Что такое транспозиция экранов кабелей

Тема: Как выполняется транспозиция экранов кабелей из сшитого полиэтилена?

Опции темы

Отображение

Как выполняется транспозиция экранов кабелей из сшитого полиэтилена?

В проекте заказчик просит проложить кабели из сшитого полиэтилена. Экран рассчитал, а вот с транспозицией никак не разберусь. В каких случаях она нужна, а где достаточно простого заземления экрана с двух сторон? В доступных в сети материалах сказано что, заземление экрана с двух сторон применимо при небольших длинах КЛ. 500 м — это большая длина? А если трасса 5 км сколько циклов полного транспонирования закладывать? Посоветуйте где вообще можно найти информацию по этому вопросу.

Заземление с двух сторон представляет собой контур для протекания емкостных токов. Эффективность такого способа зависит от величины потерь в экране, которые ограничивают пропускную способность кабелей. Меньшие потери будут в кабелях проложенных треугольником, большие в кабелях проложенных параллельно в плоскости.

Длина не первична. Длину линии ограничивает допустимое напряжение на экране. Это актуально для заземления кабелей не с двух, а с одной стороны.

Заземление экранов кабелей с одной стороны — это разомкнутый контур, ограничивающий протекание емкостных токов (они не протекают). В этом случае между экранами прилегающих фаз, а также между экранами и землёй индуцируется напряжение. Индуцированное напряжение пропорционально длине кабеля и току.

Вариантов транспозиции четыре:

1. Нет транспозиции.
2. Одна точка транспозиции в середине линии.
3. Несколько точек (N>=2) транспозиции на участках линии разной длины.
4. Идеальная транспозиция с равными длинами участком между точками транспозиции Li = Lкл/N, при N >= 2.

Длина не первична. Длину линии ограничивает допустимое напряжение на экране. Это актуально для заземления кабелей не с двух, а с одной стороны.

Заземление экранов кабелей с одной стороны — это разомкнутый контур, ограничивающий протекание емкостных токов (они не протекают). В этом случае между экранами прилегающих фаз, а также между экранами и землёй индуцируется напряжение. Индуцированное напряжение пропорционально длине кабеля и току.

У меня 2 трассы в городе, каждая примерно по 500 м, кабели 3хАПвПУ2г 1х300 проложенный треугольником. Имеется и ГНБ и в трубах прокладываем при пересечении с сущ. коммуникациями. Не разобрался пока как считать , по этому хочу или заложить 2 коробки для транспонирования или просто с 2-х сторон заземлить. Вопрос не стоял бы если бы трасса в поле была, в городе можно не найти места для этих коробок транспонирования экранов, да и нет желания ставить их над землей. Можно ли просто заложить 2 коробки или это неоправданные затрать?

Надо исходить из того, чтобы обеспечить безопасность людей. Я же дал вам ссылку на книгу, где этот вопрос подробно рассмотрен: М.В. Дмитриев Заземление экранов однофазных силовых кабелей 6-500 кВ.

В частности, в главе 2.5 указано:

2.5. Борьба с токами и допустимое напряжение на экране относительно земли
На экране однофазного кабеля относительно земли может существовать напряжение промышленной частоты. Это напряжение зависит от ряда факторов и, в частности, от выбранной схемы соединения и заземления экранов. Необходимо ограничивать напряжение на экранах относительно земли с целью:
— обеспечения безопасности людей и животных;
— обеспечения целостности оболочки кабеля (герметичности кабеля).
Очевидно, что любая схема соединения и заземления экранов однофазных силовых кабелей 6-500 кВ обязательно должна быть проверена с точки зрения величины напряжения промышленной частоты на экране относительно земли.
При этом необходимо рассмотреть напряжение в следующих случаях:
— в нормальном режиме;
— при повреждении изоляции «жила-экран» самого кабеля;
— при повреждении изоляции сети вне кабеля.

Если в трёх указанных режимах напряжение будет безопасно для окружающих, то можно заложить и две коробки. Затраты на безопасность не бывают неоправданными. Они должны быть достаточными.

