Кабельные маслонаполненные линии 110-500 кВ высокого давления - Электрические характеристики кабелей

Качество изготовления кабелей и их соответствие требованиям ГОСТ или техническим условиям тщательно контролируется на заводе-изготовителе. Проверяются размеры конструктивных элементов кабеля и проводятся электрические заводские испытания, что позволяет следить за соблюдением технологии изготовления и принимать своевременные меры по устранению обнаруженных недостатков, обеспечивая высокое качество и надежность кабельных линий в условиях эксплуатации.
Электрическое сопротивление жилы кабеля постоянному току, пересчитанное на 1 мм² номинального сечения, 1 м длины и температуру 20 "С, должно быть не более 0,01790 Ом. Фактически электрическое сопротивление токопроводящих жил строительных длин кабелей высокого давления составляет 0,01583—0,01770 Ом.
Перед отгрузкой кабеля на место монтажа производятся электрические контрольные (сдаточные) испытания на всех строительных длинах. Строительная длина кабеля должна выдержать испытание переменным напряжением частотой 50 Гц в течение 15 мин. кабели 110 кВ — испытательное напряжение 0,9 U0 кВ; 220 кВ — 0,7 U0, 330 кВ — 0,65 U0; 380 кВ — 0,6 U0 и 500 кВ — 0,5 Ua, где U0 — переменное напряжение частотой 50 Гц между жилой и оболочкой кабеля при номинальном междуфазиом напряжении. Кроме того, для кабелей 110—500 кВ нормируются тангенс угла диэлектрических потерь и его приращение, являющиеся показателями качества изоляции кабелей.
Диэлектрическими потерями называют потери, вызванные рассеиванием энергии в диэлектрике (изоляции кабеля) под действием приложенного к нему переменного напряжения. Углом диэлектрических потерь называют дополняющий до 90° угол б сдвига фаз между током и напряжением в емкостной цепи. Известно, что в электрической цепи с идеальной изоляцией вектор тока опережает вектор напряжения на угол 90° и дополнительный угол при этом равен нулю. Чем больше энергии будет переходить в тепло в испытываемой изоляции, тем больше будет значение угла б и тем хуже качество изоляции.
На каждую строительную длину заполняется паспорт, в котором указываются электрические характеристики кабеля.

Допустимые токовые нагрузки на кабельные линии.

В процессе эксплуатации жилы кабелей не должны нагреваться выше установленных предельных значений температуры при всех возможных режимах работы. Если это требование не будет выполнено, бумажно-масляная изоляция кабеля при нагреве станет быстро стареть, ее электрические и механические свойства ухудшатся и надежность кабеля понизится.
Допустимая температура нагрева жилы маслонаполненного кабеля высокого давления приведена в табл. 4.
В высоковольтных кабелях высокого давления переменного тока источниками тепла являются потери в токопроводящей жиле, диэлектрике (изоляции), а также в металлических экранах и стальном трубопроводе кабельной линии.
Допустимая токовая нагрузка кабеля высокого давления определяется расчетным путем. В формулу входят: допустимая температура нагрева жилы, температура окружающей среды, тепловое сопротивление изоляции фазы кабеля, тепловое сопротивление зоны масла от металлического экрана поверх изоляции кабеля до трубопровода, тепловое сопротивление антикоррозионного защитного покрова трубопровода и тепловое сопротивление среды, окружающей трубопровод, а также потери в токопроводящей жиле, диэлектрические потери в изоляции фазы, потери в металлическом экране изоляции фазы и потери в стальном трубопроводе. Расчеты выполняются для фазы, имеющей наиболее высокую температуру жилы, т.е. для верхней при расположении фаз по треугольнику с вершиной в верхнем положении.
Таблица 4

Таблица 5

Таблица 6

Экспериментальное изучение нагревания кабелей в стальном трубопроводе показало, что при расположении фаз по треугольнику с вершиной в верхнем положении температура токопроводящих жил кабелей как средняя (для трех кабелей), так и максимальная (для верхнего кабеля) несколько больше, чем при расположении фаз по треугольнику с вершиной вниз.
Допустимые токовые нагрузки кабелей высокого давления 110— 220 кВ приведены в табл. 5, 6.
При расчете взаимного теплового влияния расстояние между центрами параллельных линий высокого давления, проложенных в земле, было принято равным 800 мм, при прокладке кабелей в воздухе влияние параллельных линий не учитывалось. Температура земли была принята равной +15°С, воздуха +25 °С, жилы кабеля, проложенного в земле, +70 °С, жилы кабеля 110 кВ, проложенного в воздухе, +80 "С.
В табл. 5, 6 даны допустимые нагрузки на линии высокого давления, проложенные в земле при естественном и искусственном охлаждении кабелей. Искусственное охлаждение осуществлялось с помощью продольной циркуляции масла со скоростью 0,1 м/с на участках различной длины; р — удельное тепловое сопротивление грунта, К-м/Вт; Л'и — коэффициент заполнения суточного графика нагрузки.
В качестве искусственного грунта для засыпки кабелей в траншее по рекомендации ВНИИКП следует применять смесь гравия (размер частиц 5—10 мм) и песка (размер частиц до 2,0 мм) в соотношении 1 : 1 (по объему). Удельное тепловое сопротивление искусственного грунта в высушенном состоянии не более (в зависимости от минерального состава фракций) 1,0—1,5 К м/Вт (однородный по крупности песок имеет в сухом состоянии р1|Г=2,5-и 4-3,5 К-м/Вт).
Необходимый размер засыпки не менее 600X600 мм (в поперечном сечении), кабель должен располагаться в центре засыпки.
По кабельным линиям 500 кВ (кабель 3X625 мм²), проложенным в воздухе, может передаваться мощность 630 MB А [4].