Cabluri de alimentare de înaltă tensiune: cum să alegeți izolația și tensiunea nominală

Un cablu XLPE de 26/35 kV nu înlocuiește un cablu PVC de 0,6/1 kV. Când o specificație de proiect necesită un alimentator de medie tensiune, izolația greșită sau dimensiunea conductorului poate produce supraîncălzire susținută, defectare prematură și înlocuire neplanificată a cablului. Luați în considerare o sarcină de 20 MVA la 35 kV: curentul de linie este de aproximativ 330 A. Un conductor de cupru de 150 mm² cu izolație XLPE poate transporta acel curent în aer, dar același conductor de aluminiu ar avea nevoie de o secțiune transversală mai mare pentru a atinge aceeași ampacitate. Prima întrebare nu este „ce marcă” ci „care construcție” pentru tensiunea reală de funcționare, sarcina de mediu și metoda de instalare. Acest ghid se concentrează pe cablurile de alimentare de înaltă tensiune în domeniul de medie tensiune (până la 35 kV) și oferă criterii practice de selecție pe care inginerii și managerii de achiziții le pot folosi.

Ce înseamnă „înaltă tensiune” în cablurile de alimentare?

În standardele internaționale, tensiunea joasă acoperă de obicei până la 1 kV, tensiunea medie este de la 1 kV la 35 kV, iar tensiunea înaltă începe peste 35 kV. Cu toate acestea, în practica utilității și industriale, termenul „cablu de alimentare de înaltă tensiune” este adesea folosit pentru orice cablu de peste 1 kV care deservește circuitele de distribuție sau de transmisie. Pentru acest articol, ne concentrăm pe gama de la 1,8/3 kV până la 26/35 kV, care acoperă majoritatea rețelelor de medie tensiune industriale și de utilități. Sistemele de tensiune mai mare (66 kV și mai sus) se bazează pe diferite modele de cabluri, dar logica de selecție fundamentală rămâne similară. Înțelegerea clasei de tensiune este esențială, deoarece determină grosimea izolației, designul scutului și metoda de testare. Un cablu de 26/35 kV are un diametru exterior de aproximativ dublu față de cel al unui cablu de 8,7/15 kV pentru aceeași dimensiune a conductorului, ceea ce afectează raza de îndoire și lățimea șanțului.

Detalii cheie de construcție de inspectat

Un cablu de alimentare de înaltă tensiune este compus din patru straturi distincte: conductor, ecran conductor, izolație și ecran de izolație, urmat de un ecran metalic și manta exterioară. Fiecare strat are o funcție definită. Conductorul trebuie să aibă o rezistență care îndeplinește IEC 60228 clasa 1 sau clasa 2. Ecranul conductorului și ecranul de izolație netezesc câmpul electric și previn descărcarea parțială. Scutul metalic servește atât ca cale de întoarcere pentru curenții de defect, cât și ca scut electromagnetic. Mantaua exterioară poate fi PVC, PE sau un compus ignifug, în funcție de condițiile de instalare. Atenție la materialul conductorului: cuprul oferă o rezistență DC mai mică pentru aceeași secțiune transversală, în timp ce aluminiul reduce greutatea și costul. Într-un cablu de 26/35 kV, secțiunile transversale de la 50 mm² la 300 mm² sunt obișnuite, iar factorii de derating trebuie aplicați atunci când cablurile sunt grupate, îngropate sau instalate în medii fierbinți. Ecranele semiconductoare trebuie extrudate și lipite strâns de izolație, altfel se formează goluri și descărcarea parțială va eroda în cele din urmă izolația.

Izolație XLPE vs PVC pentru tensiune medie și înaltă

Materialul izolator determină cât de mult stres termic și electric poate suporta un cablu. XLPE (polietilenă reticulata) este alegerea implicită pentru cablurile de alimentare de medie și înaltă tensiune, deoarece poate susține o temperatură continuă a conductorului de 90°C și o temperatură de urgență de până la 130°C. PVC, pe de altă parte, este de obicei limitat la o temperatură continuă de 70°C. Pentru circuitele de 0,6/1 kV, PVC rămâne economic, dar pentru circuitele de 26/35 kV, XLPE este aproape standard. Tabelul 1 compară caracteristicile cheie. În teren, alegerea dintre aceste materiale este adesea prima decizie care afectează comparație între izolația XLPE și PVC .

Selecția tensiunii nominale: 8,7/15 kV și 26/35 kV

Tensiunile nominale sunt scrise ca U ₀ /U, unde U ₀ este tensiunea faza-pamant si U este tensiunea faza-la-faza. Pentru un cablu de 26/35 kV, U ₀ este de 26 kV și U este de 35 kV. În practică, un cablu XLPE de 26/35 kV este utilizat pentru distribuția energiei din stațiile de 35 kV, în timp ce cablurile de 8,7/15 kV servesc la alimentarea interioară industrială, iar cablurile de 12/20 kV sunt comune în rețelele urbane de distribuție. Selectarea unei tensiuni nominale mai mare decât tensiunea nominală a sistemului nu îmbunătățește neapărat fiabilitatea; poate crește costurile și poate reduce flexibilitatea. Valoarea corectă este cea care se potrivește cu tensiunea maximă de funcționare a sistemului și configurația de împământare a neutrului. De exemplu, un sistem cu o tensiune nominală de 35 kV și un neutru efectiv împământat poate fi deservit de un cablu de 26/35 kV, în timp ce un sistem neutru neîmpământat sau izolat poate necesita un nivel mai ridicat de izolație. Prin urmare, verificați întotdeauna nivelul de izolație cu inginerul proiectant.

Alegerea corectă a secțiunii transversale a conductorului

Selectarea secțiunii transversale a conductorului este un echilibru între ampacity, căderea de tensiune și capacitatea de scurtcircuit. Ampacitatea este limitată de temperatura maximă a conductorului, care este de 90°C pentru XLPE. Un conductor de cupru de 150 mm² în aer are o ampacitate aproximativă de 360 ​​A la 90°C, dar atunci când este îngropat în sol la 25°C cu o rezistivitate termică de 1,2 K·m/W, ampacitatea poate scădea sub 300 A. Căderea de tensiune trebuie verificată pentru curse lungi; o cădere de tensiune de 1% la 35 kV permite de obicei o lungime mai mare a cablului decât la 0,6/1 kV. Pentru scurtcircuite, conductorul nu trebuie să depășească temperatura maximă admisă în timpul de eliminare a defecțiunii. Un ghid standard afirmă că conductorii de cupru pot rezista la o densitate de curent de scurtcircuit de aproximativ 100 A/mm² timp de 1 secundă sub izolație XLPE. Aceste calcule determină secțiunea transversală minimă, iar achiziția nu ar trebui să accepte niciodată un conductor mai subțire fără un calcul termic documentat.

Unde sunt folosite cabluri de alimentare de înaltă tensiune

Cablurile de alimentare de înaltă tensiune se găsesc oriunde energia electrică trebuie să se deplaseze la distanță. Rețelele de utilități folosesc cabluri XLPE de 26/35 kV pentru a conecta substații și transformatoare descendente.

Cablu de alimentare izolat XLPE pentru distribuție de medie și înaltă tensiune Acest cablu de polietilenă reticulat se potrivește rețelelor urbane, fabricilor industriale și infrastructurii. Izolația sa avansată îmbunătățește rezistența la îmbătrânire și la mediu, făcându-l o alegere fiabilă pentru transmisia fiabilă a puterii pe distanțe. Vizualizare produs →

Instalațiile industriale instalează cabluri de 8,7/15 kV pentru alimentarea motoarelor mari și a panourilor de distribuție a energiei. Sistemele de tranzit feroviar folosesc cabluri de alimentare dedicate pentru alimentarea substațiilor de tracțiune.