Проблема городских условий известна. В книге пишут:

Хуже всего дело обстоит в отечественных городских кабельных сетях, имеющих изолированную (компенсированную) нейтраль, так как однофазное повреждение изоляции кабеля релейной защитой не отключается, а потому шаговое напряжение будет существовать десятки минут. В этих сетях напряжение на экране относительно земли определяется произведением тока однофазного замыкания на землю на сопротивление экрана (зависит от длины кабеля и сечения экрана). Для обеспечения безопасности людей и животных желательно, чтобы это напряжение не превосходило нескольких десятков или сотен В (например, 100 В).

Вот так сформулировано, по сути, главное условие безопасности для таких КЛ.

Источник

ТРАНСПОЗИЦИЯ ЭКРАНОВ КАБЕЛЕЙ 6–500 кВ
Практические аспекты использования

В настоящее время подавляющее большинство кабельных линий 6–35 кВ и все кабельные линии 110–500 кВ выполняются однофазными кабелями, имеющими медные экраны. Основными схемами соединения и заземления экранов являются [1]:

• заземление экранов с двух сторон;
• заземление экранов с одной стороны;
• транспозиция экранов (один или несколько полных циклов).

Первая схема является самой простой, но зачастую не применяется из-за наведенных в экранах продольных токов промышленной частоты, создающих активные потери мощности в экранах, нагревающих кабель, снижающих его пропускную способность, требующих оплаты.

Для борьбы с токами и потерями в экранах одинаково эффективны заземление экранов с одной стороны и транспозиция экранов. Однако по условиям ограничения наводимого на экраны напряжения промышленной частоты, пропорционального длине кабеля, одностороннее заземление годится лишь для коротких кабелей (длиной до нескольких сотен метров), а в остальных случаях следует применять транспозицию экранов – один или несколько полных циклов транспозиции.

Необходимость увеличения числа циклов транспозиции сверх одного полного следует обосновывать расчетами напряжения на экране относительно земли в узлах транспозиции [1]: чем длиннее кабель и выше токи короткого замыкания (КЗ) сети, тем больше полных циклов требуется, но, как правило, достаточно одного-двух.

На рис. 1 в качестве примера показан один полный цикл транспозиции экранов однофазных кабелей. ОПН, устанавливаемые в узлах транспозиции для защиты оболочки кабеля от импульсных перенапряжений, условно не показаны. На практике соединение экранов друг с другом и размещение ОПН осуществляются в специальных металлических герметичных электромонтажных коробках – коробках транспозиции, располагаемых в колодцах транспозиции.

Рис. 1. Один полный цикл транспозиции экранов однофазных кабелей

В статье высказано мнение авторов по ряду вопросов, которые возникают в случае применения транспозиции экранов:

1. Эффективность в случае разной длины участков кабельной линии (рис. 1).
2. Эффективность в случае различающегося вдоль трассы способа прокладки фаз кабеля (например, на части трассы сомкнутый треугольник, а на другой части –расположение в ряд, рис. 2).
3. Оптимальная схема соединения экранов в местах сопряжения соседних циклов транспозиции (рис. 3).

Рис. 2. Основные способы прокладки однофазных кабелей:
а – в треугольник; б – в ряд

ЗАЗЕМЛЕНИЕ ЭКРАНОВ С ДВУХ СТОРОН

Экономический ущерб от существования потерь в экранах можно оценить [1]:

• по степени использования пропускной способности кабеля K И ;
• по годовой стоимости потерь мощности в экранах кабеля С Э1 (в [1] – С 1год ).

Степень использования пропускной способности кабеля и стоимость потерь в экранах удобно определять через величину Р Э / Р Ж – отношение потерь мощности в экране к потерям мощности в жиле. При простом двустороннем заземлении экранов отношение Р Э / Р Ж обозначим как D Р . Соотношение потерь мощности [1]:

