Kable zasilające wysokiego napięcia: jak wybrać izolację i napięcie znamionowe

Kabel XLPE 26/35 kV nie zastępuje kabla PCV 0,6/1 kV. Gdy specyfikacja projektu wymaga zasilacza średniego napięcia, niewłaściwa izolacja lub rozmiar przewodu może spowodować trwałe przegrzanie, przedwczesną awarię i nieplanowaną wymianę kabla. Rozważ obciążenie 20 MVA przy 35 kV: prąd sieciowy wynosi około 330 A. Przewodnik miedziany o przekroju 150 mm² z izolacją XLPE może przenosić ten prąd w powietrzu, ale ten sam przewodnik aluminiowy wymagałby większego przekroju, aby sprostać tej samej obciążalności prądowej. Pierwsze pytanie nie dotyczy „jakiej marki”, ale „jakiej konstrukcji” ze względu na rzeczywiste napięcie robocze, obciążenie środowiskowe i metodę instalacji. W niniejszym przewodniku skupiono się na kablach elektroenergetycznych wysokiego napięcia w zakresie średniego napięcia (do 35 kV) i przedstawiono praktyczne kryteria wyboru, z których mogą korzystać inżynierowie i kierownicy ds. zakupów.

Co oznacza „wysokie napięcie” w kablach zasilających?

W normach międzynarodowych niskie napięcie zwykle obejmuje do 1 kV, średnie napięcie waha się od 1 kV do 35 kV, a wysokie napięcie zaczyna się powyżej 35 kV. Jednakże w praktyce użyteczności publicznej i przemysłowej termin „kabel elektroenergetyczny wysokiego napięcia” jest często używany w odniesieniu do każdego kabla powyżej 1 kV, który obsługuje obwody dystrybucyjne lub przesyłowe. W tym artykule skupiamy się na zakresie od 1,8/3 kV do 26/35 kV, który obejmuje większość przemysłowych i użytkowych sieci średniego napięcia. Systemy wyższego napięcia (66 kV i więcej) opierają się na różnych konstrukcjach kabli, ale podstawowa logika wyboru pozostaje podobna. Zrozumienie klasy napięcia jest niezbędne, ponieważ określa grubość izolacji, konstrukcję ekranu i metodę testowania. Kabel 26/35 kV ma średnicę zewnętrzną w przybliżeniu dwukrotnie większą niż kabel 8,7/15 kV dla tego samego rozmiaru żyły, co wpływa na promień zgięcia i szerokość rowu.

Kluczowe szczegóły konstrukcyjne do sprawdzenia

Kabel zasilający wysokiego napięcia składa się z czterech odrębnych warstw: przewodnika, ekranu przewodnika, izolacji i ekranu izolacyjnego, po których następuje metalowy ekran i osłona zewnętrzna. Każda warstwa ma określoną funkcję. Przewodnik powinien mieć rezystancję zgodną z normą IEC 60228 klasa 1 lub klasa 2. Ekran przewodu i ekran izolacyjny wygładzają pole elektryczne i zapobiegają wyładowaniom częściowym. Metalowy ekran służy zarówno jako droga powrotna dla prądów zwarciowych, jak i jako ekran elektromagnetyczny. Zewnętrzna osłona może być wykonana z PVC, PE lub związku ognioodpornego, w zależności od warunków instalacji. Zwróć uwagę na materiał przewodnika: miedź zapewnia niższą rezystancję prądu stałego przy tym samym przekroju, podczas gdy aluminium zmniejsza wagę i koszt. W kablu 26/35 kV powszechne są przekroje od 50 mm² do 300 mm² i należy zastosować współczynniki obniżające parametry znamionowe, jeśli kable są wiązane, zakopywane lub instalowane w gorącym otoczeniu. Ekrany półprzewodzące muszą być wytłaczane i ściśle związane z izolacją, w przeciwnym razie powstaną puste przestrzenie, a wyładowania niezupełne ostatecznie zniszczą izolację.

