Экраны однофазных кабелей 6–500 кВ. Ошибки при выполнении схем заземления

Выбор концевых коробок

Применение концевых коробок удобно для эксплуатиру­ющих организаций, которые при испытаниях линии имеют возможность проводить все необходимые переключения за счет манипуляций перемычками в коробке. Концевая коробка бывает как с ОПН (КК-ОПН), так и без них (КК) – в этом случае она называется коробкой заземления и может использоваться в обоих концах схем или на свободном от ОПН конце схемы.

Помимо неверного выбора характеристик ОПН (в тех КК, где они предусмотрены), имеются еще две типичные ошибки:

экраны кабельных линий заводятся в коробку сверху, что создает условия для проникновения влаги; медные экраны кабельной линии после захода в коробку оконцовываются алюминиевыми наконечниками, что созда­ет условия для электрохимических процессов, повышения сопротивления контактного соединения и его температуры, обгорания контакта. Например, обе эти ошибки были сделаны на юге Санкт-Пе­тербурга на кабельной линии 110 кВ, экраны которой имели простое заземление с двух сторон. На одном из концов кабеля (на переходной опоре ВЛ – фото 1) уже через год эксплуатации коробки, за счет попадания капель воды сверху прямо на контак­тную пару Cu-Al, ее переходное сопротивление заметно выросло. Это привело к перегреву контактов фаз А и В наведенными в экранах токами 50 Гц, потере заземления экранов этих фаз на переходной опоре ВЛ. Поскольку экран фазы С остался зазем­ленным, то в нем продолжал протекать наведенный ток (около 50–100 А), который, без компенсации токами экранов фаз А и В, попадал на корпус коробки и далее уходил в заземляющий контур опоры. Из-за плохого заземления корпуса коробки, свя­занного с ее покраской, ток уходил в опору через дугу (фото 2).

Указанный режим существовал долгие месяцы, создавая угрозу безопасности людей (шаговое напряжение) и оборудо­вания (коррозия опоры и фундамента ВЛ).

Выбор коробок транспозиции

Важнейшими требованиями к коробкам транспозиции (КТ-ОПН) являются:

– герметичность (стойкость к попаданию воды);

– наличие ОПН класса 6 кВ достаточной энергоемкости;

– возможность многократного открытия/закрытия без поте­ри герметичности с целью осуществления переключений токоведущих перемычек внутри коробки, в том числе с целью отключения ОПН на время испытаний оболочки КЛ постоянным напряжением 10 кВ, которое опасно для ОПН;

– механическая прочность коробки и внутренних соединений, которая важна при подвижках грунта и появлении тяжения заводимых в коробку экранов кабельной линии.

Учитывая изложенное, ошибочным является применение:

– неразборной транспозиции, когда экраны выводятся из одной транспозиционной муфты и заходят в другую без применения коробок транспозиции;

– коробок заливного типа, где внутренняя полость заливается на стадии монтажа специальным изолирующим компаундом;

– коробок без опорных изоляторов, на которых могли бы надежно фиксироваться заводимые экраны кабелей;

– коробок с ОПН, класс напряжения которых отличается от 6 кВ (например ОПН 1,5 кВ или 3 кВ);

– коробок, габариты которых велики (или неудачны) и не позволяют опустить их через горловину люка внутрь уже смонтированного колодца транспозиции. Для минимизации риска проникновения воды внутрь короб­

ки транспозиции ее рекомендуется размещать в верхней части колодца транспозиции (фото 3). Это же позволяет выполнять работы внутри коробки, не откачивая из колодца скопившуюся воду и не спускаясь в него, а просто стоя на коленях на земле у горловины люка. Фото 3 является примечательным потому, что оно сделано на смонтированной линии 110 кВ, проходящей под газоном в нескольких метрах от весьма оживленного тротуара на севере Санкт-Петербурга, однако:

– у колодца долго не было крышки;

– даже сухим летом колодец был заполнен водой;

– крышка коробки прикручена только двумя болтами из 18, т.е. небрежный монтаж полностью исключает герметич­ность коробки и работу транспозиции экранов в нормаль­ном режиме.

Выбор муфт и Вспомогательного кабеля

Еще один класс ошибок обусловлен неверным обустройс­твом муфт и их связи с концевыми коробками (КК, КК-ОПН) и коробками транспозиции (КТ-ОПН).

Ошибки при выборе вспомогательного кабеля

Для вывода экранов силового кабеля из концевых и транс­позиционных муфт и их соединения с концевыми коробками и коробками транспозиции, в последние годы специально был разработан провод соединительный с полиэтиленовой изоляцией (ППС). Этот вспомогательный кабель является одно­фазным, имеет медную жилу (без медного экрана), покрытую слоем полиэтилена, выполняющего функции как изоляции, так и оболочки кабеля.

