Высоковольтный кабель 330 кв

«ТАТКАБЕЛЬ» – технология производства кабеля 330 кВ

А.Ю. Бескоровайный – Главный технолог завода «ТАТКАБЕЛЬ»

С.А. Григорьев – Начальник отдела маркетинга завода «ТАТКАБЕЛЬ»

Современное представление о качестве изделий основано на принципе наиболее полного выполнения требований и пожеланий потребителя, и этот принцип должен быть заложен в основу проекта любого изделия.

Как известно, качество неразрывно связанно с технологией, что в переводе с древнегреческого означает искусство, мастерство. В широком смысле, слово «технология» означает совокупность методов, процессов и материалов, используемых в производстве, а также научное описание технологии производства.

Изготовление кабеля напряжением 330 кВ относится к новой технологии завода «ТАТКАБЕЛЬ», то есть к наукоёмкой технологии, которая имеет высокий потенциал развития.

В этой статье хотелось бы затронуть некоторые особенности технологии завода «ТАТКАБЕЛЬ», которые применяются для обеспечения качества кабелей из сшитого полиэтилена напряжением 330 кВ.

Если говорить просто, то можно сказать, что надежность кабеля, его скок службы зависит от срока службы изоляции. Поэтому при проектировании конструкции кабеля, напряжением 330 кВ, мы сделали упор на обеспечение длительной работы изоляционной системы, то есть на предотвращение процессов, способствующих деградации изоляции. К таким мерам относятся:

1. Обеспечение высокой чистоты поверхности токопроводящих жил;
2. Применение изоляционных материалов высокой чистоты и недопущение их загрязнения в процессе производства;
3. Защита изоляции от попадания влаги в процессе изготовления и эксплуатации;
4. Максимальное распределение электрического поля в изоляции и сведение к минимуму мест локального увеличения электрического поля;
5. Устранение возможности миграции свободных ионов в изоляцию;
6. Защита изоляции от механических воздействий во время прокладки и эксплуатации;
7. Защита изоляции от негативного воздействия окружающей среды;
8. Защита изоляции от пагубного воздействия несоответствующих режимов работы изоляции во время эксплуатации.

Перед рассмотрением технологических особенностей вспомним конструкцию высоковольтного кабеля.

Токопроводящая жила

В основном в высоковольтных кабелях применяют жилы двух типов круглой многопроволочной уплотненной конструкции до 800 мм² (рис. 2) и сегментированной конструкции от 1000 мм² (рис. 3). В обоих вариантах обязательным условием является обеспечение округлости жилы в процессе ее изготовления и сохранение ее формы на операции наложения изоляции.

Рисунок 2	Рисунок 3

Для каждой конструкции жилы эта задача решается по-разному.

Так для круглой жилы основными параметрами являются коэффициент уплотнения, кратность шага наложения проволок, и коэффициент укладки проволок в повиве (слое проволок).

1. Коэффициент уплотнения жилы – это отношение площади метала в жиле ко всей площади жилы, включая пустоты.
2. Кратность шага – это отношение длины шага скрутки к диаметру окружности, на которую накладывается, повив проволок.
3. Коэффициент укладки проволок выражает свободное расстояние между проволоками в повиве до их уплотнения.

Взаимосвязь этих параметров определяет стабильность жилы в процессе производства и эксплуатации кабеля.

При неверном выборе одного или нескольких параметров, при проектировании жилы, ее конструкция становится не устойчивой, что может привести к нарушению конфигурации и неравномерному наложению полупроводящего слоя по жиле, как это изображено на рис. 4.

Рисунок 4	Рисунок 5

На рисунке 4 изображен результат расхождения проволок наружного повива и как следствие искривление внутреннего проводящего слоя по жиле. Подобное искривление экрана ведет к искривлению электрического поля в изоляции, образуя в ней зоны повышенной напряжённости. Это ведет к усилению деградации изоляции и уменьшению срока службы кабеля в целом.

На рисунке 5 изображен фрагмент кабеля с жилой и проводящим экраном, изготовленным необходимого качества.