Izolacja XLPE vs PVC dla średniego i wysokiego napięcia

Materiał izolacyjny określa, jakie naprężenia termiczne i elektryczne może wytrzymać kabel. XLPE (polietylen usieciowany) jest domyślnym wyborem dla kabli elektroenergetycznych średniego i wysokiego napięcia, ponieważ może wytrzymać ciągłą temperaturę przewodu 90°C i temperaturę awaryjną do 130°C. Z drugiej strony, PVC jest zwykle ograniczony do ciągłej temperatury 70°C. W przypadku obwodów 0,6/1 kV PVC pozostaje ekonomiczny, ale w przypadku obwodów 26/35 kV XLPE jest prawie standardem. Tabela 1 porównuje kluczowe cechy. W terenie wybór pomiędzy tymi materiałami jest często pierwszą decyzją wpływającą na porównanie izolacji XLPE i PVC .

Wybór napięcia znamionowego: 8,7/15 kV i 26/35 kV

Wartości napięcia są zapisywane jako U ₀ /U, gdzie U ₀ jest napięciem międzyfazowym, a U jest napięciem międzyfazowym. Dla kabla 26/35 kV U ₀ wynosi 26 kV, a U wynosi 35 kV. W praktyce do dystrybucji energii z podstacji 35 kV stosuje się kabel XLPE 26/35 kV, kable 8,7/15 kV służą do zasilania przemysłowych zasilaczy wewnętrznych, a kable 12/20 kV są powszechne w miejskich sieciach dystrybucyjnych. Wybór napięcia znamionowego wyższego niż napięcie znamionowe systemu niekoniecznie poprawia niezawodność; może zwiększyć koszty i zmniejszyć elastyczność. Prawidłowa wartość to taka, która odpowiada maksymalnemu napięciu roboczemu systemu i konfiguracji uziemienia neutralnego. Na przykład system o napięciu znamionowym 35 kV i skutecznie uziemionym punkcie neutralnym może być obsługiwany kablem 26/35 kV, podczas gdy nieuziemiony lub izolowany system neutralny może wymagać wyższego poziomu izolacji. Dlatego zawsze należy sprawdzić poziom izolacji u projektanta.

Wybór odpowiedniego przekroju przewodu

Wybór przekroju przewodu polega na zrównoważeniu obciążalności prądowej, spadku napięcia i zdolności zwarciowej. Obciążalność jest ograniczona przez maksymalną temperaturę przewodu, która dla XLPE wynosi 90°C. Miedziany przewodnik o przekroju 150 mm² w powietrzu ma obciążalność prądową w przybliżeniu 360 A w temperaturze 90°C, ale po zakopaniu w ziemi w temperaturze 25°C i o oporności cieplnej 1,2 K·m/W obciążalność prądowa może spaść poniżej 300 A. W przypadku długich odcinków należy sprawdzić spadek napięcia; 1% spadek napięcia przy 35 kV zwykle pozwala na dłuższą długość kabla niż przy 0,6/1 kV. W przypadku zwarć, w czasie usuwania zwarcia przewód nie może przekroczyć maksymalnej dopuszczalnej temperatury. Standardowe wytyczne stwierdzają, że przewodniki miedziane mogą wytrzymać prąd zwarciowy o natężeniu około 100 A/mm² przez 1 sekundę pod izolacją XLPE. Obliczenia te określają minimalny przekrój poprzeczny, a w zamówieniu nigdy nie należy akceptować cieńszego przewodnika bez udokumentowanych obliczeń termicznych.

Gdzie używane są kable zasilające wysokiego napięcia

Kable wysokiego napięcia można znaleźć wszędzie tam, gdzie energia elektryczna musi przemieszczać się na odległość. Sieci użyteczności publicznej wykorzystują kable XLPE 26/35 kV do łączenia podstacji i transformatorów obniżających.

Izolowany kabel zasilający XLPE do dystrybucji średniego i wysokiego napięcia Ten usieciowany kabel polietylenowy nadaje się do sieci miejskich, zakładów przemysłowych i infrastruktury. Jego zaawansowana izolacja zwiększa odporność na starzenie i środowisko, co czyni go niezawodnym wyborem w przypadku niezawodnego przesyłu mocy na duże odległości. Zobacz produkt →

Zakłady przemysłowe instalują kable 8,7/15 kV do zasilania dużych silników i paneli dystrybucji energii. W systemach transportu kolejowego do zasilania podstacji trakcyjnych wykorzystywane są dedykowane kable zasilające.