где и – активное сопротивление экрана и жилы, Ом;
L К – длина кабеля, м;
ρ Э и ρ Ж – удельное сопротивление экрана и жилы (для алюминия ρ = 3,2 · 10 –8 Ом·м, для меди ρ = 2 · 10 –8 Ом·м);
F Э и F Ж – поперечное сечение экрана и жилы, м 2 ;
– индуктивное сопротивление экрана, Ом;
d Э = d – 2d ОБ – диаметр экрана кабеля, м;
d – внешний диаметр фазы кабеля, м;
d ОБ – толщина оболочки кабеля (обычно d ОБ = 0,006 м);
s – среднее расстояние между осями трех фаз кабеля (для сомкнутого треугольника s = d AB = d, в случае прокладки в ряд s = 1,26 · d AB );
d AB – расстояние между осями соседних фаз кабеля, м;
ω = 2πf рад/с; f = 50 Гц; μ 0 = 4π · 10 –7 Гн/м.

На практике при простом заземлении экранов с двух сторон кабеля значение D P , как правило, лежит в диапазоне 0,1 ≤ D P ≤ 3. Причем минимальные значения D P (и потери в экранах P Э ) достигаются для тех линий, у которых однофазные кабели проложены сомкнутым треугольником и имеют малое сечение экрана F Э . Любая другая схема заземления экранов будет иметь меньшие потери, т.е. справедливо 0 ≤ Р Э / Р Ж ≤ D Р .

Степень использования пропускной способности кабеля

Коэффициент использования пропускной способности кабеля, показывающий соотношение допустимого для кабеля тока нагрузки и того тока, который был бы допустим в неком идеализированном случае (когда потери в экранах отсутствуют), можно найти следующим образом:

Как и относительные потери в экранах P Э / P Ж , коэффициент использования K И не зависит от длины кабеля и тока в его жиле.

На практике встречается 1 ≥ K И ≥ 0,5, т.е. для некоторых кабельных линий пропускная способность кабеля составляет лишь 50% от возможной, что вызывает необходимость прокладки дополнительных линий для удовлетворения потребителя.

Годовая стоимость потерь мощности в экранах кабеля

Годовая стоимость потерь мощности в экранах трех фаз кабельной линии:

где P Э = ( P Э / P Ж ) · ( I Ж 2 R Ж );
3 P Э / 1000 – потери в экранах трех фаз, кВт;
8760 – число часов в году;
Ц – цена потерь электроэнергии в сети, руб. / кВт·ч;
I Ж – среднегодовой ток в жиле, А.

Если относительные потери P Э / P Ж не зависят от длины кабеля L К и тока в его жиле I Ж , то абсолютные потери P Э в экране (и их стоимость С Э1 ) пропорциональны длине кабеля и квадрату тока. Поэтому при расчете С Э1 будем указывать L К и I Ж .

Для некоторых кабельных линий при больших I Ж годовая стоимость потерь в экранах каждого километра трассы может превосходить 300 тыс. рублей. За 40 лет эксплуатации для такой кабельной линии длиной, к примеру, 3 км, стоимость потерь превзойдет 36 млн рублей (в ценах года начала эксплуатации).

НЕИДЕАЛЬНАЯ ТРАНСПОЗИЦИЯ

Для повышения пропускной способности кабеля K И → 1 и снижения стоимости потерь в экранах С Э1 → 0 в сетях 6–500 кВ универсальным техническим решением является транспозиция экранов, применимая для кабелей практически любой длины, за исключением самых коротких, где можно применить одностороннее заземление экранов.

Идеальной называется такая транспозиция экранов, когда вдоль трассы кабеля применен один и тот же способ прокладки фаз и одинаковая длина участков между узлами транспозиции L 1 = L 2 = L 3 = L K /3 (рис. 1). В этом случае K И = 1, С Э1 = 0.

Проведем расчеты K И и С Э1 для двух вариантов неидеальной транспозиции

1. Один и тот же способ прокладки фаз вдоль всей трассы кабельной линии, но разная длина участков между узлами транспозиции.
2. Одинаковая длина участков между узлами транспозиции, но на этих участках разные способы прокладки.

Если в первом варианте потери в экранах одинаковы для каждой из фаз кабельной линии, то для второго они будут различаться по фазам.

Вариант 1

На практике нередко возникают определенные ограничения на выбор мест установки транспозиционных муфт и коробок транспозиции и транспозиция получается неидеальной, т.е. L 1 ≠ L 2 ≠ L 3 .