Полупроводящий экран по жиле и по изоляции

Как выше указывалось, назначение полупроводящего экрана – это сглаживания неровностей на поверхности токопроводящей жилы, либо экрана и создание равномерного радиального электрического поля в изоляции. Поверхность полупроводящего экрана должна выполнить максимальное сглаживание электрического поля по всей поверхности и длине кабеля. Распределение поля в кабеле с полупроводящим слоем и без него схематически изображено на рис. 6.

Рисунок 6

Для обеспечения функции проводника в материал полупроводящих слоев вводится сажа. Ее объем составляет порядка 40%. Качество применяемой сажи является важным параметром при изготовлении проводящих материалов.

Получение сажи возможно двумя способами:

1. Неконтролируемый способ – сжигания материалов в печи;
2. Контролируемый способ – сжигание (пиролиз) ацетилена с образованием ацетиленовой сажи.

Уровень химического загрязнения, или содержания посторонних ионов, в ацетиленовой саже значительно ниже, а также существенно меньше размеры частиц. Оба этих параметра являются обязательным требованиям при производстве полупроводящих материалов для кабелей сверхвысокого напряжения. Содержание посторонних ионов в саже создает условия для миграции их в толщу изоляции и развития процессов образования триингов. Наличие же крупных частиц в саже приводит к появлению локальных неровностей на поверхности полупроводящего слоя и как следствие увеличению напряжённости электрического поля и уменьшению срока службы кабеля. Для сравнения, размер ацетиленовой сажи составляет 0,05 мкм, апечной сажи порядка 30 мкм.

Изоляция

Для кабелей сверхвысокого напряжения характерно, что их изоляция работает в очень сильных электрических полях, значение которых составляют порядка 14 кВ/мм. Это обстоятельство определяет жесткие требования к качеству материала изоляции, которые выражаются в нормировании предельно допустимых размеров дефектов и в требованиях к электрическим испытаниям.

Однако, не достаточно применить сверхчистый материал. Следует правильно использовать данный материал, не допустив его загрязнения в процессе производства.

Для этого, на заводе «ТАТКАБЕЛЬ», в процессе наложения изоляции, изоляционный материал в виде гранул загружается в экструдеры из специальной чистой комнаты, которая предназначена для защиты материала от попадания любых частиц. Подача изоляционных материалов к экструдеру происходит гравиметрическим способом, то есть подаётся под собственным весом с минимальным трением гранул. Данный способ транспортировки обязателен, так как исключает образование пыли в материале. Процесс, во время которого накладываются три слоя, полупроводящий внутренний слой, изоляция и полупроводящий внешний слой, на заводе выполнятся одновременно с контролем геометрии по всем слоям в режиме on-line.

Так как толщина накладываемых слоев в кабеле 330 кВ достаточно велика и в сумме составляет порядка 38-33 мм , необходимо предпринимать меры для обеспечения сохранения геометрии, пока материал еще текучий и не прошел стадию сшивки, то есть предотвратить эффект «стекания изоляции». Эта задача решается несколькими способами:

1. Изоляционный материл должен быть выбран с необходимой вязкостью;
2. Оборудование оснащено системой EHT (Entry Heat Treatment – термообработка на входе). Система EHT обеспечивает резкое охлаждение только что сформированной изоляционной системы сразу после ее наложения. Это обеспечивает фиксирование геометрии экструдированных слоёв и тем самым замедляет стекание;
3. Линия имеет возможность вращения изолированной жилы в процессе изолирования. Вращение не дает возможность стекания изоляции, так как вращающаяся заготовка непрерывно изменяет свое положение.

Помимо этого, оборудование оснащено компьютеризированным управлением технологического процесса с обеспечением следующих функций:

1. Автоматический расчет технологических параметров работы линии. Данная функция линии обеспечивает расчет параметров изолирования (объем накладываемого материала), сшивки (расчет температуры и времени необходимого для распада пероксида внутри изоляции) и охлаждения полуфабриката с заданными параметрами;
2. Синхронизацию всех узлов во всех режимах работы;
3. Мониторинг, запись и хранение всех параметров процесса. Информирование оператора о отклонении в любом из заданных параметров работы линии;

Источник

Как определить напряжение ЛЭП?

Большинство обывателей никогда не задумывается об окружающих их линиях электропередач. Чаще всего такое отношение обуславливается отсутствием практического использования этого знания в быту, однако в некоторых ситуациях такая осведомленность может обезопасить от поражения электрическим током и даже спасти жизнь. Поэтому далее мы рассмотрим, как определить напряжение ЛЭП посредством доступных вам факторов.

Классификация ВЛ

Специалисты в области электротехники прекрасно ориентируются не только в обслуживаемых электроустановках, но и в мерах безопасности, которые необходимо соблюдать при выполнении работ и нахождении в непосредственной близи от трасы ВЛ. Однако если вам чужды понятия электробезопасности в части эксплуатации электроустановок, то все попытки порыбачить под опорами ВЛ или произвести какие-либо погрузочно-разгрузочные работы в охранной зоне могут закончиться плачевно.

Именно для предотвращения поражения электрическим током все ваши действия должны производиться в безопасной зоне. Чтобы определить это пространство или зону ЛЭП, вы должны иметь хотя бы элементарные представления о существующих разновидностях.

Все ЛЭП можно разделить по нескольким категориям в зависимости от величины номинального напряжения:

• Низковольтные – это ЛЭП, используемые для питания напряжение до 1 кВ, чаще всего на 0,23 и 0,4 кВ;
• Среднего напряжения – номиналом в 6 и 10 кВ, как правило, применяются в распределительных сетях для питания объектов на расстоянии до 10 км, на 35 кВ для питания поселков, передачи электроэнергии между ними;
• Высоковольтные – это ЛЭП электрических сетей между городами, подстанциями на 110, 154, 220 кВ;
• Сверхвысокие – в них напряжение передается на большие расстояния с номиналом 330 и 500 кВ;
• Ультравысокие – используются для питания от электростанции до распределительных узлов, передают напряжение номиналом в 750 или 1150 кВ.

В целях безопасности для каждого из типа линий предусмотрено расстояние вдоль воздушных ЛЭП, как на постоянной основе, так и при выполнении каких-либо работ. Эти величины регламентированы п.1.3.3 «Правил Охраны Труда При Работе В Электроустановках«, которые приведены в таблице ниже:

Таблица: допустимые расстояния до токоведущих частей, находящихся под напряжением

Соблюдение вышеперечисленных минимальных расстояний обязательно, так как их несоблюдение приведет к пробою воздушного промежутка . Также существует охранная зона высоковольтных ЛЭП, в которой запрещается строительство домов, размещение технических средств и постоянное нахождение человека.

Определение напряжения ЛЭП

Разумеется, что кабельные линии электропередач в большинстве своем скрыты, да и находящиеся на открытом воздухе далеко не всегда можно различить визуально.

А вот воздушные линии можно определить по:

• Типу применяемых в ЛЭП опор;
• Внешнему виду и числу изоляторов;
• Проводам;
• Размеру охранной зоны;
• Буквенной маркировке на опорах (Т – 35кВ, С – 110кВ, Д – 220кВ).

Буквенная маркировка на опоре

Поэтому далее рассмотрим систему определения величины напряжения ЛЭП по основным визуальным критериям.

По количеству проводов

В зависимости от числа проводов все ЛЭП подразделяются таким образом:

• На напряжение 0,23 и 0,4кВ число проводов будет составлять 2 и 4 соответственно, в некоторых случаях присутствует еще один провод заземления;
• Для напряжения ВЛ 6 – 10кВ используются 3 провода;
• В линиях от 35 до 220кВ один провод для каждой фазы, помимо них могут монтироваться провода грозозащиты. Нередко на опорах ЛЭП устанавливаются сразу две линии то есть 6 проводов.
• При напряжении 330кВ и выше фаза выполняется не одним, а несколькими проводами, уже применяется расщепление фазных проводов для минимизации потерь.

По внешнему виду опор

Помимо этого, многое можно сказать о напряжении в ЛЭП по виду установленных опор. Как указано в таблице выше, каждый номинал напряжения имеет допустимое минимальное безопасное расстояние. Поэтому, чем он больше, тем выше располагаются провода. Соответственно, габариты и конструкция опоры должна обеспечивать допустимые расстояния в стреле провеса.