Bezhalogenowy kabel zasilający o niskiej emisji dymu do kolei miejskiej Ten kabel 35 kV, zaprojektowany dla systemów metra i kolei lekkiej, zapewnia ognioodporność i ochronę przed termitami i gryzoniami. Spełnia rygorystyczne wymagania bezpieczeństwa dla środowisk podziemnych i torowych, zapewniając niezawodną moc trakcyjną. Zobacz produkt →

Projekty dotyczące energii odnawialnej również opierają się na tych kablach: farma fotowoltaiczna może wykorzystywać kable fotowoltaiczne do gromadzenia prądu stałego z układów i zasilania centralnego falownika.

Kabel fotowoltaiczny do przesyłu prądu stałego energią słoneczną Kabel ten, przeznaczony do paneli słonecznych, jest odporny na promieniowanie UV, warunki atmosferyczne i ozon. Przewód z cynowanej miedzi i izolacja LSZH zapewniają stabilną pracę w warunkach zewnętrznych, przyczyniając się do długoterminowej wydajności systemów energii odnawialnej. Zobacz produkt →

Zagadnienia dotyczące jakości i testowania

Niezawodny kabel zasilający wysokiego napięcia należy przetestować przed opuszczeniem fabryki. Rutynowe testy obejmują pomiar rezystancji przewodu, test wyładowań niezupełnych przy zadeklarowanym napięciu, test rezystancji izolacji i test wytrzymywania napięcia o częstotliwości sieciowej. W przypadku kabli 26/35 kV badanie wyładowań niezupełnych nie może wykazać żadnego lokalnego wyładowania powyżej określonego limitu. Ponadto przykładowe testy sprawdzają wymiary, grubość izolacji i właściwości mechaniczne. Testy odbiorcze na miejscu zazwyczaj obejmują test prądu stałego wysokim napięciem lub test rezonansowego prądu przemiennego, w zależności od systemu kablowego. Nalegaj na otrzymanie raportów z testów każdej rolki. Sprawdź także, czy fabryka posiada wymagane certyfikaty, takie jak ISO 9001 i certyfikaty produktu dla docelowego rynku.

Praktyczne uwagi dotyczące zakupów

Przy zakupie kable zasilające wysokiego napięcia , zinwentaryzuj następujące zmienne: długość kabla, rozmiar cylindra doprowadzającego, wymagany promień zgięcia, głębokość montażu i temperaturę otoczenia. Do bezpośredniego zakopywania należy używać kabli z podwójną zbroją z taśmy stalowej lub warstwą zbrojenia z drutu. W przypadku korytek kablowych lub tuneli konieczna jest powłoka ognioodporna, aby ograniczyć rozprzestrzenianie się ognia. Promień gięcia jest często określany jako 12 do 15 razy większy od zewnętrznej średnicy kabla dla XLPE. Brud, wilgoć i uszkodzenia mechaniczne to trzy najczęstsze przyczyny przedwczesnych uszkodzeń kabli średniego napięcia. Porównaj także współczynniki obniżenia parametrów termicznych dla różnych tras. Zmiana warunków instalacji z powietrznej na gruntową może zmniejszyć obciążalność prądową o 20-30%. Pamiętaj, że całkowity koszt posiadania obejmuje kabel, instalację i koszt awarii, dlatego wybierz dostawcę, który może zapewnić stałą jakość i wiarygodną dokumentację testową.

Wybór kabla zasilającego wysokiego napięcia jest decyzją inżynierską opartą na napięciu systemu, materiale izolacyjnym, rozmiarze przewodu i środowisku instalacji. Zacznij od specyfikacji, a następnie zweryfikuj możliwości testowe dostawcy i jego osiągnięcia. Niezawodny producent kabli posiadający certyfikaty ISO 9001 i TÜV może zapewnić niezbędną dokumentację i spójność dla projektów użyteczności publicznej, przemysłowych i odnawialnych. Nasz zespół zajmuje się produkcją kabli elektroenergetycznych średniego i wysokiego napięcia od 1998 roku. Chętnie odpowiemy na Państwa pytania techniczne. Dowiedz się więcej o naszym tło produkcyjne .