Маслонаполненные кабели и кабели с изоляцией из вулканизированного полиэтилена 110-500 кВ

Маслонаполненные кабели с медной жилой, с изоляцией из пропитанной бумаги, в свинцовой или алюминиевой оболочках напряжением 110—500 кВ предназначены для трехфазных систем с заземленной нейтралью с прямой связью кабельных линий с воздушными линиями электропередачи или без нее.
Маслонаполненные кабели подразделяют на кабели низкого и высокого давления. Длительно допустимое избыточное давление масла в кабелях низкого давления должно быть в пределах 0,06...0,3 МПа, избыточное давление при переходных тепловых процессах 0,04...0,6 МПа. Длительно допустимое избыточное давление масла в трубе кабельной линии высокого давления должно быть в пределах 1,1... 1,6 МПА. Аварийное отключение кабельной линии высокого давления должно производиться при избыточном давлении масла в ней 0,8 МПа.

Кабель марки МВДТ может быть изготовлен без свинцовой оболочки; в этом случае он погружается в специальный транспортировочный контейнер, заполняемый маслом, к марке кабеля добавляется буква «к» — МВДТк.

Схема маслонаполненного кабеля низкого давления МНСА-1: 1 — канал для циркуляции масла МН-4; 2 — Z-образные проволоки токопроводящей жилы; 3 — сегментные проволоки жилы; 4 — изоляция из бумаги толщиной 0,08 мм; 5 — изоляция из бумаги толщиной 0,12 мм; 6 — экран из электропроводящей бумаги; 7 — свинцовая оболочка; 8 — упрочняющие покровы; 9 — защитные покровы

Схема маслонаполненного кабеля высокого давления в стальном трубопроводе МВДТ: 1 — одножильный кабель; 2 — масло С-220; 3 — стальной
трубопровод; 4 — антикоррозионный покров

Марки маслонаполненных кабелей на напряжение 110...500 кВ переменного тока (ГОСТ 16441-78)

Значения букв в марках маслонаполненных кабелей: М (на первом месте) — маслонаполненный; Н или ВД (на втором месте) — (материал оболочки) низкого или высокою давления; С или А (на третьем месте) — материал оболочки — свинцовая или алюминиевая; Аг — алюминиевая гофрированная. Остальные буквы характеризуют конструкцию защитных покровов: Шв — шланг из поливинилхлоридного пластиката: Шву — то же, но с усиленным защитным слоем под шлангом; Т — стальной трубопровод (свинцовая оболочка перед прокладкой кабеля и трубопровод снимается), вторую букву Т добавляют к маркам кабелей, предназначенных для работы при температурах 85 или 75 °С; К — броня из проволоки.
МНАШв — маслонаполненный, низкого давления, в алюминиевой оболочке, в шланге из поливинилхлоридного пластиката;
МНАгШв — то же, в алюминиевой гофрированной оболочке;
МНАШву — маслонаполненный, низкого давления, в алюминиевой оболочке, в шланге из поливинилхлоридного пластиката, с усиленным защитным слоем под шлангом;
МНАгШву — то же. в алюминиевой гофрированной оболочке:
МНС — маслонаполненный, низкого давления, в свинцовой оболочке, с упрочняющим покровом и с защитным покровом;
МНСА — маслонаполненный, низкого давления, в свинцовой оболочке, с упрочняющим покровом и с защитным Покровом из слоев битумного состава, полиэтилентерефталатных лент и пропитанной кабельной пряжи (или стеклопряжи),
МНСК — маслонаполненный, низкого давления, в свинцовой оболочке, с упрочняющим покровом, с подушкой, с броней из круглых стальных оцинкованных проволок, с наружным покровом из слоев битумного состава, полиэтилентерефталатных лент и пропитанной кабельной пряжи (или стеклопряжи);
МНСШв — маслонаполненный, низкого давления, в свинцовой оболочке, с упрочняющим покровом, в шланге из поливинилхлоридного пластиката;
МВДТ — маслонаполненный, высокого давления, в свинцовой оболочке, снимаемой на месте прокладки при протягивании кабеля в трубопровод;
МВДТк — маслонаполненный, высокого давления, в контейнере с маслом.
Пример условного обозначения: кабель МНСК 1x625-220 ГОСТ 16441-78 — маслонаполненный кабель низкого давления на 220 кВ, сечением 625 мм², с броней из круглых оцинкованных проволок.
Номинальное сечение жил маслонаполненных кабелей низкого и высокого давления приведено в табл.. Кабели, имеющие сечение, указанное в скобках, изготавливают в технически обоснованных случаях по согласованию между потребителем и изготовителем Круглую токопроводящую жилу кабелей низкого давления изготавливают из медных отожженных луженых проволок с центральным каналом для циркуляции масла (при пропитке кабеля синтетическим маслом допускается изготовление жилы из нелуженых проволок). Диаметр канала жилы сечением 120 мм² — 9 мм, всех остальных сечений — 12 мм.
Число проволок в жиле:
Сечение, мм²         120 150 и 185 240...400 500...625 800
Число проволок 9  12       24       39 64
Жилу кабелей высокого давления изготавливают из медных отожженных проволок числом не менее:
Сечение, мм²         120...(270) 300...400 500...625 (700)
Минимальное число
проволок      37       61       91 127
Сечение жил, мм², маслонаполненных кабелей

