Токи кз для экрана кабеля из сшитого полиэтилена

Изоляция СПЭ кабеля позволяет добиться более хороших эксплуатационных характеристик в сравнении с другими материалами. Улучшению технических свойств проводника способствует сложная технология сшивки молекул полиэтилена. Полученный материал обладает рядом преимуществ:

1. Изоляция из сшитого полиэтилена выдерживает более высокие температуры в сравнении с устаревшими бумажными кабелями. Поэтому проводники способны перенести больший нагрев. Соответственно по СПЭ кабелю возможно передать к потребителю больший ток и мощность.
2. Такой проводник легче переносит нагрев, возникающий при токах короткого замыкания. СПЭ кабель выходит из строя при КЗ в 15 раз реже.
3. Изоляция из сшитого полиэтилена легче резины. Это упрощает его прокладку.
4. В строении отсутствует масло. Соответственно он не способен высохнуть и потерять электрическую прочность. Вдобавок снижается риск загрязнения окружающей среды.
5. Продолжительный срок службы более 30 лет. Отчасти это вызвано низкой впитывающей способностью полиэтилена.

Что такое кабель из сшитого полиэтилена

Одна из важных характеристик любого кабеля – материал изоляции. От него зависит величина силы тока, которая может выдерживать кабель. И чем выше сила тока, тем более высокие требования предъявляются к изоляции. Особенно это касается кабелей среднего напряжения – 6-35 кВ.

Под кабелем СПЭ понимают кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (ПЭ). Сшитый полиэтилен – это полимер с поперечно сшитыми молекулами. Это наиболее плотный из всех видов полиэтилена, обладающий более высокими техническими показателями.

Молекулярная трехмерная структура сшитого полиэтилена PEX

Сшитым называют полиэтилен, полученный в результате сшивки. Это физический процесс по модификации внутренней молекулярной структуры материала с сохранением химического состава. Цель сшивки – придать полиэтилену новые, физические свойства, которые расширяют сферу применения материала.

В ходе сшивки звенья молекул полиэтилена связывают с трехмерную сетку за счет образования поперечных связей. Поэтому и говорят, что сшитый ПЭ состоит из поперечно сшитых молекул.

1 — многопроволочная, уплотненная токопроводящаяжила, алюминиевая или медная

2 — внутренний экструдированный полупроводящий слой

3 — изоляция из сшитого полиэтилена

4 — внешний экструдированный полупроводящий слой

5 — слой обмотки полупроводящей лентой

6 — медный экран

7 — экструдированная подушка

8 — броня из круглой стальной оцинкованной проволоки

9 — наружная оболочка: из полиэтилена (АПвЭКП, ПвЭКП), поливинилхлоридного пластиката (АПвЭКВ, ПвЭКВ),ПВХ пластиката пониженной горючести(АПвЭКВнг, ПвЭКВнг) или ПВХ пластиката пониженной пожароопасности (АПвЭКВнгд, ПвЭКВнгд)

Методы поиска повреждений трехжильных СПЭ-кабелей с общим экраном

Для трехжильных СПЭ-кабелей с общим экраном всех жил, при повреждении основной изоляции применение абсолютных методов локализации МП очевидно аналогично кабелям БПИ. Трехжильный бронированный кабель, состоящий из свитых в один жгут индивидуально экранированных жил при поиске индукционным методом будет иметь нюансы, связанные с существенно ослабленным по сравнению с предыдущей конструкцией сигналом. Для кабелей таких конструкций применимы все традиционные абсолютные методы поиска.

1. Акустический метод для высокоомных повреждений.
2. Индукционный метод для низкоомных межфазных и однофазных повреждений.
3. Потенциальный и индукционный метод для замыканий или утечек на землю.
4. Акустический или индукционный метод для обрывов жил.

Отличия поиска неисправностей в КЛ из сшитого полиэтилена

• Изоляция из сшитого полиэтилена испытывается не напряжением постоянного тока повышенной величины. Для этого используется переменное напряжение сверхнизкой частоты.
• Широко применяется пофазная прокладка кабельных линий из сшитого полиэтилена. При этом каждый кабель линии имеет одну токопроводящую жилу и экран, покрытый оболочкой.
• Кабели из сшитого полиэтилена заключены в экран, покрытый изолирующей оболочкой. Повреждения оболочки являются дефектом. Экраны могут заземляться с обеих сторон линии или только с одной стороны.
• На протяженных КЛ используется транспозиция экранов, при которой они определенным образом переключаются с кабеля одной фазы на другую.