Если способ прокладки фаз кабеля по трассе не меняется (везде треугольник или рядное расположение), то можно ввести коэффициент транспозиции:

Для определения K И и С Э1 в формулы (2) и (3) надо подставлять соотношение потерь Р Э / Р Ж , которое вычисляется через коэффициент транспозиции К Т как:

Коэффициент транспозиции может быть 0 ≤ K T ≤ 1, а относительные потери в экранах всегда принимают значения из диапазона 0 ≤ Р Э / Р Ж ≤ D P .

Для примера рассмотрим кабельную линию 110 кВ, кабели типа 1000/240 мм 2 , имеющие медные жилу и экран. Фазы кабеля проложены сомкнутым треугольником. Длина трассы 3000 м, среднегодовой ток в жиле I Ж = 1000 А, цена потерь Ц = 1 руб. / (кВт · ч) . Результаты расчетов приведены в табл. 1.

Табл. 1. Эффективность неидеальной транспозиции при разных длинах участков. Расчет для кабеля 110 кВ, 1000/240 мм 2 . Длина кабеля 3000 м, ток в жилах 1000 А. Способ прокладки фаз кабеля одинаков вдоль всей трассы – треугольник

Величина	Без трансп.	Одна коробка	Две коробки	Идеальная
	L1 = 3000 м L2 = 0 L3 = 0	L1 = 0 м L2 = 1500 м L3 = 1500 м	L1 = 1500 м L2 = 750 м L3 = 750 м	L1 = 1000 м L2 = 1000 м L3 = 1000 м
KT, о.е., по (4)	1	0,5	0,25	0
РЭ / РЖ, о.е., по (5)	1,22	0,31	0,08	0
KИ, о.е., по (2)	0,67	0,87	0,96	1
СЭ1, тыс. руб., по (3)	1924	488	126	0

Оценив величины Р Э / Р Ж , К И , С Э1 для различных вариантов, выясняем, что в сравнении с простым двусторонним заземлением экранов любая транспозиция экранов обеспечивает существенную выгоду: K И → 1, С Э1 → 0. Даже одна транспозиционная муфта и коробка, размещенные в середине трассы кабеля, по сравнению со случаем вообще без транспозиции позволяют снизить потери в экранах в 4 раза и повысить пропускную способность кабеля на 20% (с 0,67 до 0,87).

Вариант 2

В последнее время при строительстве кабельных линий всё более широкое распространение получает технология, называемая «горизонтально-направленным бурением» (ГНБ). В результате «проколов» грунта каждая фаза кабеля оказывается размещенной в отдельной полиэтиленовой трубе (протащить через грунт трубу, в которой уместились бы сразу три фазы кабеля, не представляется возможным).

Взаимное расположение труб (фаз) – в ряд, а расстояние между ними может достигать полуметра и более (чем длиннее прокол, тем больше должно быть это расстояние, чтобы при бурении новых проколов не повредить уже имеющиеся).

Следовательно, хотя при прокладке однофазных кабелей предпочтение отдают расположению фаз сомкнутым тре-угольником, на участках ГНБ фазы кабеля будут проложены в ряд. Если по трассе такого кабеля выполнена транспозиция экранов, то она не будет идеальной даже при L 1 = L 2 = L 3 = L K /3.

Различные способы прокладки не позволяют использовать понятие K T или его аналоги, поскольку формулы оказываются слишком громоздкими. Поэтому здесь приведем лишь результаты компьютерного моделирования.

В условиях предыдущего примера для кабельной линии 110 кВ положим L 1 = L 2 = L 3 = L K /3 = 1000 м. Пусть на первом и втором участках фазы проложены сомкнутым треугольником, на 3-м участке фазы проложены в ряд с расстоянием между осями соседних фаз d AB , которое варьируется.

Результаты расчета сведены в табл. 2. Добавлен и случай без транспозиции, когда экраны имеют простое двустороннее заземление, причем фазы кабеля лежат треугольником на первых 2000 м трассы, а последние 1000 м фазы кабеля лежат в ряд с расстоянием между осями соседних фаз d AB = 0,5 м.