Токопроводящую жилу обматывают кабельной электропроводящей уплотненной одноцветной и двухцветной бумагой. Не допускается совпадение двух лент бумаги, непосредственно прилегающих к изоляции. Двухцветные ленты экрана, прилегающие к изоляции, наложены изоляционным слоем в направлении к изоляции. Не допускается совпадение двухцветной ленты экрана с прилегающей к ней лентой изоляции. Слой изоляции, прилегающей к экрану по жиле, изготавливают из высоковольтной кабельной уплотненной бумаги толщиной 0,08 мм, остальная часть изоляции — из высоковольтной кабельной неуплотненной бумаги толщиной 0,12 и 0,17 мм (допускается применение неуплотненной бумаги толщиной 0,08 мм). Общее число поврежденных лент в изоляции не превышает 10 на каждые 100 лент однометрового отрезка кабеля, в том числе не более 5 совпадений двух соседних лент. Не допускается совпадение двух лент изоляции, непосредственно прилегающих к экрану жилы. В остальной части изоляции не допускается совпадение более двух соседних лент. На наружную электропроводящую ленту экрана изоляции кабелей накладывают металлизированную перфорированную ленту металлизированной поверхностью в направлении к оболочке. В кабелях низкого давления допускается замена металлизированной ленты лентой электропроводящей бумаги, наложенной вместе с медной или алюминиевой лентой. В кабелях высокого давления поверх металлизированной ленты в экране по изоляции накладывают медную перфорированную ленту вместе с лентой электропроводящей бумаги.

Маслонаполненные кабели низкого давления на напряжение 110-220 кВ пропитывают маловязким кабельным маслом марки МН-4, вырабатываемым из анастасиевской нефти с добавкой присадки ионола или топанола, кабели на напряжение 110-500 кВ высокого давления — маслом С-220, изготавливаемым перколяционной очисткой авиационных масел (по ГОСТ 8463-76). В кабелях высокого давления поверх экрана накладывают не менее двух фасонных проволок скольжения из немагнитного металла. Кабели низкого давления поверх изоляции имеют герметичную свинцовую оболочку. Толщина свинцовых оболочек маслонаполненных кабелей приведена в табл. 3.10.5. При наложении свинцовой оболочки на гидравлическом прессе (прерывного действия) номинальные толщины оболочки увеличивают на 0,2 мм. Единичные местные утончения свинцовой оболочки не превышает 20% ее номинальной толщины и пропаяны. Число паек оболочки на строительной длине кабеля низкого давления не превышает трех на каждые 200 м кабеля. Свинцовая оболочка кабелей низкого давления содержит присадку меди 0,03...0,05% и сурьмы 0,15...0,03% или меди до 0,05%, сурьмы 0,15...0,03%, олова 0,35...0,5% и теллура до 0,005% (допускается свинцовая оболочка, содержащая присадку меди 0,03...0,65%). Свинцовая оболочка кабелей низкого давления, транспортируемых на расстояния более 3000 км или предназначенных для работы при наличии вибрации, содержит присадку меди 0,03...0,005% и сурьмы 0,5...0,65%. Кабели высокого давления имеют временную оболочку из сплава марки Е или свинца марок С2 или СЗ. Свинцовая оболочка с присадкой сурьмы 0,5% и более выдерживает без разрыва растяжение на конусе до 1,3-кратного начального внутреннего диаметра. Свинцовая оболочка без присадок или с присадками при содержании сурьмы менее 0,5% выдерживает без разрыва растяжение до 1,5 D
Номинальная толщина алюминиевой оболочки кабелей всех сечений равна 2,5 мм, минимальная ее толщина 2,0 мм. Алюминиевая оболочка кабелей диаметром до 45 мм накладывается гладкой, свыше 45 мм — гофрируется. Оболочка имеет синусоидальный или S-образный гофр в пределах 1,08...1,25 D, шаг гофрирования не более 30...50% наружного диаметра выступов оболочки. Единичные местные утончения алюминиевой оболочки не превышают 40% ее номинальной толщины и пропаяны. Алюминиевая оболочка выдерживает без разрыва растяжение на конусе до 1,3-кратного начального внутреннего диаметра.
Кабели низкого давления поверх свинцовой оболочки имеют упрочняющий покров из лент ПЭТФ и ПВХ пластиката и двух лент из немагнитного материала. Кабели МНС поверх упрочняющего покрова имеют наружный покров из лент ПВХ пластиката. Кабель МНСК имеет подушку, состоящую из слоев битумного состава, ПЭТФ (или резиновых лент), лент крепи- рованной бумаги или предварительно пропитанной кабельной бумаги, кабельной пряжи или стеклопряжи. Поверх подушки накладывают броню из стальных оцинкованных проволок. Кабели МНСА поверх упрочняющего покрова и кабели МНСК поверх брони имеют наружный покров, состоящий из слоев битумного состава, ПЭТФ лент (или резиновых лент), ленты крепированной бумаги (или предварительно пропитанной кабельной бумаги), предварительно пропитанной кабельной пряжи или стеклопряжи и мелового покрытия. Кабели МНСА могут иметь стальные проволоки, служащие для протягивания кабеля при прокладке. Кабель МНСШв поверх упрочняющего покрова имеет слой битумного состава, ленты ПЭТФ и шланг из ПВХ пластиката. Кабели МНАШв и МНАгШв поверх алюминиевой оболочки имеют защитный покров, состоящий из битумного слоя, лент ПЭТФ и шланга из ПВХ пластиката, кабели МНАШву и МНАгШву поверх алюминиевой оболочки имеют защитный покров, состоящий из битумного состава, лент крепированной бумаги, ПЭТФ и прорезиненной невулканизированной ткани и шланга из ПВХ пластиката. ПЭТФ и другие ленты защитного покрова накладывают с перекрытием не менее 10 мм. Число починок шланга не превышает двух на каждые 400 м кабеля.