Интересный учебный фильм о методах поиска неисправностей в кабельных линиях:

Из практики эксплуатации СПЭ-кабеля

Опыт внедрения кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена в других странах показал их большие возможности и преимущества. Однако не обошлось без ошибок при постановке этих кабелей в производство. Так, изначально при изготовлении кабелей многие производители применяли более дешевую технологию «силановой сшивки» полиэтиленовой изоляции. Ее отличительной особенностью является то, что наложение изоляции происходило на обычной экструзионной линии, при этом в полиэтиленовый пластикат добавлялись специальные смеси для обеспечения сшивки при нормальной температуре. Для сравнения сейчас в основной массе сшивка кабелей производится в среде нейтрального газа при температуре 300–400 °С и давлении 8–9 атмосфер. Для обеспечения необходимых эксплуатационных качеств сшивка должна происходить равномерно по толщине изоляции. При применении силановой сшивки это требование обеспечить чрезвычайно трудно при толщине изоляции, которая применяется для кабелей на напряжении 10 киловольт. В результате неравномерной сшивки эксплуатационные качества, срок службы, степень подверженности изоляции воздействию водотриингов, электрическая прочность оказывались значительно хуже расчетных, что приводило к большому числу электрических пробоев. Поэтому на сегодняшний день подавляющее большинство производителей используют технологию сшивки в среде нейтрального газа.

Этот опыт был учтен и при постановке в производство данного кабеля в России, также как и другие требования, предъявляемые к кабелям среднего напряжения российскими заказчиками. В результате конструкция кабеля, производимого в России отличается от европейской. Так как кабель применяется в основном в сетях 10 кВ, толщина изоляции была увеличена с 3,4 до 4,0 мм. При прокладке в земле применяется оболочка из полиэтилена высокой плотности, обеспечивающая необходимую защиту кабеля от механических повреждений, как при прокладке, так и в процессе эксплуатации. Если необходима герметизация экрана, используются два слоя водонабухающих лент под и поверх медного экрана, накладываемых с перекрытием. При прокладке кабеля в кабельных сооружениях применяется оболочка из ПВХ пониженной горючести.

Их всего сказанного выше можно сделать выводы, что кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена являются предпочтительными и имеют большие перспективы при строительстве и реконструкции кабельных линий на напряжение 6, 10, 35 кВ. Благодаря уникальным характеристикам, высокой электрической прочности изоляции, невысокой повреждаемости, длительному сроку службы СПЭ-кабелей, их применение становится не только технически обоснованным, но и экономически выгодным.

В КОМПАНИИ ООО»КОРОПОРАЦИЯ «ЭНЕРГОСВЯЗЬКАБЕЛЬ» Вы всегда можете получить бесплатную консультацию по вопросам кабельной продукции, провода.

Производство кабелей из сшитого полиэтилена

Химически сшитый полиэтилен состоит из тех же молекул что и обычный. Однако между ними формируются дополнительные связи атомов углерода. Данная реакция осуществляется с помощью двух методов:

1. Радиационный. Наиболее дешевый способ производства. Исходное сырье облучается жесткими гамма-лучами. В результате образуются новые химические связи между молекулами. Однако полученный на выходе проводник обладает остаточной радиацией. Поэтому такой метод используют крайне редко.
2. Химический. Менее опасный. Делится на два подвида: пероксидная и силановая сшивка.

Пероксидный метод более эффективен. Сшивается до 85% молекул. В качестве реагента выступает перекись водорода. Реакция осуществляется при температуре 200°C.

Силановый метод позволяет сшить до 70% молекул этилена. В реакции используются катализаторы и вода. Силаны — это соединения кремния с водородом.

Силовые кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена могут выпускаться с оболочкой из ПВХ. основное назначение этих изделий – транспортировка электричества в установках стационарного типа. Их отличает широкий диапазон эксплуатации. Рабочее напряжение составляет 0.66, 1.0 и 6,0 кВ, частотой 50 Гц. ПВХ защита позволяет эксплуатировать такие изделия во влажном и жарком климате, такие сети устойчивы к появлению и развитию плесени.

Линейка продукции с обозначением «НГ» и «НГ-LS» обладают повышенной пожаробезопасностью при групповой прокладке. Допустимая температура длительного нагрева составляет до +70 С, а возможность эксплуатации в аварийном режиме достигает 8 часов. За весь срок службы (30 лет) экстренные периоды ограничены сроком в 1000 часов.

Расчет тока короткого замыкания в сети 0,4 кВ

Введение

В соответствии с пунктом 3.1.8. ПУЭ электрические сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания, обеспечивающую по возможности наименьшее время отключения при этом указано что защита должна проверяться по отношению наименьшего расчетного тока короткого замыкания (далее — тока КЗ) к номинальному току плавкой вставки предохранителя или расцепителя автоматического выключателя. (Подробнее о выборе защиты от токов короткого замыкания читайте статью: Расчет электрической сети и выбор аппаратов защиты)

В сетях 0,4 кВ с глухозаземленной нейтралью наименьшим током КЗ является ток однофазного короткого замыкания методика расчета которого и приведена в данной статье.