Табл. 2. Эффективность неидеальной транспозиции при разных способах прокладки. Расчет для кабеля 110 кВ, 1000/240 мм 2 . Длина кабеля 3000 м (2000 м – треугольник, 1000 м – в ряд dAB), ток в жилах 1000 А. Длины участков равны

Расчет для фаз А/В/С	Без транспозиции, dAB = 0,5	dAB, м			Идеальная трансп.
		1,0	0,5	0,2
РЭ = IЭ 2 RЭ, кВт	67,9/65,5/80,2	25,2/22,3/16,7	17,8/15,5/9,73	8,32/7,38/2,31	0
РЭ / РЖ , о.е.	2,26/2,18/2,67	0,84/0,74/0,56	0,59/0,52/0,32	0,28/0,25/0,08	0
Среднее РЭ / РЖ	2,37	0,71	0,48	0,20	0
Среднее KИ, о.е., по (2)	0,54	0,76	0,82	0,91	1
СЭ1, тыс. руб., по (3)	3738	1120	756	316	0

Видно, что эффективность транспозиции ухудшается, если разнятся способы прокладки фаз кабеля вдоль его трассы: потери С Э1 растут, К И падает.

ОБУСТРОЙСТВО УЗЛОВ СОПРЯЖЕНИЯ

На рис. 3 изображены два полных цикла транспозиции экранов однофазных кабелей при разном обустройстве узла сопряжения соседних циклов. ОПН условно не показаны. На практике, как правило, применяют схему рис. 3а, но, по мнению авторов, следует шире применять схему рис. 3б.

Рис. 3. Два полных цикла транспозиции экранов однофазных кабелей:
a) с заземлением средней точки;
б) без заземления средней точки

На каждом из циклов транспозиция может быть неидеальна из-за разной длины участков и/или из-за разных способов прокладки. Если не заземлять экраны в узле сопряжения соседних полных циклов (схема рис. 3б), то зачастую этим можно сделать транспозицию экранов «равномернее», приблизить ее к идеальному случаю, не имеющему потерь в экранах.

Стоимость реализации двух схем не отличается одна от другой: в обоих случаях в узле сопряжения циклов необходимо обустраивать кабельные колодцы и делать их заземляющие устройства, устанавливать электромонтажные коробки (заземления – рис. 3а; транспозиции – рис. 3б). Однако названные схемы будут отличаться друг от друга прежде всего:

• потерями мощности в нормальном режиме работы;
• токами и напряжениями в экранах при КЗ.

НОРМАЛЬНЫЙ РЕЖИМ

Проведем расчеты K И и С Э1 для двух вариантов неидеальной транспозиции:

1. Один и тот же способ прокладки фаз вдоль всей трассы кабельной линии, но разная длина участков между узлами транспозиции.
2. Одинаковая длина участков между узлами транспозиции, но на этих участках разные способы прокладки.

Вариант 1

Предположим, что вдоль всей трассы кабеля имеет место одинаковый способ прокладки фаз кабеля, однако пусть длины участков различны:

• для 1-го цикла транспозиции L 11 ≠ L 12 ≠ L 13 ≠ L K / 6;
• для 2-го цикла транспозиции L 21 ≠ L 22 ≠ L 23 ≠ L K / 6.

1-й и 2-й цикл для рис. 3а не зависят друг от друга, имеют свои K Т1 = f( L 11 , L 12 , L 13 ), K Т2 = f( L 21 , L 22 , L 23 ), которые вычисляются по (4). Суммарные потери 1-го и 2-го цикла будут:

Потери в экранах для рис. 3б определяются единовременно для всего кабеля, имеющего коэффициент K Т12 = f( L 1 , L 2 , L 3 ), где L 1 = L 11 + L 21 , L 2 = L 12 + L 22 , L 3 = L 13 + L 23 :

В схеме на рис. 3б, в отличие от схемы на рис. 3а, неравномерность длин участков на 1-м цикле может быть скомпенсирована неравномерностью длин участков на 2-м цикле. Иными словами, несмотря на L 11 ≠ L 12 ≠ L 13 ≠ L K / 6 и L 21 ≠ L 22 ≠ L 23 ≠ L K / 6, может сложиться, что: L 11 + L 21 ≈ L 12 + + L 22 ≈ L 13 + L 23 , откуда K T12 ≈ 0 и P Э / P Ж ≈ 0.