Толщина свинцовой оболочки маслонаполненных кабелей

Броня кабеля МНСК выполняется из стальных оцинкованных проволок диаметром не менее 4 мм, разделенных на 4...6 участков медными проволоками такого же диаметра.
Битумный состав не вытекает из защитного покрова при температуре 60 °С, а из покровов, предназначенных для работы при 85 и 75 °С, — при температуре 80 или 65 °С соответственно.
В кабелях МНСК поверх упрочняющего покрова под броней размещена подушка толщиной не менее 2,5 мм, наружный покров кабелей МНСА, МНСК и МНС имеет толщину не менее 2,5 мм. В кабеле МНСШв поверх упрочняющего покрова и в кабелях МНАШв и МНАгШв поверх алюминиевой оболочки накладывают шланг из ПВХ пластиката толщиной не менее 3,2 мм. а в кабеле МНАШву и МНАгШву — не менее 5.5 мм
Расчетные наружный диаметр и масса маслонаполненных кабелей на напряжение 110 и 220 кВ по ГОСТ 16441-78 приведены в табл. 3.10.6. Электрическое сопротивление жилы маслонаполненного кабеля постоянному току при 20 °С на длине 1 км соответствует табл. 3.10.7. Проба масла из канала кабеля низкого давления, из бака давления, подключенного к кабелю, из контейнера с кабелем высокого давления через 2... 10 сут имеет электрическую прочность при частоте 50 Гц и температуре масла (20 ±10) °С не менее 18 МВ/ м; значение tg8 при напряженности электрического поля 1 МВ/м и температуре масла (100±1) °С — не более 0,007 (масла из канала жилы кабеля низкого давления и бака давления) и не более 0,003 (масла из контейнера).