Основные понятия и принцип расчета

Сама формула расчета тока короткого замыкания проста, она выходит из закона ома для полной цепи и имеет следующий вид:

• U_ф — фазное напряжение сети (230 Вольт);
• Z_ф-о — полное сопротивление петли (цепи) фаза-нуль в Омах.

Что такое петля фаза-нуль (фаза-ноль)? Это электрическая цепь состоящая из фазного и нулевого проводников, а так же обмотки трансформатора к которым они подключены.

В свою очередь сопротивление данной электрической цепи и называется сопротивлением петли фаза нуль.

Как известно есть три типа сопротивлений: активное (R), реактивное (X) и полное (Z). Для расчета тока короткого замыкания необходимо использовать полное сопротивление определить которое можно из треугольника сопротивлений:

Примечание: Сумма полных сопротивлений нулевого и фазного проводников называется полным сопротивлением питающей линии.

Рассчитать точное сопротивление петли фаза-нуль довольно сложно, т.к. на ее сопротивление влияет множество различных факторов, начиная с переходных сопротивлений контактных соединений и сопротивлений внутренних элементов аппаратов защиты, заканчивая температурой окружающей среды. Поэтому для практических расчетов используются упрощенные методики расчета токов КЗ одна из которых и приведена ниже.

Справочно: Расчетным путем ток короткого замыкания определяется, как правило, только для новых и реконструируемых электроустановок на этапе проектирования электрической сети и выбора аппаратов ее защиты. В действующих электроустановках наиболее целесообразно определять ток короткого замыкания путем проведения соответствующих измерений (путем непосредственного измерения тока КЗ, либо путем косвенного измерения, т.е. измерения сопротивления петли-фаза-нуль и последующего расчета тока КЗ).

Методика расчета тока кз

1) Определяем полное сопротивление питающей линии до точки короткого замыкания:

• R_л — Активное сопротивление линии, Ом;
• X_л — Реактивное сопротивление линии, Ом;

Примечание: Расчет производится для каждого участка линии с различным сечением и/или материалом проводника, с последующим суммированием сопротивлений всех участков (Z_пл=Z_л1+Z_л2+…+Z_лn).

Активное сопротивление линии определяется по формуле:

• L_фо — Сумма длин фазного и нулевого проводника линии, Ом;
• p — Удельное сопротивление проводника (для алюминия — 0,028, для меди – 0,0175), Ом* мм 2 /м;
• S — Сечение проводника, мм 2 .

Примечание: формула приведена с учетом, что сечения и материал фазного и нулевого проводников линии одинаковы, в противном случае расчет необходимо выполнять по данной формуле для каждого из проводников индивидуально с последующим суммированием их сопротивлений.

Реактивное сопротивление линии определяется по формуле:

2) Определяем сопротивление питающего трансформатора

Сопротивление трансформатора зависит от множества факторов, таких как мощность, конструкция трансформатора и главным образом схема соединения его обмоток. Для упрощенного расчета сопротивление трансформатора при однофазном кз (Z_тр(1)) можно принять из следующей таблицы:

3) Рассчитываем ток короткого замыкания

Ток однофазного короткого замыкания определяем по следующей формуле:

• U_ф — Фазное напряжение сети в Вольтах (для сетей 0,4кВ принимается равным 230 Вольт);
• Z_тр(1) — Сопротивление питающего трансформатора при однофазном кз в Омах (из таблицы выше);
• Z пл — Полное сопротивление питающей линии (цепи фаза-ноль) от питающего трансформатора до точки короткого замыкания в Омах.

Пример расчета тока кз

Для примера возьмем следующую упрощенную однолинейную схему:



1. Определяем полное сопротивление питающей линии до точки короткого замыкания

Как видно из схемы всего имеется три участка сети, расчет сопротивления необходимо производить для каждого в отдельности, после чего сложить рассчитанные сопротивления всех участков.

Таким образом полное сопротивление питающей линии (цепи фаза-ноль) от питающего трансформатора до точки кз составит:

1. Определяем сопротивление трансформатора

Как видно из схемы источником питания является трансформатор на 160 кВА, со схемой соединения обмоток «звезда — звезда с выведенной нейтралью». Определяем сопротивление трансформатора по таблице выше:

1. Рассчитываем ток короткого замыкания

Была ли Вам полезна данная статья? Или может быть у Вас остались вопросы? Пишите в комментариях!

Не нашли на сайте статьи на интересующую Вас тему касающуюся электрики? Напишите нам здесь. Мы обязательно Вам ответим.

0 0 голоса
Рейтинг статьи