационных и экономических показателей. Разработаны конструкции и освоено производство кабелей на напряжение 110 кВ в алюминиевой гладкой или гофрированной оболочке, кабелей на напряжение 150 кВ в свинцовой или алюминиевой гофрированной оболочке, серии кабелей на напряжение 220, 380 и 500 кВ высокого давления и выполнен ряд других работ.
Ранее отдельные кабели изготовлялись по техническим условиям, а начиная со второго полугодия 1979 г. все типы и маркоразмеры маслонаполненных кабелей изготовляются по ГОСТ 16441—78. Для сооружения маслонаполненных кабельных линий могут поставляться кабели на напряжение 110, 150, 220, 330, 380 и 500 кВ всех типов и маркоразмеров, предусмотренных в данном ГОСТ, за исключением кабелей 220 кВ в алюминиевой гофрированной оболочке.
КЛАССИФИКАЦИЯ КАБЕЛЕЙ ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Кабели высокого напряжения предназначены для трехфазных систем с заземленной нейтралью, с прямой связью кабельных линий с воздушными линиями электропередачи или без нее.
Отличительной особенностью маслонаполненных кабелей высокого напряжения является применение избыточного давления изоляционного масла при стационарных и переходных тепловых режимах работы. По значению избыточного давления кабели подразделяются на два класса— кабели низкого и высокого давления. Давление определяет конструктивное исполнение кабелей. В СССР кабели низкого давления выполняются в одножильном исполнении с центральным масляным каналом и в герметизирующих оболочках из свинца или алюминия. Кабели высокого давления в составе трех фаз прокладываются в стальном трубопроводе.
В настоящее время в нашей стране применяются следующие типы кабелей высокого напряжения:
кабели низкого давления в свинцовой оболочке, работающие при длительно допустимом давлении до 0,098 МПа (1 кгс/см2); изготовлялись до 1960 г. и не имеют упрочняющего покрова по свинцовой оболочке;
кабели низкого давления в свинцовой оболочке с упрочняющим покровом, работающие при длительно допустимом давлении от 0,0245 до 0,294 МПа, или в алюминиевой оболочке, работающие при длительно допустимом давлении от 0,0245 до 0,49 МПа; кабели высокого давления в стальной трубе с маслом,\ работающие при длительно допустимом давлении от 1,08 до 1,57 МПа;
кабели с пластмассовой изоляцией на напряжение 110 кВ. При переходных тепловых процессах избыточное давление масла должно быть в
пределах 0,0149—0,590 МПа для кабелей в свинцовой
оболочке, 0,0149—0,98 МПа для кабелей в алюминиевой
оболочке, 0,98—1,76 МПа для кабелей высокого давления в стальном трубопроводе.
До настоящего времени в нашей стране кабели низкого давления изготовлялись на напряжение 110, 150 и 220 кВ, а кабели высокого давления — на 110, 220, 330, 380 и 500 кВ. Опыт многолетней эксплуатации, достигающий 35—45 лет по кабелям низкого давления, 25—30 лет по кабелям высокого давления, показал, что маслонаполненные кабели имеют высокие показатели надежности. Определялись области преимущественного применения кабелей. Для сооружения кабельных линий на напряжение 110 кВ в нашей стране в основном применяются кабели низкого давления (около 95% общего количества кабелей на данный класс напряжения). Кабели на напряжение 110 кВ высокого давления применяются в отдельных случаях и в зависимости от конкретных условий (при прокладке через водоемы, наличии значительной разности уровней линий и пр.).
Для сооружения кабельных линий 150 кВ до настоящего времени применялись только кабели низкого давления в свинцовой или алюминиевой гофрированной оболочке.
В кабельных линиях на напряжение 220 кВ в городах применяются кабели низкого и высокого давления. Глубокие вводы электроэнергии в города осуществляются в основном кабелями высокого давления, и длина кабельных линий при этом составляет до 15 км. Кабельные линии для электроснабжения промышленных предприятий преимущественно сооружаются с использованием кабеля низкого давления. На сооружении кабельных линий 220 кВ для вывода мощности от энергоблоков ГЭС или при передаваемой мощности 300—400 MB-А, а также при напряжении кабельных линий 330 кВ и выше применяются кабели высокого давления. Кабели данного типа применены на восьми ГЭС страны.
Таблица 1.1
Примечание. К марке кабеля, пропитанного синтетическим маслом, добавляется букве ,с“,
Рис. 1.1. Кабели маслонаполненные низкого давления на напряжение 110 кВ марки МНСК 1X1500 мм2 (а), МНСК 1X400 мм2 (б), МНСШв 1X800 мм2 (в) и МНАШву 1X150 мм2 (г)
Рис. 1.2. Кабель маслонаполненный высокого давления на напряжение 110 кВ марки МВДТ 3X400 мм2
Имеется положительный опыт применения кабелей 220 кВ с центральным маслопроводящим каналом в свинцовой оболочке для вывода мощности от энергоблоков ГЭС до ОРУ.
Марки маслонаполненных кабелей низкого и высокого давления приведены в табл. 1.1.
На рис. 1.1 представлен общий вид кабелей низкого давления различных марок и маркоразмеров. Общий вид кабеля высокого давления в стальном трубопроводе представлен на рис. 1.2.
