Сравнительные характеристики кабелей
Кабельные линии с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ)
Эту ситуацию могло изменить только существенное изменение устройства кабелей, что и случилось с началом промышленного изготовления кабелей с изоляцией из СПЭ. Кабели с СПЭ изоляцией не имеют многих недостатков характерных для кабелей с бумажной изоляцией, поэтому их применение позволяет решить многие назревшие проблемы по надежности электроснабжения, упрощения и оптимизации схемы сети, снижению расходов на реконструкцию и эксплуатацию кабельных линий.
Своими уникальными характеристиками СПЭ-кабели обязаны применяемому в них изоляционному материалу. На современных предприятиях производящих кабели процесс сшивки или вулканизации производится в среде нейтрального газа при высоком давлении и температуре. Такой способ вулканизации делает возможным получать достаточную степень сшивки по всей толщине изоляции и обеспечить отсутствие воздушных включений. Поперечные связи, образующиеся в процессе сшивки между молекулами полиэтилена, в основном и определяют характеристики нового материала. Кроме высоких диэлектрических свойств, это и больший, чем у других кабельных изоляционных материалов диапазон рабочих температур, и отличные механические свойства. Так, в нормальном режиме для сшитого полиэтилена допускается температура 90°С, в кратковременном режиме (протекание токов КЗ) 250°С, прокладка и монтаж КЛ могут проходить при температуре до –20°С. При этом монтаж кабелей допускается с радиусом изгиба до 7,5 наружных диаметров.
Однако основное преимущество СПЭ-кабелей перед бумажными – это их низкая повреждаемость. К сожалению, из-за недостаточного опыта эксплуатации, отсутствует достоверная информация о количестве повреждений таких кабелей в РФ. Согласно зарубежных данных, процент электрических пробоев СПЭ-кабелей на десятки и даже сотни раз ниже, чем на кабелях с бумажной изоляцией.
Сравнительные характеристики кабелей
Преимущественно кабели выпускаются в одножильном исполнении, а применение различных типов оболочек и возможность герметизации позволяет использовать кабель как для прокладки в земле, так и для кабельных сооружений, в том числе при групповой прокладке.
СПЭ-кабель может заменить кабель с бумажной изоляцией практически во всех случаях, однако на этапе внедрения кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на том или ином предприятии необходимо выделить те области, где их применение имеет наибольший смысл. Для этого проведем короткое технико-экономическое сравнение «обычных» и СПЭ-кабелей. К сожалению из-за различий в затратах на ремонты и содержание кабельных линий для конкретных предприятий, разницу в общих затратах на эксплуатацию оценить затруднительно, поэтому предлагаем сравнивать только первоначальные вложения в кабель.
Для корректного сравнения возьмем кабели с одинаковой пропускной способностью – бумажный АСБ 3х240 10 кВ и три однофазных кабеля АПвП 1х185/25–10 кВ. Сравнительные характеристики кабелей приведены в табл. 1.
| Параметры сравнения | Кабель с бумажной изоляцией АСБ 3x240 - 10 кВ | Одножильный кабель с СПЭ изоляцией, ЗхАПвП 1x185/25-10 кВ |
| Вид кабельной линии в разрезе |  |  |
| Сечение жил, мм2 | ||
| Ток нагрузки при прокладке в земле, А | в плоскости / треугольником 375/360 | |
| Максимально-допустимый 1-сек ток КЗ, А | 20,56 | 17,5 |
| Наружный диаметр, мм | ||
| Строительная длина, м | 500-600 | до 1400 (бар.N22) |
| Минимальный радиус изгиба, м | 1.64 | 0.54 |
| Масса, кг/км | 1370 (4110) | |
| Допустимая разность уровней, м | не ограничена | |
| Сравнительная стоимость. % |
Из приведенных данных видно, что при одинаковой пропускной способности и лучших остальных параметрах стоимость СПЭ-кабеля примерно на 60–70% выше. Это объясняется более дорогими материалами и технологией изготовления, большим расходом материалов при радиальной конструкции кабеля. Но с другой стороны, такая конструкция обеспечивает равномерное распределение электрического поля и, как следствие, увеличение электрической прочности.
Эта ситуация меняется кардинально при возрастании требований по пропускной способности кабельной линии. Так, параллельные кабели АСБ 1х240 10 кВ целесообразно заменить СПЭ кабелем большего сечения (см. табл. 2).
| Параметры сравнения | Кабели с бумажной изоляцией 2 х АСБ 3x240 | Одножильный кабель с СПЭ изоляцией, 3хАПвП 1x500 35 |
| Вид кабельной линии в разрезе | | |
| Сечение жил, мм2 | ||
| Ток нагрузки при прокладке в земле, А | в плоскости / треугольником 650/610 | |
| Максимально-допустимый 1-сек ток КЗ, А | 20,56 | |
| Наружный диаметр, мм | ||
| Строительная длина, м | 500-600 | до 850 (бар.N22) |
| Минимальный радиус изгиба, м | 1.64 | 0.74 |
| Масса, кг/км | 2x7050 | 2570 (7710) |
| Допустимая разность уровней, м | не ограничена | |
| Сравнительная стоимость. % | 115-120 |
Для СПЭ кабеля на напряжение 35 кВ картина еще более благоприятная (см. табл. 3).
| Параметры сравнения | Кабели с бумажной изоляцией АОСБ Зх150-35 кВ | Одножильный кабель С СПЭ изоляцией. ЗхАПвП 1x150/25 - 35 кВ |
| Вид кабельной линии в разрезе |  | |
| Сечение жил, мм2 | ||
| Ток нагрузки при прокладке в земле, А | в плоскости / треугольником 350/330 | |
| Максимально-допустимый 1-сек ток КЗ, А | 7,58 | 14,2 |
| Строительная длина, м | до 1000 (бар.N22) | |
| Минимальный радиус изгиба, м | 1.45 | 0.67 |
| Масса, кг/км | 1805 (5415) | |
| Допустимая разность уровней, м | не ограничена | |
| Сравнительная стоимость. % | 100-105 |
Это объясняется тем, что на этот класс напряжений применение конструкции с секторными жилами невозможно. Поэтому бумажные кабели изготавливаются с отдельно освинцованными жилами, что влечет за собой значительное удорожание по сравнению с кабелями 10 кВ. Стоимости кабелей с бумажной и полиэтиленовой изоляцией одинакового сечения приблизительно равны. Однако, как видно из табл. 3, полиэтиленовый кабель дает 40%-ное преимущество по нагрузочной способности.