В условиях рассмотренного примера пусть длина кабельной линии 110 кВ равна 6000 м: L 11 = 1000 м, L 12 = 600 м, L 13 = 400 м, L 21 = 1000 м, L 22 = 1400 м, L 23 = 1600 м. Большая разница длин могла получиться, например, при поэтапном строительстве кабельной линии. Скажем, сначала ввели в работу участок длиной 2000 м с одним циклом транспозиции, а затем второй участок длиной 4000 м со своим циклом транспозиции.

Результаты расчетов сведены в табл. 3, откуда видно, что отказ от заземления узла сопряжения соседних циклов повысил эффективность транспозиции: снизились потери в экранах C Э1 , выросла пропускная способность К И (на 4%, или с 0,96 до 1).

Табл. 3. Эффективность неидеальной транспозиции при разных длинах участков. Расчет для кабеля 110 кВ, 1000/240 мм 2 . Длина кабеля 6000 м, ток в жилах 1000 А. Способ прокладки фаз кабеля одинаков вдоль всей трассы – треугольник

Величина	Без транспозиции	Схема рис. 3а (с заземлением)		Схема рис. 3б (два цикла вместе)
		1-й цикл	2-й цикл
KT, о.е., по (4)	KT = 1	KT1 = 0,26	KT2 = 0,13	KT12 = 0
PЭ / PЖ, о.е., по (6), (7)	1,22	0,08	0,02	0
КИ, о.е., по (2)	0,67	0,96	0,99	1
СЭ1, тыс. руб., по (3)	3848	126	32	0

Вариант 2

Предположим, что вдоль трассы кабеля разный способ прокладки фаз кабеля, но при этом длина шести участков одинакова: L 11 = L 12 = L 13 = L 21 = L 22 = L 23 = L К / 6.

Различные способы прокладки не позволяют использовать понятие K T или его аналоги, поскольку формулы оказываются слишком громоздкими. Поэтому здесь приведем лишь результаты компьютерного моделирования.

В условиях рассмотренного примера пусть длина кабельной линии 110 кВ равна 6000 м – шесть участков по 1000 метров каждый. Положим, что на протяжении 5000 метров фазы проложены сомкнутым треугольником, а на последнем участке длиной 1000 м фазы кабеля лежат в ряд с расстоянием между осями соседних фаз d AB = 0,5 м.

Результаты расчетов сведены в табл. 4, откуда видно, что отказ от заземления узла сопряжения соседних циклов повысил эффективность транспозиции: снизились потери в экранах C Э1 , выросла пропускная способность К И (на 11% – с 0,82 до 0,93).

В табл. 4 добавлен и случай без транспозиции, когда при таком же смешанном способе прокладки экраны заземлены с двух сторон.

Табл. 4. Эффективность неидеальной транспозиции при разных способах прокладки. Расчет для кабеля 110 кВ, 1000/240 мм 2 . Длина кабеля 6000 м (5000 м – треугольник, 1000 м – в ряд), ток в жилах 1000 А. Длины участков равны

Расчет для фаз А/В/С	Без транспозиции dAB = 0,5 м	Схема рис. 3а (с заземлением)		Схема рис. 3б (два цикла вместе)
		1-й цикл	2-й цикл
PЭ = IЭ 2 RЭ, кВт	108/103/121	0/0/0	17,8/15,5/9,73	11,8/10,8/6,08
PЭ / PЖ, о.е.	1,80/1,72/2,02	0/0/0	0,59/0,52/0,32	0,20/0,18/0,10
Среднее PЭ / PЖ	1,84	0	0,48	0,16
Среднее КИ, о.е., по (2)	0,59	1	0,82	0,93
СЭ1, тыс. руб., по (3)	5816	0	756	502

КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ

Рассмотрим токи и напряжения в экранах при КЗ, которые можно условно разделить по отношению к кабелю на внешние и внутренние.

Внешние КЗ «фаза–земля» являются основой для выбора числа полных циклов транспозиции [1], но не влияют на решение вопросов заземления экранов в узлах сопряжения полных циклов транспозиции.

Внутренние КЗ «жила–экран» рассмотрены в [2, 3].

В [2] было показано, что периодическое объединение экранов позволяет изменить пути растекания тока КЗ от места, где он из жилы попал в экран, до заземляющего устройства экранов. В результате объединения экранов (рис. 3а) уменьшается длина участка кабеля, по экрану которого протекает весь ток КЗ. Это может быть важно для локализации последствий КЗ, когда сечение экрана не вполне соответствует току КЗ и времени его протекания, т.е. для кабелей с малыми сечениями экранов.

В настоящее время сечение экранов однофазных кабелей выбирается на весь ток КЗ с учетом времени его протекания (расчетными являются ток двойного КЗ для сетей 6–35 кВ и ток однофазного КЗ для сетей 110–500 кВ). Поэтому периодическое объединение экранов для указанных целей не нужно.

В [3] периодическое объединение экранов потребовалось не для обеспечения термической стойкости, а для снижения напряжения на оболочке универсального самонесущего кабеля при протекании по экранам токов замыкания на землю и токов КЗ. Такой кабель, называемый MULTI-WISKI, имеет достаточно тонкую оболочку «экран–земля», но при этом прокладывается открытым способом. Следовательно, если в кабеле возникло повреждение «жила–экран» и появилось напряжение на экране, то случайное или преднамеренное прикосновение людей и животных к кабелю может закончиться пробоем оболочки кабеля в месте прикосновения и летальным исходом. Именно поэтому следовало снизить напряжение на экране при повреждении «жила–экран», для чего периодически по трассе кабеля его экраны объединялись и заземлялись.

Силовые однофазные кабели 6–500 кВ, в отличие от кабелей MULTI-WISKI, имеют более толстую оболочку и прокладываются в местах, недоступных для людей и животных (как правило, в грунте). В такой ситуации ограничение напряжения «экран–земля» при повреждении изоляции «жила–экран» кабеля представляется излишним, а все возможные повреждения оболочки будут выявлены в процессе проверки качества ремонта кабеля, предполагающей в том числе испытания его оболочки.

Исключение составляют кабели, проложенные в обслуживаемых тоннелях (коллекторах). Для них задача ограничения напряжения «экран–земля» может быть актуальна, а схема рис. 3а при наличии расчетов напряжения – предпочтительна, хотя такая схема в сравнении с рис. 3б будет иметь повышенные потери и меньшую пропускную способность.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Транспозиция экранов однофазных кабелей 6–500 кВ повышает их пропускную способность и снижает стоимость потерь в экранах.
2. Необходимость транспозиции экранов следует обосновывать результатами расчетов коэффициента использования пропускной способности кабеля, а также стоимости потерь в экранах.
3. Необходимость увеличения числа циклов транспозиции сверх одного полного следует обосновывать расчетами напряжения на экране относительно земли в узлах транспозиции при внешних КЗ [1].
4. Эффективность транспозиции экранов ухудшается:
   • при различной длине участков кабеля между узлами транспозиции;
   • при различных способах прокладки фаз (в треугольник или в ряд).
5. В случае нескольких полных циклов транспозиции эффективность транспозиции может быть повышена за счет отказа от заземления экранов в узлах сопряжения соседних циклов.

В следующей статье предполагается обосновать требования к сопротивлению заземления коробок транспозиции, проанализировать проблему выноса потенциала по экранам однофазных кабелей.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дмитриев М.В. Заземление экранов однофазных силовых кабелей 6–500 кВ. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2010. 152 с.
2. Дмитриев М.В., Евдокунин Г.А. Однофазные силовые кабели 6–500 кВ: расчет термической стойкости экранов при КЗ // Новости ЭлектроТехники. 2008. № 2(50).
3. Дмитриев М.В. Универсальный самонесущий кабель среднего напряжения // Новости ЭлектроТехники. 2010. № 1(61).

© ЗАО «Новости Электротехники»
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Источник