Кабельные системы 6(10) кВ с изоляцией СПЭ. Преимущества и недостатки.

Кабели с СПЭ-изоляцией напряжением 6(10) кВ состоят из:

1. Круглой медной или алюминиевой многопроволочной жилы

2. Полупроводящего слоя по изоляции

3. Электропроводящего слоя по изоляции

4. Экрана из медных проволок

5. Медной жилы

6. Распределительного слоя

7. Полиэтиленовой оболочки из полиэтилена повешенной твердости или оболочки из ПВХ (поливинилхлоридного) пластиката пониженной горючести.

Для обеспечения продольной герметизации экрана вместо электропроводной ленты может использоваться водоблокирующая электропроводящая лента, а вместо разделительного слоя – слой из водоблокирующей ленты.

Сшитый полиэтилен идеально подходит для изоляции высоковольтных кабелей. По современной технологии процесс вулканизации (сшивки) полиэтиленовой изоляции производится химическим способом в среде нейтрального газа при давлении 800-900 кПа и температуре 285-400 0С. В результате химической реакции изменяется молекулярная структура полиэтилена и образуются новые межмолекулярные связи, что приводит к изменению электрических и механических свойств веществ.

Достоинства:

1. больший, чем у других кабелей, диапазон рабочих температур, допустимая температура кабеля в нормальном режиме составляет 90 0С, в кратковременном режиме (протекание токов короткого замыкания) – 250 0С. Пропускная способность (допустимые точки нагрузки) увеличивается на 20-30 % путем увеличения допустимой температуры на жиле по сравнению с кабелем с бумажной изоляцией. При размещении одножильного кабеля в плоскости его нагрузочная способность возрастает ещё на 5-10 %

2. прокладка и монтаж кабелей могут осуществляться при температуре доминус 15-20 0С без предварительного подогрева с радиусом изгиба до 15 наружных диаметров, при однократном изгибе – 7,5 наружного диаметра.

3. экологическая безопасность. Отсутствие жидких включений обеспечивает сохранение чистоты окружающей среды, что позволяет прокладывать кабель на любых объектах и эксплуатировать кабельные линии практически без технического обслуживания.

4. высокий ток термической стойкости при КЗ, что особенно важно в случае, когда сечение кабеля выбрано только на основании номинального тока.

5. небольшая масса, меньший диаметр и ,соответственно радиус изгиба, легкость прокладки как в кабельныз сооружениях, так и в земле на сложных трассах.

6. низкая повреждаемость кабеля с СПЭ-изоляцией ( по зарубежным данным, процент электрических пробоев кабелей с СПЭ-изоляцией на 2-3 порядка ниже, чем кабеля с бумажной изоляцией)

7. возможность прокладки на местности с большими наклонами, возвышенностями и на пересеченной местности, т.е на трассах с большой разницей урочней, в вертикальных и наклонных коллекторах.

8. отсутствие каких-либо компонентов (масел) для усиления диэлектрических свойств изоляции и, как следствие, упрощение монтажного оборудования, что, таким образом, уменьшает время и снижает стоимость прокладки и монтажа.

9. Большая строительная длина (до 2000-4000 м) при использовании однофазного кабеля.

Кабели из сшитого полиэтилена выполнятся одно и трехфазными. Однофазные кабели имебт более высокую надежность вследствие:

1. Большего удаления фаз проводников один от другого, что практически исклбчает развитие замыкания на землю в междуфазное КЗ

2. Исключает трехфазных концевых и соединительных муфт, не отличающихся высокой надежностью и технологичностью

3. Большой строительной длины кабеля, что позволяет уменьшить число соединительных муфт

4. Более высокой стойкости линии их трех однофазных кабелей к огневым и механическим воздействиям.

К недостаткам относятся:

1. Громоздкое кабельное сооружение (три кабельных места вместо одного)

2. Невысокую термическую стойкость экрана при междуфазном КЗ

3. Необходимость фиксации кабелей по всей трассе.

В определенной степени преодолеть указанные недостатки позволяет прокладка кабелей в сотовых конструкциях . Такая прокладка исключает распространение огня по трассе, не допускает повреждений оболочек смежных фаз при пробое одной из них на экран, облегчает визуальное обнаружение места повреждения кабеля и его ремонт.

Влияние средств компенсации реактивной мощности (СКРМ) на потери напряжения и активной мощности. Критерии оптимизации мощности СКРМ.

СКРМ делится на два типа – синхронные и статические компенсаторы.

Синхронные компенсаторы – синхронная машина, работающая в двигательном режиме без нагрузки на валу при изменяющемся токе возбуждения. В перевозбужденном состоянии (ЭДС обмотки больше напряжения сети) в статоре возникает ток, отстающий от вектора напряжения на 90 градусов. Компенсатор в этом режиме отдает реактивную мощность сеть. В недовозбуждённом состоянии (ЭДС обмотки меньше напряжения сети) в статоре возникает ток, опережающий вектор напряжения на 90 градусов, соответственно компенсатор будет потреблять реактивную мощность.

Синхронные компенсатор характеризуется номинальной мощностью, напряжением, током статора, частотой и номинальным током ротора. Номинальное напряжение подбирают на 5-10% выше номинального напряжения сети. Регулирование тока возбуждения происходит путем специальной схемы автоматического возбуждения генератора. Компенсаторы от 10 000 кВА и выше включаются в сеть через реактор для ограничения пусковых токов и посадки напряжения на шинах. Реактор выбирается так, чтобы в момент пуска напряжение на шинах не падало ниже 80-85% от номинала, а напряжение на компенсаторе 30-65% от номинала, при этом пусковой ток не превышал значения в 2-2,5 раза от номинального тока.

Статические компенсаторы – батареи конденсаторов и другие источники реактивной мощности, не имеющие вращающих частей. Конденсаторы могут быть как для внутренней, так и для наружной установки. Для получения необходимой компенсирующей мощности конденсаторы соединяют параллельно, В энергосистемах напряжением 6 и 10 кВ устанавливают в узлах сети, на подстанциях подключают к шинам 6 и 10 кВ. Реактивная мощность вырабатывается батареей, подключенной по схеме звезда. Чтобы не приводить к повышению напряжения и увеличению дополнительных потерь приходится регулировать количество конденсаторов. Регулировка может быть, как одно- так и многоступенчатая, когда конденсаторы разделены на группы. Включение и отключение производится автоматически или вручную.

Достоинства – простота в использовании, быстродействие, дешевле чем синхронные компенсаторы.

Минусы – невозможность потребления реактивной мощности, зависимость реактивной мощности от напряжения, ступенчатое регулирование.

Но существуют тиристорные компенсаторы, которые состоят из нерегулируемых емкостях, которые вырабатывают реактивную мощность и из регулируемой мощности, за счет тиристорных ключей индуктивность. Такие компенсаторы отличаются высоким быстродействием и плавностью регулирования.