Выбор номинального напряжения кабелей 6-35 кВ

Высоковольтный кабель
Высоковольтный кабель

Номинальное напряжение кабеля должно соответствовать эксплуатационному режиму системы, в которой он используется.

Классификация систем электроснабжения в зависимости от продолжительности однофазного замыкания на землю

Согласно стандартов IEC 60183 и IEC 60502-2 все системы электроснабжения разделяются на три категории в зависимости от времени, в течение которого система может работать в условиях однофазного замыкания на землю.

– категория A: эта категория включает те системы, в которых любой фазный проводник, который находится в соприкосновении с землей, или с заземленным проводником, отсоединяется от системы за время менее одной минуты;

– категория B: эта категория включает те системы, которые в течение короткого времени могут эксплуатироваться с одной заземленной фазой. Cогласно IEC 60183, это время не должно превышать одного часа. Однако для кабелей, соответсвующих стандарту IEC 60502-2, может допускаться и более длительный период работы кабелей в режиме однофазного замыкания на землю, но в любом случае не превышающий 8-ми часов. Полная продолжительность коротких замыканий за год не должна превышать 125 часов;

– категория C: эта категория включает все системы, которые не относятся к категориям A и В.

ПРИМЕЧАНИЕ. Необходимо понимать, что в системе, в которой замыкания на землю не устраняются автоматически в короткое время, дополнительные нагрузки на изоляцию кабеля приводят к сокращению срока службы кабеля. Если можно ожидать, что в системе будут часто случаться замыкания на землю, желательно классифицировать систему как принадлежащую к категории C.

Напряжения, относящиеся к кабелю и его аксессуарам

Напряжение силового кабеля обозначается как U0 / U (Um) для обеспечения совместимости с распределительным устройством и трансформаторами [1]

Номинальные напряжения U0 / U (Um) кабелей, которые рассматриваются в стандарте [2] следующие:

U0 / U (Um) = 3,6/6 (7,2) – 6/10 (12) – 8,7/15 (17,5) – 12/20 (24) – 18/30 (36) кВ.

ПРИМЕЧАНИЕ. Указанные выше напряжения являются правильными обозначениями, хотя в некоторых странах используются другие обозначения, например 3,5/6 – 5,8/10 – 11,5/20 – 17,3/30 кВ.

Символы, применяемые в обозначении напряжения кабелей U0 / U (Um):

U0 — номинальное напряжение промышленной частоты между проводником и землей или металлическим экраном, используемом в конструкции кабеля;

U — номинальное напряжение промышленной частоты между проводниками, использующимися в конструкции кабеля;

Um — максимальное напряжение промышленной частоты между любыми двумя проводниками, для которых предназначены кабели и аксессуары. Это самое высокое напряжение, которое может поддерживаться в нормальных рабочих условиях в любое время и в любой точке системы (исключая временные колебания напряжения из-за неисправности и внезапного отключения больших нагрузок).

Значения U0, рекомендованные для кабеля, который предполагается использовать в трехфазной системе, приводятся в Таблице 1 [2].

Таблица 1 – Рекомендованные номинальные напряжения кабеля U0

Номинальное линейное напряжение в системе Uc, кВ Самое высокое напряжение в
системе (Um), кВ
Номинальное напряжение кабеля (U0), кВ
Категории A и B Категория C
6 7,2 3,6 6,0
10 12,0 6,0 8,7
15 17,5 8,7 12,0
20 24,0 12,0 18,0
30 36,0 18,0

Испытание изоляции кабеля повышенным напряжением

Согласно IEC 60502-2 предусматриваются контрольное испытание кабеля повышенным напряжением Приведем выдержки из стандарта касающиеся контрольного испытания кабеля повышенным напряжением

16.4.1 Общие положения

Испытание повышенным напряжением должно проводиться при температуре окружающей среды с использованием переменного напряжения промышленной частоты.

16.4.2 Процедура испытания одножильных кабелей

В случае одножильных кабелей испытательное напряжение должно прилагаться в течение 5 минут между проводником и металлическим экраном.

16.4.3 Процедура испытания трехжильных кабелей

В случае трехжильных кабелей с индивидуально экранированными жилами испытательное напряжение должно прилагаться в течение 5 минут между каждым проводником и металлическим слоем.

В случае трехжильных кабелей без индивидуально экранированных жил испытательное напряжение должно прилагаться в течение 5 минут по очереди между каждым изолированным проводником и всеми другими проводниками и общими металлическими слоями.

Трехжильные кабели могут испытываться одновременно при использовании трехфазного трансформатора.

16.4.4 Испытательное напряжение

Испытательное напряжение должно иметь величину 3,5 U0. Величины однофазного испытательного напряжения для стандартных номинальных напряжений даны в Таблице 11.

Таблица 11 – Напряжения для контрольных испытаний

Номинальное напряжение U0, кВ3,668,71218
Испытательное напряжение, кВ12,52130,54263

Если, в случае трехжильных кабелей, испытание напряжением выполняется с использованием трехфазного трансформатора, то испытательное напряжение между фазами должно быть в 1,73 раза больше величин, указанных в таблице. Во всех случаях испытательное напряжение должно постепенно увеличиваться до указанной величины.

Выводы

Напряжение кабеля прежде всего следует выбирать по максимальному напряжению в системе. Максимальное напряжение, на которое рассчитан кабель, должно быть больше или равно максимальному напряжению системы

Um.каб ≥ Um.сети

Далее следует понять режим работы сети. Если сеть работает с изолированной нейтралью (как большинство сетей напряжением 6-35 кВ), то необходимо определить продолжительность времени, в течение которого система может работать в режиме однофазного замыкания на землю.

Далее по таблице 1 выбирается U0 кабеля, соответствующее режиму работу сети. Если сеть по режиму работы относится к категории С, значит необходим кабель с повышенным значением U0. Объясняется это тем, что в режиме однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью напряжение между заземленными частями оборудования (экраном) и неповрежденными фазами становится равным линейному напряжению сети

U0.сети.авар.р = Uл.сети

Если для сети категории С применить кабель со значением U0 как для сетей категории А и В, мгновенного пробоя изоляции кабеля при однофазном замыкании на землю не произойдет (при отсутствии опасных перенапряжений). Однако срок службы такого кабеля сокращается.

Что касается кабелей на номинальное напряжение 35 кВ, то, к сожалению, в стандартах IEC 60183 и IEC 60502-2 они не описаны. Но подход к их выбору должен оставаться таким же.

Литература

  1. IEC 60183 руководство по выбору высоковольтных кабелей переменного тока
  2. IEC 60502-2. Редакция 2.0 2005-03. Силовые кабели с экструдированной изоляцией и арматура на номинальное напряжение от 1 кВ (Um = 1.2 кВ) до 30 кВ (Um = 36 кВ) Часть 2: Кабели на номинальное напряжение от 6 кВ (Um = 7.2 кВ) до 30 кВ (Um = 36 кВ)

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *