Кабелі для прокладки під землею
04 Сер
2017
Полезное

Кабелі для прокладки під землею

Технічні вимоги до кабелів, прокладених в землі і по повітрю, зовсім різні, крім того на них по-різному впливають природні умови. Підземні мережі електропередач обходяться набагато дорожче ніж повітряні, крім того їх споруда має більш складне завдання, зважаючи на відмінність у фізичних і конструкційних запитах, а також за умовами навколишнього середовища.

Дизайн і конструкція підземних мереж електропередач складніші ніж повітряні через дві технічні особливості:

Потрібна дуже потужна ізоляція, так як кабелі можуть бути розташовані в декількох сантиметрах від провідної поверхні.

Необхідно знизити температуру до якої нагрівається кабель у результаті електропередачі. Перша підземна мережа електропередач була створена в 1927 році, напруга, що передавалася дорівнювала 132-м кВ. Кабель був заповнений охолоджувальною рідиною і мав ізоляцію зі спеціального паперу. Рідина необхідна для зниження температури.

На сьогодні використовуються два різні види підземних систем електропередач. В одному випадку кабель прокладений в трубах по яких циркулює охолоджуюча рідина або газ, а в іншому використовується цілісний діелектричний кабель, який не потребує охолодження газом або рідиною і вважається більш сучасним з технічної точки зору.

Також до основних видів підземних кабельних конструкцій входять:

  • Кабель трубного типу високого тиску, наповнений рідиною, що охолоджує.
  • Кабель трубного типу високого тиску, наповнений охолоджуючим газом.
  • Замкнута система з рідинним охолодженням.
  • Цілісний кабель з ізоляцією із поліетилену з міжмолекулярними зв'язками (СПЕ).
  • Кабель трубного типу з рідинним охолодженням високого тиску.
  • Кабель трубного типу високого тиску, наповнений рідиною, що охолоджує

Кабель трубного типу високого тиску, наповнений рідиною, що охолоджує - вид конструкції підземних ліній електропередач, складається зі сталевої труби і поєднаної в ній трьома електричними провідниками. Кожен провідник складається з міді або алюмінію і ізольований високоякісним просоченим мастилом крафт - папером. Також провідники покриті захисним металевим екраном (зазвичай свинцевим) і волокном (для захисту під час прокладки кабелю).

Усередині сталевих труб три провідники залиті діелектричним мастилом, яке підтримується під постійним тиском. Ця рідина є ізолятором і не пропускає електричний струм. Діелектрична рідина, що знаходиться під тиском, запобігає можливості проходження електричних розрядів в ізоляцію. Проходження розрядів може призвести до недоліків мережі. Також ця рідина забезпечує охолодження провідників. Рідина зазвичай статична і охолодження відбувається конвекційним шляхом. У деяких випадках мастило проганяється по трубах і охолоджується за допомогою теплообмінника. Така система вимагає установки наземної насосної станції, яка зазвичай розташовується всередині підстанції.

На насосній станції здійснюється контроль за тиском і температурою рідини. На них встановлюється пристрій радіаторного типу, який дозволяє теплу виділятися з кабелів в атмосферу. Також контролюють за станом мастила або будь-якими пошкодженнями кабелів. Зовнішня сталева труба захищає провідники від механічних пошкоджень, попадання води і мінімізує ймовірність витоку мастила. Труба захищена від зовнішніх хімічних і електричних впливів через грунт за допомогою обмотки і катодного захисту.

Проблеми, які виникають з кабелями трубного типу високого тиску, наповненими охолоджувальною рідиною - це труднощі з обслуговуванням і забрудненням грунту, яке може виникнути в зв'язку з витоком мастила.