Поскольку оболочка силового кабеля имеет прочность клас­са 6 кВ, то такие же требования предъявляются и к изоляции ППС: она выполнена на класс 6(10) кВ.

Так как на жиле ППС, соединенной с экраном силового кабеля, практически нет напряжения промышленной частоты, то отказ в конструкции ППС от экрана не снижает надежности работы его изоляции.

Сечение медной жилы ППС, как показано в [2], достаточно принимать равным сечению медного экрана силового кабеля на том основании, что эти проводящие части соединены по­следовательно.

Типичными ошибками являются отказы от провода ППС необходимого сечения и применение:

– провода класса 0,4 кВ или 1 кВ вместо 6(10) кВ;


Кабельные линии

Концевая кабельная коробка, где применены заходы Фото 1 сверху и пара Cu-Al. Из-за попадания воды и элек­трохимических процессов от заземляющей шины отгорели экраны фаз А и В

ошибка_заземления_1.jpg

Фото 1.

Поврежденная концевая коробка (фото 1) на тер-Фото 2 ритории автостоянки. С корпуса через дугу на тело опоры и далее в землю стекает ток экрана фазы С, составляющий около 50–100 А

ошибка_заземления_2.jpg

Фото 2.

Коробка транспозиции с двумя болтами вместо 18, Фото 3 размещенная в верхней части колодца

ошибка_заземления_3.jpg

Фото 3.

Самодельная транспозиционная муфта 110 кВ. Фото 4. Показаны: фаза кабеля; вспомогательный кабель, отводя­щий экраны; скотч, которым обмотаны место отвода и вспомогательный кабель. Сверху виден третий кабель с заломом – вывод экранов другой фазы

ошибка_заземления_4.jpg

Фото 4.

Самодельная транспозиционная муфта 110 кВ – Фото 5 фанерные ящики, залитые силиконом и обернутые полиэтиленовой пленкой

ошибка_заземления_5.jpg

Фото 5.

– провода с завышенным сечением жилы 400 мм2. Сечение провода 400 мм2 с запасом превосходит сечение экрана любого из силовых кабелей 6–500 кВ, выпускаемых в настоящее время промышленностью. Это удобно ряду поставщиков кабеля, которые не хотят хранить на складе барабаны с проводами сечением 50, 70, 95, 120 мм2 и т.п., а хранят лишь один – с проводом сечением 400 мм2, который наверняка подойдет для любого объекта, да к тому же и стоит заметно дороже, что увеличивает объемы продаж. На самом деле применение в схемах заземления экранов провода 400 мм2 не только удорожает объект, но и усложняет монтаж, поскольку такой кабель имеет значительные радиусы изгиба, его неудобно заводить в кабельные колодцы и кабельные коробки. Кроме того, далеко не все коробки предназначены для захода проводов такого сечения, имеют недостаточно большие отверстия в корпусе и неподходящие наконечники. Точно такими же недостатками обладают коаксиальные кабели, применение которых хотя и удобно конкретному производителю, но в практической работе вызывает ограничения и сложности. Ошибки при монтаже транспозиции (коаксиальный кабель) Транспозиционная муфта имеет разделение (разрыв) экранов кабельной линии и вывод экранов левой и правой частей наружу. Такой вывод экранов силового кабеля делается при помощи двух вспомогательных однофазных кабелей (ППС). Некоторые производители кабельных муфт делают вывод левой и правой частей экранов наружу иначе (по всей видимости, для снижения конкуренции на рынке комплектующих), а именно при помощи коаксиального кабеля, имеющего равные сечения жилы и экрана. Однако, по мнению автора, такое решение является неудачным и существенно усложняет монтаж по следующим причинам:

– коаксиальный кабель разделывать сложнее, чем два однофазных;

– коаксиальный кабель имеет большой диаметр и значительные радиусы изгиба, которые накладывают ограничения на заход таких вспомогательных кабелей вовнутрь колодца транспозиции и на размещение там коробки транспозиции.

