13.3. Кабельные линии

Силовые кабели низкого напряжения (до 1 кВ). Преимущественно эти кабели применяются в трёхфазных системах с заземлённой нейтралью при напряжении 220/380 В и изготовляются в основном в четырёхжильном исполнении (три фазных проводника и один нулевой для соединения с заземленной нейтралью — рис. 13.5), хотя выпускаются и трёхжильные кабели. В качестве электрической изоляции жил и защитных оболочек кабелей применяются пластмассы преимущественно на основе поливинилхлоридных (ПВХ) пластикатов. Форма токопроводящих жил чаще всего секторная, так как она позволяет получить компактную и соответственно экономичную конструкцию кабеля. Иногда силовые кабели такого типа выпускаются и с круглыми жилами. Материал жил — медь или алюминий.

Кабели для подземной прокладки в городских условиях применяются для подвода питания к жилым и производственным зданиям от подстанций 10(6)/0,4 кВ, для уличного освещения. Из-за высокой насыщенности грунтов растворами хлоридов в ряде регионов России в последние годы ориентируются на применение кабелей с медными токопроводящими жилами, так как алюминиевые жилы кабелей (особенно для уличного освещения) разрушаются за счёт диффузии хлоридов через ПВХ-оболочку и изоляцию, а для подвода пи-тания к жилым домам преимущественно используются кабели с пропитанной бумажной изоляцией в свинцовой коррозионно-стойкой оболочке.
Перспективными являются конструкции кабелей низкого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена (ПЭ) с повышенной нагрузочной способностью по сравнению с ПВХ-изоляцией (примерно на 17 %), в том числе коррозионно защищённые кабели для подземной прокладки в агрессивных грунтах. Коррозионная защита кабелей обеспечивается применением полиэтиленовой изоляции и оболочки, имеющих пониженные коэффициенты диффузии водных растворов, в 8—10 раз меньшие по сравнению с ПВХ-изоляцией.
Силовые кабели среднего напряжения.Эти кабели применяются в распределительных сетях с изолированной нейтралью на напряжения 6, 10, 20 и 35 кВ. Основным напряжением распределительных сетей энергосистем России является напряжение 10 кВ. В качестве электрической изоляции кабелей среднего напряжения применяется бумажная пропитанная и пластмассовая изоляция.
Силовые кабели с пропитанной бумажной изоляцией на напряжение 6 и 10 кВ изготовляются трёхжильными. В качестве фазной и поясной изоляции применяется бумага, пропитанная маслоканифольным составом. Такие кабели выпускаются с медными и алюминиевыми жилами секторной формы. Для защиты гигроскопичной изоляции в конструкции кабеля предусмотрена металлическая оболочка из свинца или алюминия. Поверх металлических оболочек накладываются защитные покровы для механической и коррозионной защиты. Конструкция трёхжильного кабеля с поясной изоляцией показана на рис. 13.6.

В последние годы принято генеральное направление на применение для распределительных сетей среднего напряжения современных кабелей с изоляцией из сшитого ПЭ, допускающего повышенные температуры эксплуатации. Кабели среднего напряжения с изоляцией из сшитого ПЭ получили широкое распространение с 80-х годов XX века в промышленно развитых странах (США, Япония, Франция, Германия и др.), где они полностью вытеснили кабели с пропитанной бумажной изоляцией в свинцовых оболочках.
Силовые кабели высокого напряжения. К этому классу относятся кабели на напряжение 110, 220 и 500 кВ применительно к номинальным напряжениям систем электропередачи, принятых в России.
Кабели предназначены для передачи больших мощностей электроэнергии (60—620 MB А) на указанных напряжениях. Области применения кабелей следующие:
• глубокие вводы к центрам потребления электроэнергии в условиях крупных городов (применяются кабели на напряжение 110—220 кВ для питания районных городских подстанций);
• выводы мощности с крупных гидро- и тепловых электростанций преимущественно при напряжениях 220 и 500 кВ;
• питание энергоёмких производственных комплексов (автозаводы, металлургические и химические предприятия).
К электрической изоляции кабелей высокого напряжения предъявляются высокие требования в части электрической прочности, высокой надёжности в течение длительных сроков службы (35 и более лет). Напряжённости электрического поля в изоляции таких кабелей составляют от 7 до 15 кВ/мм, т.е. являются наиболее высокими по сравнению с напряжённостями поля в любых электротехнических аппаратах и устройствах. Напряжённость электрического поля является одним из главных параметров, обеспечивающих приемлемые конструктивные размеры (диаметры) кабелей. Высокие рабочие напряжённости электрического поля ставят серьёзные научно-технические проблемы с точки зрения обеспечения высокого ресурса работы кабелей. Эти проблемы успешно решены для двух видов электрической изоляции кабелей: бумажно-пропитанной, работающей под избыточным давлением масла (маслонаполненные кабели — МНК) и из сшитого ПЭ с применением соответствующих технологий, обеспечивающих чистоту и требуемое качество изоляции.
На рис. 12.6 приведена конструкция МНК низкого давления, а на рис. 12.7 — МНК высокого давления в стальной трубе.
Напряжённость электрического поля в пластмассовой изоляции находится на уровне напряжённости в бумажно-пропитанной изоляции и составляет от 6 до 15 кВ/мм в зависимости от номинального напряжения кабелей. Типовая конструкция кабеля высокого напряжения с изоляцией из сшитого ПЭ показана на рис. 13.9.