Сегодня опоры подразделяются по материалу, из которого они изготовлены:

По конструктивному исполнению встречаются:

Внешнему виду и числу изоляторов

Чем выше напряжение в ЛЭП, тем большей электрической прочностью должны обладать изоляторы. Соответственно сопротивление электрическому току повышается за счет увеличения длины пути тока утечки, чем выше напряжение, тем больше сам изолятор, тем больше ребер расположено на рубашке, помимо этого ребра могут усиливаться несколькими кольцами. Еще одним приемом для повышения диэлектрической устойчивости ЛЭП по отношению к опоре является сборка из нескольких последовательно включенных изоляторов – гирлянда ВЛ.

Чем больше гирлянды изоляторов, тем выше разность потенциалов они могут выдержать, однако не стоит путать с параллельно собранными изоляторами, они предназначены для повышения надежности в местах прохода ЛЭП над дорогами, другими линиями, коммуникациями и сооружениями.

Фото примеры внешнего вида

Чтобы сопоставить изложенную выше информацию с ее практической реализацией следует разобрать особенности каждого класса напряжения. Для лучшего понимания, как неискушенному обывателю с первого взгляда определить величину напряжения в ЛЭП, рассмотрим наиболее распространенные примеры.

ВЛ-0.4 кВ

Это линии минимального напряжения, передающие питание к бытовым нагрузкам, опоры выполнены железобетонными или деревянными конструкциями. Изоляторы, как правило, штыревые из фарфора или стекла по одному на каждой консоли, число проводов 2 или 4, размеры охранной зоны составляют 10м.

ВЛ-10 кВ

Эти линии не сильно отличаются от низкого напряжения, как правило, имеют 3 провода, также располагаются на железобетонных стойках, значительно реже на деревянных. Охранная зона для ЛЭП 6, 10кВ составляет также 10м, изоляторы немного больше, имеют более ярко выраженную юбку и ребра.

ВЛ-10кВ

ВЛ-35 кВ

Линии переменного тока на 35кВ устанавливаются на металлические или железобетонные конструкции, оснащаются крупными изоляторами штыревого или подвесного типа (гирлянда от 3 до 5 штук). Могут иметь разделение на несколько линий – три или шесть проводов на опоре, охранная зона составляет 15м.

ВЛ-35кВ

ВЛ-110 кВ

Конструкция опоры для ЛЭП 110кВ идентична предыдущей, но для подвешивания проводов применяется гирлянда из 6 – 9 изоляторов. Охранная зона составляет 20м.

ВЛ-110кВ

ВЛ-220 кВ

Для каждой фазы ЛЭП выделяется только один провод, но он значительно толще, чем при напряжении 110кВ, допустимое приближение не менее 25м. В гирлянде чаще всего 10 или 14 изоляторов, но в некоторых ситуациях встречаются конструкции из двух гирлянд по 20 единиц.

ВЛ-220кВ

ВЛ-330 кВ

ЛЭП с напряжением 330кВ для передачи допустимой мощности уже используют расщепление, поэтому в каждой фазе присутствует два провода. В гирлянде от 16 до 20 изоляторов, охранная зона составляет 30м.

ВЛ-330кВ

ВЛ-500 кВ

Такие ЛЭП сверхвысокого напряжения имеют расщепление на 3 провода для каждой фазы, в гирляндах устанавливается более 20 единиц. Охранная зона также 30м.

ВЛ-500кВ

ВЛ-750 кВ

Здесь применяются исключительно металлические опоры, в каждой фазе используется от 4 до 5 расщепленных жил в форме квадрата или пятиугольника. Изоляторов также более 20, а допустимое приближение ограничено территорией в 40 м.

ВЛ-750кВ

ВЛ-1150 кВ

Такая ЛЭП редко встречается, но в ее фазах расщепление состоит из 8 жил, расположенных по кругу. Гирлянды содержат около 50 изоляторов, а охранная зона составляет 55 м.

ВЛ-1150кВ

Источник