Cablu de alimentare cu emisii reduse de halogen pentru transportul feroviar urban Proiectat pentru sistemele de metrou și feroviar ușor, acest cablu de 35 kV oferă rezistență la flacără și protecție împotriva termitelor și rozătoarelor. Îndeplinește cerințe stricte de siguranță pentru mediile subterane și pe cale, susținând o putere de tracțiune fiabilă. Vizualizare produs →

Proiectele de energie regenerabilă se bazează, de asemenea, pe aceste cabluri: o fermă solară poate folosi cabluri fotovoltaice pentru a colecta curent continuu din rețele și a alimenta un invertor central.

Cablu fotovoltaic pentru transmiterea energiei solare DC Proiectat pentru rețele solare, acest cablu rezistă UV, intemperii și ozonului. Conductorul său de cupru cositor și izolația LSZH asigură performanțe stabile în condiții de exterior, contribuind la eficiența pe termen lung a sistemelor de energie regenerabilă. Vizualizare produs →

Considerații privind calitatea și testarea

Un cablu de alimentare de înaltă tensiune fiabil trebuie testat înainte de a părăsi fabrica. Testele de rutină includ măsurarea rezistenței conductorului, testul de descărcare parțială la tensiunea declarată, testul de rezistență a izolației și testul de rezistență la tensiunea la frecvența de alimentare. Pentru cablurile de 26/35 kV, testul de descărcare parțială nu trebuie să arate că nu există o descărcare locală peste limita specificată. În plus, testele eșantioane verifică dimensiunea, grosimea izolației și proprietățile mecanice. Testele de acceptare pe amplasament implică de obicei un test de curent continuu de înaltă tensiune sau un test de curent alternativ rezonant, în funcție de sistemul de cabluri. Insistați să primiți rapoartele de testare pentru fiecare bobină. De asemenea, verificați dacă fabrica are certificarea necesară, cum ar fi ISO 9001 și certificările de produs pentru piața vizată.

Considerații practice de cumpărare

La cumpărare cabluri de alimentare de înaltă tensiune , inventariați următoarele variabile: lungimea cablului, dimensiunea cilindrului de livrare, raza de îndoire necesară, adâncimea de instalare și temperatura ambiantă. Pentru îngroparea directă, utilizați cabluri cu o armătură de bandă dublă de oțel sau un strat de armătură de sârmă. Pentru canalele de cabluri sau tuneluri, este necesară o manta ignifugă pentru a reduce propagarea incendiului. Raza de îndoire este adesea specificată ca fiind de 12 până la 15 ori diametrul exterior al cablului pentru XLPE. Murdăria, umiditatea și deteriorarea mecanică sunt cele mai frecvente trei cauze ale defectării premature a cablurilor de medie tensiune. De asemenea, comparați factorii de derating termic pentru diferite rute. O schimbare a stării de instalare de la aer la sol poate reduce ampacitatea cu 20-30%. Amintiți-vă că costul total de proprietate include cablul, instalarea și costul defecțiunii, așa că alegeți un furnizor care poate oferi o calitate constantă și o documentație de testare fiabilă.

Alegerea unui cablu de alimentare de înaltă tensiune este o decizie de inginerie bazată pe tensiunea sistemului, materialul de izolație, dimensiunea conductorului și mediul de instalare. Începeți cu specificația, apoi validați capacitatea de testare și istoricul furnizorului. Un producător de cabluri de încredere cu certificare ISO 9001 și TÜV poate oferi documentația și coerența necesare pentru proiecte de utilități, industrie și energie regenerabilă. Echipa noastră produce cabluri de alimentare de medie și înaltă tensiune din 1998 și așteptăm întrebările dumneavoastră tehnice. Aflați mai multe despre noastre fundal de fabricație .