Маслонаполненные кабели разрешается прокладывать при температуре окружающего воздуха и кабеля не ниже -5 °С. Температура в эксплуата- щую из слоев битумного состава, ПЭТФ (или резиновых лент), лент крепи- рованной бумаги или предварительно пропитанной кабельной бумаги, кабельной пряжи или стеклопряжи. Поверх подушки накладывают броню из стальных оцинкованных проволок. Кабели МНСА поверх упрочняющего покрова и кабели МНСК поверх брони имеют наружный покров, состоящий из слоев битумного состава, ПЭТФ лент (или резиновых лент), ленты кре- пированной бумаги (или предварительно пропитанной кабельной бумаги), предварительно пропитанной кабельной пряжи или стеклопряжи и мелового покрытия. Кабели МНСА могут иметь стальные проволоки, служащие для протягивания кабеля при прокладке. Кабель МНСШв поверх упрочняющего покрова имеет слой битумного состава, ленты ПЭТФ и шланг из ПВХ пластиката. Кабели МНАШв и МНАгШв поверх алюминиевой оболочки имеют защитный покров, состоящий из битумного слоя, лент ПЭТФ и шланга из ПВХ пластиката, кабели МНАШву и МНАгШву поверх алюминиевой оболочки имеют защитный покров, состоящий из битумного состава, лент крепированной бумаги, ПЭТФ и прорезиненной невулканизированной ткани и шланга из ПВХ пластиката. ПЭТФ и другие ленты защитного покрова накладывают с перекрытием не менее 10 мм. Число починок шланга не превышает двух на каждые 400 м кабеля.
Броня кабеля МНСК выполняется из стальных оцинкованных проволок диаметром не менее 4 мм, разделенных на 4...6 участков медными проволоками такого же диаметра.
Битумный состав не вытекает из защитного покрова при температуре 60 °С, а из покровов, предназначенных для работы при 85 и 75 °С, — при температуре 80 или 65 °С соответственно.
В кабелях МНСК поверх упрочняющего покрова под броней размещена подушка толщиной не менее 2,5 мм, наружный покров кабелей МНСА, МНСК и МНС имеет толщину не менее 2,5 мм. В кабеле МНСШв поверх упрочняющего покрова и в кабелях МНАШв и МНАгШв поверх алюминиевой оболочки накладывают шланг из ПВХ пластиката толщиной не менее 3,2 мм, а в кабеле МНАШву и МНАгШву — не менее 5,5 мм.
Расчетные наружный диаметр и масса маслонаполненных кабелей на напряжение 110 и 220 кВ по ГОСТ 16441-78 приведены в табл. Электрическое сопротивление жилы маслонаполненного кабеля постоянному току при 20 °С на длине 1 км соответствует табл.. Проба масла из канала кабеля низкого давления, из бака давления, подключенного к кабелю, из контейнера с кабелем высокого давления через 2... 10 сут имеет электрическую прочность при частоте 50 Гц и температуре масла (20 ±10) °С не менее 18 МВ/м; значение tg5 при напряженности электрического поля 1 МВ/м и температуре масла (100±1) °С — не более 0,007 (масла из канала жилы кабеля низкого давления и бака давления) и не более 0,003 (масла из контейнера).
Маслонаполненные кабели разрешается прокладывать при температуре окружающего воздуха и кабеля не ниже -5 °С. Температура в эксплуатации для кабелей низкого давления должна быть не ниже О °С (допускается температура до -20 °С на участках под концевыми муфтами длиной не более 5 м). Для кабелей низкого давления, пропитанных синтетическим маслом, эти температуры соответственно равны -20 и -40 °С. Для кабеля высокого давления минимальная температура в эксплуатации не ниже 0 °С.
Радиус внутренней кривой изгиба кабеля низкого давления при прокладке должен быть не менее:
в гладкой алюминиевой оболочке — 30 (D + d);
в свинцовой или гофрированной алюминиевой оболочке 25 (D + d);
то же для кабеля высокого давления;
при одновременном изгибании трех кабелей 40 Z);
при изгибании одного кабеля 35 D, где D — наружный диаметр гладкой алюминиевой или свинцовой оболочки (для гофрированной алюминиевой оболочки диаметр по выступам) кабеля низкого давления, для кабеля высокого давления — диаметр по проволокам скольжения, мм; d — наружный диаметр жилы, мм.
Допускается прокладка кабелей низкого давления в трубы длиной до 20 м. Диаметр труб должен быть не менее 150 мм. По согласованию потребителя с изготовителем допускается прокладка кабелей в трубы длиной до 50 м.
Расчетная длительно допустимая температура токопроводящих жил кабелей, проложенных в земле, в воздухе и под водой, не должна превышать 85°С для кабелей 110-220 кВ и 75°С для кабелей 330-500 кВ, а также кабелей марок МНСА и МНСК, если имеется достаточная информация об условиях охлаждения кабелей по всей трассе, а коэффициент среднесуточного значения тока нагрузки не превосходит 0,8.
В случае засыпки кабелей грунтом, вынутым из траншеи, при отсутствии данных об условиях охлаждения кабелей или при коэффициенте среднесуточного значения тока нагрузки, превышающем 0.8, расчетная температура должна быть снижена до 70 °С.
Максимально допустимая температура жил кабелей во время эксплуатации не должна превышать 90 °С для кабелей на напряжение 110-220 кВ и 80 °С для кабелей 330-500 кВ и кабелей марок МНСА, МНСК при продолжительности непрерывной работы кабелей в условиях перегрузки не более 100 ч, если коэффициент среднесуточного значения тока не превышает 0,8, и не более 50 ч, если коэффициент среднесуточного значения тока более 0,8. В течение года допускается один период перегрузки
Максимально допустимая температура масла должна быть 0,8 Тесп, где Тъсп, — температура вспышки масла.

