Блог

Nov 24, 2023

Эволюция аксессуаров для кабелей среднего напряжения

Патрик О'Халлоран, главный инженер по мониторингу состояния в City Power,

Патрик О'Халлоран, главный инженер по мониторингу состояния компании City Power, Йоханнесбург, Южная Африка

Аксессуары для кабелей среднего напряжения (СН) изменились с тех пор, как наши деды много лет назад заделывали и соединяли кабели, и они развивались, чтобы идти в ногу с технологическими изменениями в конструкции распределительных устройств и кабелей. В Южной Африке основными движущими факторами, которые изменили кабельную арматуру среднего напряжения, являются NRS 053/SABS 1332 и NRS 012/SANS 876, а также внедрение компактных распределительных устройств среднего напряжения. В этой статье представлен обзор того, как развивались кабельные наконечники среднего напряжения, и определяются проблемы, стоящие перед южноафриканской промышленностью (сопротивление изменениям, отсутствие навыков и непонимание новых технологий).

Первоначально электрооборудование (распределительные устройства и трансформаторы) проектировалось с металлическими кабельными коробками, заполненными компаундом. Этот способ подключения кабелей был технически хорош, но был очень сложен и опасен для полевого персонала. Кабели среднего напряжения с бумажной изоляцией (PILC) в то время имели конструкцию с ремнем и герметичные заземляющие соединения. Кабельная коробка, заполненная компаундом, была спроектирована так, чтобы внутри не было воздуха, поэтому утечка не была основным фактором при проектировании кабельной втулки. Это объясняет, почему втулки кабельных коробок, заполненных компаундом, меньше по сравнению с вводами кабельных коробок, заполненными воздухом, которые используются в распределительных устройствах с металлической оболочкой и трансформаторах наружной установки.

Компаундные коробки заполнялись множеством различных составов, но в основном применялся состав горячей заливки. С этим соединением было трудно обращаться, и при нагревании перед заливкой он выделял вредные пары. Коробки с составным заполнением имели металлический корпус с фарфоровыми втулками в местах выхода кабелей из составной коробки.

Некоторые недостатки кабельных коробок, заполненных компаундом, заключаются в следующем: требуется доливка компаунда для обеспечения надлежащей изоляции (отсутствие воздушных пустот), длительное время установки и отказы кабельных коробок вызывают серьезные повреждения при их разрыве (может вылететь горячий горючий компаунд). Однако теперь доступны новые технологии холодного заливания, которые являются экологически чистыми, безопасными для установки и повторного ввода.

С появлением лент, термоусадочных, а затем и холодных усадочных клемм, коробки, заполненные компаундом, со временем были заменены клеммами с воздушной изоляцией. Этот тип кабельной заделки среднего напряжения используется на 95% рынка Южной Африки.

Кабели с экранированной бумажной изоляцией были введены для контроля электрических напряжений в конструкциях кабелей, особенно там, где требовались кабели повышенного напряжения. В настоящее время напряжение кабелей с бумажной изоляцией с поясом ограничено 12 кВ. Кабели с экранированной бумажной изоляцией обычно рассчитаны на напряжение до 36 кВ включительно согласно SANS 97. Конструкция экранированного кабеля обеспечивает улучшенные характеристики заделки кабеля среднего напряжения, особенно там, где в кабелях с ремнем опора является зоной повышенного напряжения.

У кабеля с ленточной конструкцией с бумажной изоляцией вероятность выхода из строя выше, чем у нового кабеля с экранированной бумажной изоляцией, у которого экранирована вся площадь костыля. Это происходит из-за удельного сопротивления материалов и попадания воздуха между неэкранированными изолированными проводниками. На рисунке 3 представлена ​​более подробная информация о различиях между ленточным и экранированным кабелем среднего напряжения с бумажной изоляцией.

Специальные трубки для контроля напряжения были разработаны для контроля высоких электрических напряжений в месте разреза экрана в кабельных наконечниках среднего напряжения с воздушной изоляцией.

С появлением воздуха в кабельных коробках нам теперь приходится учитывать пути утечки, трекинг и эрозию, а также зазоры (фаза-фаза и фаза-земля). Эти технические соображения должны быть верными, если срок службы наполненного воздухом концевого соединения превышает 30 лет. Если обеспечены неадекватные свойства утечки, отслеживания и эрозии, а также воздушные зазоры, то заделка кабеля среднего напряжения выйдет из строя преждевременно. Выход из строя кабельных наконечников среднего напряжения опасен и приводит к длительным перебоям в подаче электроэнергии. На рисунке 5 показано типичное термоусадочное окончание 11 кВ с воздушной изоляцией, замазкой и ленточными кожухами.

Тенденции международного рынка (в основном это системы с номиналом 24 кВ) требовали все меньше и меньше распределительных устройств. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению зазоров между шинами и кабельными коробками. Воздух был первой изолирующей средой для шин. Его заменили маслом, а с введением изоляции SF6 зазоры между шинами можно было значительно уменьшить. Это заставило уменьшить размеры кабельной коробки. Наряду с уменьшением размеров кабельных коробок уменьшились зазоры между фазами и между фазой и землей. Для уменьшения зазоров потребовались новые кабельные наконечники среднего напряжения.