Основные требования по выполнению заземлений экрана и брони кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена
Металлические экраны и броня кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена КСПЭ, кабельные конструкции, на которых прокладываются кабели, концевые и транспозиционные коробки, металлические оболочки оборудования (осветительного, вентиляционного и т.д.) кабельных сооружений, устройства защиты от перенапряжений (ОПН, разрядники) и другие элементы кабельной линии КЛ должны быть заземлены.
Материал, конструкция и размеры заземлителей и заземляющих проводников должны обеспечивать устойчивость к механическим, химическим и термическим воздействиям в течение всего периода эксплуатации КЛ. Сечение металлического экрана КСПЭ, параметры (материал, размеры) заземляющих проводников и заземлителей следует выбирать по условию температуры нагрева при коротком замыкании КЗ (по условию устойчивости к КЗ).
Прокладка КЛ с применением одножильных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена КСПЭ должна проводиться при соблюдении следующих основных требований (в части заземления металлических экранов):
– экран каждой фазы одножильных КСПЭ должен быть заземлен (по крайней мере в одной точке);
– выбор оптимальных параметров КСПЭ и способа заземления экранов должен обеспечить необходимую пропускную способность при минимальных потерях электрической энергии (мощности) в экранах и соблюдении норм электробезопасности;
– способы заземления (схемы заземления) КСПЭ среднего и КСПЭ высокого напряжения должны быть технически обоснованы.
Экраны кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена КСПЭ среднего напряжения, как правило, заземляются на обоих концах КЛ (в начале и конце кабельной линии).
Заземляющие проводники от экранов и концевых (или транспозиционных) коробок следует присоединять к заземляющему устройству подстанции или переходного пункта.
В переходных пунктах (специальных кабельных колодцах) должно быть выполнено заземляющее устройство (с системой выравнивания потенциалов).
При заземлении КСПЭ экран и броня (при наличии) должны быть соединены между собой и гибкими медными проводниками с корпусами муфт.
На кабельно-воздушных линиях экран и броню кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена КСПЭ (через концевую муфту) следует присоединять к общему заземляющему устройству опоры и защитных аппаратов (ОПН, разрядники), установленных на опоре.
Кабельные вставки в воздушную линию ВЛ должны быть защищены по обоим концам кабеля от грозовых перенапряжений защитными аппаратами. Заземляющий зажим защитных аппаратов, экраны КСПЭ, корпус кабельной муфты должны быть соединены между собой по кратчайшему пути. Заземляющий зажим аппарата защиты должен быть соединен с заземлителем отдельным проводником.
Для заземления металлических элементов кабельной линии КЛ (опорных конструкций, КСПЭ, муфт) в колодце кабельного блока (не имеющего ЗУсн) допускается прокладывать из колодца, имеющего ЗУсн, круглую сталь диаметром не менее 10 мм в свободном от кабеля канале блока.
Заземление металлических экранов одножильных КСПЭ следует выполнять для обеспечения структуры (равномерности) электрического поля, воздействующего на изоляцию кабеля.
Одностороннее заземление экрана кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена
При одностороннем заземлении экрана отсутствуют продольные токи (так как «экран электрически разорван»). Незначительные потери в экране обусловлены только вихревыми токами, которые на тепловой режим эксплуатации КСПЭ не влияют.
Одностороннее заземление экрана КСПЭ применяется, как правило, при прокладке КЛ высокого напряжения небольшой протяженности (не более 1 км, максимальная длина должна быть проверена расчетом).
При одностороннем заземлении соединение металлических экранов фаз КСПЭ должно быть выполнено по схеме 1:
– на одном конце КЛ: металлические экраны фаз соединяются между собой и заземляются на общем заземляющем устройстве с нормируемым сопротивлением (Rзу);
– на втором конце КЛ: металлические экраны фаз заземляются через ОПН, при этом металлические экраны различных фаз не соединяются между собой.
На экране КСПЭ (в отсутствии продольных токов в экранах) наводится напряжение промышленной частоты относительно земли в нормальном режиме и при КЗ.
Наибольшее напряжение на экране КСПЭ относительно земли возникает непосредственно на незаземленном или заземленном через ОПН конце экрана.
Наибольшее значение напряжения на экране кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена КСПЭ относительно земли должно быть определено в симметричном (при протекании рабочего тока или тока трехфазного КЗ) и в несимметричном режиме (при протекании тока однофазного КЗ). Действующее значение напряжения на экране относительно земли при КЗ не должно превышать 5 кВ.
Во время эксплуатации кабельной линии КЛ запрещается проводить работы на КСПЭ, с возможным прикосновением к оболочке и экрану, при напряжении на экране более 25 В.
Наведенный потенциал (напряжение промышленной частоты) на незаземленном конце экрана КСПЭ относительно земли вычисляют по формуле:
Е = I * Хэ
где: Е – наведенный потенциал экрана, В/км
I – ток протекающий по жиле, А
Хэ – индуктивное сопротивление кабеля, Ом/км.
Для снижения напряжений, электрических потерь (из-за протекания продольных токов в экранах) и увеличения длины КЛ высокого напряжения с односторонне заземленным экраном, рекомендуется параллельно КСПЭ прокладывать двусторонне заземленную шину (дополнительный провод заземления — ДПЗ).
Выбор сечения ДПЗ должен быть произведен по ее механической и термической стойкости.
ДПЗ должен быть проложен в непосредственной близости от силовых КСПЭ (одножильных фаз кабелей).
Двустороннее заземление экрана кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена
При заземлении экрана КСПЭ с двух сторон ( схема 2) по нему протекает ток, соизмеримый с током жилы кабеля. Протекание тока по экрану в рабочем режиме вызывает дополнительные потери мощности и нагрев кабеля. Результирующие потери в кабеле равны сумме потерь в жиле и в экране.
При эксплуатации трехфазной группы однофазных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена КСПЭ следует принимать меры по снижению токов в экранах в нормальном симметричном режиме работы кабеля, а также при внешних (по отношению к кабелю) КЗ.
Как правило, двустороннее заземление экрана КСПЭ применяют в кабельных сетях среднего напряжения.
Для снижения потерь в экранах при их заземлении с двух сторон рекомендуется прокладка КЛ с расположением одножильных КСПЭ «треугольником».
Эффективным способом снижения токов внутренних КЗ в КСПЭ кабельных сетей 6-10 кВ является объединение экранов одножильных КСПЭ («скрутка экранов»), без заземления в общей точке. «Скрутку экранов» следует выполнять в каждой соединительной муфте для образования параллельных ветвей растекания токов КЗ через экраны фаз, не затронутых повреждением.
Решение о применении заземления экранов с двух сторон на КЛ высокого напряжения должно быть технически обосновано с учетом коэффициента использования пропускной способности КСПЭ. Как правило, длина кабельной линии КЛ высокого напряжения не превышает 0,5 км.