Ошибки при монтаже транспозиции (комплекты транспозиции)

Транспозиционная муфта – это специальная соединительная муфта, имеющая особую конструкцию и монтаж. Еще не известно сколь-либо успешных попыток самостоятельной переделки обычной соединительной муфты в транспозиционную, поэтому заведомо несостоятельной и ошибочной будет каждая очередная такая попытка. Как далеко разводить экраны левой или правой частей? Счищать или не счищать полупроводящий слой поверх изоляции кабеля? Это минимальный перечень вопросов, на которые не ответит никто, кроме производителя муфты. На фото 4, 5 представлена одна из попыток реализации самодельной транспозиции экранов линии 110 кВ. Поскольку о необходимости транспозиции задумались уже после монтажа линии и соединительных муфт, то было принято решение дополнить линию самодельными «комплектами транспозиции». В итоге в двух местах трассы вскрыли оболочку кабеля, разрезали экраны, присоединили их к жиле и экрану вспомогательного коаксиального кабеля, который завели в спешно поставленные рядом колодцы транспозиции с коробками КТ-ОПН. Для герметизации кабеля в местах со вскрытой оболочкой его где-то обмотали скотчем (фото 4), где-то поместили в гофрированную трубу или даже в деревянные фанерные ящики (фото 5) и обильно залили силиконом и то, и другое. В XXI веке это выглядит дико, если учесть стоимость кабельной линии 110 кВ и ее монтажа, суммарно достигающую 50–100 млн рублей за каждый километр!

Ошибки при монтаже одностороннего заземления

Уже известно много случаев, когда в схемах с односторонним заземлением экранов на том конце, где экраны должны быть разземлены, их оставляли внутри концевой муфты и наружу не выводили. Такое решение неверно по двум причинам:

– отсутствуют ОПН для защиты оболочки кабеля от импульсных перенапряжений, обычно размещаемые в концевых кабельных коробках КК-ОПН;

– отсутствует возможность полноценного обслуживания кабельной линии, которое предполагает доступ к экранам на обоих концах кабельной линии с целью сборки мостовых и других схем поиска повреждений оболочки.


Заключение

1. Следует запретить соединение кабельных муфт с кабельными коробками при помощи:

– проводов класса изоляции 0,4 кВ, 1 кВ, 3 кВ;

– проводов сечением 400 мм2;

– коаксиальных проводов.

Соединение должно выполняться однофазным проводом ППС класса изоляции 6(10) кВ с сечением жилы, равным сечению экрана силового кабеля.

2. Необходимо нормативно запретить применение концевых кабельных коробок с заходами через верхнюю крышку, подверженными проникновению влаги.

3. Следует отказаться от применения неразборной транспозиции, не имеющей коробок транспозиции, а также запретить коробки транспозиции, залитые компаундом, и коробки без опорных изоляторов.

4. Необходимо исключить самостоятельную переделку концевых или соединительных муфт, тщательно контролировать использование муфт по назначению, запретить какие-либо «комплекты транспозиции» и т.п.


Литература

1. Дмитриев М.В. Экраны однофазных кабелей 6–500 кВ. Ошибки при выполнении схем заземления // Новости ЭлектроТехники. 2013. № 6(84).

2. Дмитриев М.В. Заземление экранов однофазных силовых кабелей 6–500 кВ. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2010. 152 с.


Экраны однофазных кабелей 6–500 кВ. Ошибки при выполнении схем заземления

Михаил Дмитриев, к.т.н., заместитель генерального директора по научной работе Проектно-конструкторское бюро "РосЭнергоМонтаж", Санкт-Петербург

Доступен документ в формате PDF:

Ошибки при экранировании. Часть 2.

Галерея сданных объектов

ООО "Инжиниринговая компания «Энергогарант»"
«СПбВС» Филиал ОАО «Ленэнерго»
ЗАО «Первый Контейнерный Терминал»
ЗАО «ПНТ»
ООО "ГазпромИнвестЗапад"
ООО «Инжиниринговая компания «Энергогарант»
Управление Федеральной службы государственной регистрации, кадастра и картографии по Санкт-Петербургу
ООО «ВВК Строй-Корпорация»
ОАО «Кубаньэнерго»
ООО «Форум»
Секретарит совета межпарламентской ассамблеи государств-участников содружества независимых государств
ООО «СЭК»
ОАО «Ленэнерго»
ОАО «ФСК ЕЭС»
ООО «Балтнефтепровод»
ОАО «ББТ»
ОАО «Юго-Западная ТЭЦ»
 

Возврат к списку

 

Наши партнеры и клиенты

  • Газпром
  • РЖД
  • Ford
  • Shell
  • Ленэнерго
  • Первый контейнерный терминал
  • ТГК-1
  • Hyundai
  • IKEA
  • Кубаньэнерго
  • Лукойл
  • МРСК Северо-Запад
  • Государственный центральный музей современной истории России
  • Федеральная таможенная служба
  • Neste
  • Nissan
  • Oil Terminal
  • Федеральная сетевая компания Единой энергетической системы
  • Транснефть
  • Водоканал Санкт-Петербурга
  • Volkswagen