В табл. представлен допустимый ток нагрузки линий 110 и 220 кВ с кабелем марки МНСА. Значения допустимых нагрузок даны по материалам ВНИИКП.
Удельное тепловое сопротивление грунта можно принимать ориентировочно равным 1,2 °С"м/Вт, если измеренное значение меньше или равно вышеуказанному
Значения 0,8 °С-м/Вт следует применять в случае засыпки кабельных линий искусственным грунтом, а также в случаях, когда имеются соответствующие данные о систематически контролируемой величине.
Глубина прокладки кабелей в земле 1500 мм, кабели низкого давления в трехфазной линии располагаются по вершинам равностороннего треугольника впритык, расстояние между центрами параллельных линий при расчете взаимного теплового влияния принято равным 650 мм.
Допустимые нагрузки линий приведены для расчетных температур жилы при прокладке в земле 70 °С, при прокладке в воздухе 80 °С для кабелей 110 и 70°С для кабелей 220 кВ. Расчетная температура окружающей среды принимается для земли +15, для воздуха +25 °С. Взаимное тепловое влияние параллельных линий, проложенных в воздухе, не учитывалось.
Для кабелей низкого давления марки МНСА допустимые нагрузки приведены для случая, когда оболочки разных фаз соединены между собой и заземлены с обоих концов линии.

Кабели марок МНАШв и МНАгШв при прокладке в воздухе располагаются по вершинам равностороннего треугольника и могут прокладываться без зазора, вплотную (/ = d) и с нормированным зазором I = 250 мм (d — диаметр кабеля, I — расстояние между центрами кабелей).
Для кабелей с утолщенным защитным шлангом марок МНАШву и МНАгШву допустимые нагрузки должны быть уменьшены на 20 А против соответствующих значений для кабелей марок МНАШв и МНАгШв.

Допустимые токи кабельных линий 110—220 кВ марки МНСК, процент допустимых токов кабелей марки МНСА, и число бронирующих проволок

Расстояние между центрами параллельных линий высокого давления, проложенных в земле, при расчете взаимного теплового влияния принято равным 800 мм.

В качестве искусственного грунта для засыпки кабелей в траншее по рекомендации ВНИИКП следует применять смесь гравия (размер частиц 5... 10 мм) и песка (размер частиц до 1,0...1,5 мм) в соотношении 1:1 (по объему). Удельное тепловое сопротивление гт искусственного грунта в высушенном состоянии не более (в зависимости от минерального состава фракций) 1,0...1,5°См/ Вт (однородный по крупности песок имеет в сухом состоянии гт = 2,5+3,5 °Ом/ Вт). Необходимый размер засыпки не менее 600x600 мм (в поперечном сечении), при этом кабель должен располагаться в центре засыпки.

Расстояние между центрами параллельных линий высокого давления при прокладке в воздухе влияние параллельных линий не учитывалось.
Допустимый ток нагрузки линий, проложенных кабелем с полиэтиленовой изоляцией, приведен для расчетной температуры жилы 90 °С.

Температурный коэффициент электрического сопротивления для медной проволоки марок ММ 0,00393, МТ 0,00381, алюминиевой проволоки 0,00403 1/°С [по ГОСТ 7229-76, 2112-79 (СТ СЭВ 1383-78), 6132-79 (СТ СЭВ 1382-78)].

Допустимый ток нагрузки линий 110 кВ с кабелями марок МНАШв и МНАгШв при соединении оболочек на одном конце линии, А

Допустимый ток нагрузки линий 110 и 220 кВ, проложенных в воздухе кабелями марки МВДТ, А

*ки — коэффициент суточного заполнения графика нагрузки.

Активное сопротивление на переменном токе при частоте 50 Гц несколько выше сопротивления постоянному току за счет влияния поверхностного эффекта и эффекта близости, для подсчета его вводится поправочный коэффициент, зависящий от конструкции кабеля и сечения токопроводящей жилы. Для жил сечением до 120 мм² включительно поправку не вносят из-за ее незначительности.