КАБЕЛЬ ТРУБНОГО ТИПУ НАПОВНЕНИЙ ОХОЛОДЖУЮЧИМ ГАЗОМ

Кабель трубного типу, наповнений охолоджуючим газом, за принципом не відрізняється від описаного вище, труби високого тиску, наповнені рідиною, що охолоджує. Єдина відмінність - використання охолодження стисненого азотного газу замість мастила. Стиснутий азотний газ менш ефективний ніж діелектричні рідини для стримування електричних розрядів і охолодження.

Для того, щоб компенсувати цей недолік, ізоляція провідників робиться на 20% товща ніж при використанні мастила.

Фото 1. Поперечний розріз кабелю трубного типу високого тиску, наповненого охолоджуючим газом або кабелю трубного типу високого тиску, наповненого рідиною, що охолоджує.

Більш товста ізоляція і більш висока температура в трубі знижує кількість електрики, яка може бути ефективно і безпечно пропущена через лінію. У разі пробою ізоляції або збою в ланцюзі, усунути недоліки в системі, що використовує стиснений газ набагато легше, ніж в системі з діелектричним маслом.

ЗАМКНУТА СИСТЕМА З РІДИННИМ ОХОЛОДЖЕННЯМ 

Замкнута система підземних електропередач з рідинним охолодженням найчастіше використовується в підводних конструкціях. Порожня труба, всередині якої прокладені провідники, наповнена ізолюючою рідиною знаходиться під тиском від 1200 до 2400 Па. Крім того, провідники укладені окремо один від одного, кожен поміщений в окрему трубку, наповнену ізолюючою рідиною і до того ж, обгорнутою високоякісним крафт-папером. Крім того, кожен провідник захищений оболонкою зі сплаву бронзи та свинцю і пластиковою оболонкою.

Рідина запобігає електричним розрядам, оболонка допомагає спресовувати рідину, а пластикова оболонка допомагає утримати рідину від витікання. Така конструкція значно знижує ризик виникнення короткого замикання, але є більш дороговартісною, ніж конструкція, в якій провідники укладені в одній трубі.

СУЦІЛЬНИЙ КАБЕЛЬ З ІЗОЛЯЦІЮ ІЗ ЗШИТОГО ПОЛІЕТИЛЕНУ

Підземна система електропередач, яка використовує цілісний кабель з ізоляцією із зшитого поліетилену (СПЕ) частіше називається цілісним діелектричним кабелем. Щільний діелектричний матеріал замінює стислу рідину або газ якими наповнені кабелі трубного типу. Цілісний кабелю з ізоляцією із зшитого поліетилену відповідає національному стандарту конструкцій підземних ліній електропередач з напругою до 200 КВ.

Фото 2. Поперечний розріз суцільного кабелю з ізоляцією із зшитого поліетилену.

Суцільний кабель легший в обслуговуванні, але набагато складніше визначити і запобігти можливим пробоям ізоляції. Діаметр такого кабелю збільшується відповідно до підвищення напруги. Для кожної підземної системи електропередач необхідно три цілісних кабелі, також як і в повітряних лініях. Вони не поміщаються в окремі труби, але прокладаються в бетонному мішку або закопуються подалі один від одного. Кожен кабель складається з мідного або алюмінієвого провідника і напівпровідникового екрану, які знаходяться в осерді кабелю. Ізоляція з поліетилену з міжмолекулярними зв'язками оточує сердечник. Зовні кабель має металеву оболонку і пластикове покриття.

Для системи напругою в 330 кВ використовується 2 комплекти по 3 суцільних кабелі, що необхідно по безлічі причин, перша з яких - відповідність підземної системи електропередач повітряній системі. Такий дизайн знижує можливість пробою одного з кабелів і скорочує час потрібний на відновлення електроживлення.

Більшість випадків ремонту підземних ліній електропередач вимагають великих затрат часу ніж ремонт повітряних ліній. Дубльована система кабелів дозволяє перекинути живлення на резервний кабель і відремонтувати пошкоджений, що значно знижує тимчасові витрати на ремонт, але така система вимагає більше простору для установки.