Suurjännitemaakaapeli: Suunnittelu-, valinta- ja asennusopas

Jokainen maanalainen syöttöjohtoprojekti näyttää alkavan samasta dilemmasta: kuinka sovittaa riittävän kapasiteetin piiri reitille, jota ei koskaan suunniteltu kaapelikaivantoon. 33 kV tai 35 kV suurjännitemaakaapeli voi ratkaista tämän ongelman, mutta vain silloin, kun johtimen koko, eristys, vaippa ja asennustapa valitaan yhdeksi järjestelmäksi erillisten komponenttien sijaan. Tässä oppaassa kerrotaan, mikä erottaa maanalaisen suurjännitekaapelin ilmajohdosta, miten jänniteluokat ja eristys vaikuttavat suorituskykyyn ja mitä tulee tarkistaa määrittelyn ja asennuksen aikana.

Mikä lasketaan korkeajännitteiseksi maakaapeliksi?

Suurjännitemaakaapeli on tehtaalla koottu kaapeli, joka toimii yli 1 kV:n vaihejännitteellä ja on tarkoitettu maan alle asennettavaksi. Monissa laitosspesifikaatioissa sama termi kattaa kaapelit 6 kV - 35 kV, koska niillä on sama XLPE-eristystekniikka ja samanlaiset lisävarustejärjestelmät. Kaapeli ei ole yksijohdin; se on kerrosrakenne, joka sisältää säikeisen kupari- tai alumiinijohtimen, johdinsuojan, silloitetun polyeteenieristeen, eristyssuojan, metallisen suojan ja ulkovaipan.

Jokainen kerros suorittaa erillisen tehtävän. Puolijohtavat suojukset tasoittavat sähkökenttää ja vaimentavat osittaisia ​​purkauksia. Metallinen näyttö kuljettaa kapasitiivisia ja vikavirtoja ja tarjoaa suojauksen. Ulkovaippa pitää kosteuden ja mekaaniset vauriot poissa eristeestä. Alasiirtosyöttimessä XLPE on hallitseva eristys, koska se kestää jatkuvaa 90 °C:n johtimien lämpötiloja ja 250 °C:n oikosulkulämpötiloja.

3,6/6kV - 26/35kV XLPE-eristetty virtakaapeli Tämä keskijännite XLPE-kaapeli sopii maanalaisiin syöttöjohtoihin, joissa kosteuden, lämmön ja mekaanisen rasituksen kestävyys on kriittistä. Sen silloitettu eristys tukee jatkuvaa toimintaa 90 °C:ssa ja sitä käytetään laajasti kaupunkien verkoissa ja teollisuuden sähkönjakelussa. Näytä tuote →

Miksi valita maanalainen suurjännitepiireille?

Maanalainen asennus valitaan, kun etuajoa on vähän, kun ilmajohdot eivät ole visuaalisesti tai ympäristöllisesti hyväksyttäviä tai kun reitti kulkee teiden, jokien, rakennusten tai lentokenttien käytävien ali. Kun kaapeli on haudattu, se on suurelta osin suojattu salaman, tuulen, jään ja johtimen laukkaa vastaan. Tämä merkitsee vähemmän sään aiheuttamia katkoksia kuin ilmajohdoissa.

Maanalaisilla piireillä on kompromisseja. Ne ovat kalliimpia rakentaa, vaikeampi paikantaa vian jälkeen ja hitaampia korjata. Lämmön hajoamista rajoittavat myös maaperä ja täyttö. Kaapeli, joka kuljettaisi 600 A vapaata ilmaa, voidaan rajoittaa 450 A:iin, kun se haudataan kuivaan maahan ilman erityistä lämpöpehmustetta. Siksi korkeajännitteisen maakaapelin todellinen kapasiteetti määräytyy asennusympäristön, ei pelkästään johtimen koon mukaan.

Jänniteluokat ja tyypilliset sovellukset

Jännitteen valinta on ensimmäinen vaihe kaapelin määrittelyssä. Maanalaisissa jakeluverkoissa yleiset nimellisjännitteet ovat 6/1 kV, 12/20 kV, 18/30 kV ja 26/35 kV. Alla olevassa taulukossa on yhteenveto tyypillisistä rooleista.

Käytännössä 6/1 kV kaapeli voisi toimittaa suuren teollisuusrakennuksen, kun taas 26/35 kV kaapeli voi toimittaa virtaa vilkkaalle kaupungin sähköasemalle massasyöttöpisteestä. Projekti-insinööreille on tärkeää sovittaa kaapelin nimellisjännite järjestelmän maasulkuolosuhteisiin. U0-arvon, johtimen ja suojan välisen jännitteen, on katettava yksittäisen linja-maavian enimmäiskesto.

0,6/1kV XLPE-eristetty virtajohto jakelua varten Tämä pienjännite XLPE-kaapeli on ihanteellinen rakennusten syöttöön, teollisuuslaitoksiin ja suoraan hautaamiseen. Se tarjoaa suuremman virtakapasiteetin ja paremman mekaanisen suorituskyvyn kuin PVC-eristetyt vaihtoehdot, joten se on käytännöllinen valinta nykyaikaisiin jakeluverkkoihin. Näytä tuote →

Rakennuksen yksityiskohdat, jotka vaikuttavat maanalaiseen elämään

Kun jännitetaso on valittu, kaapelin fyysisellä rakenteella alkaa olla merkitystä. Maanalaisessa käytössä neljä rakennusyksityiskohtaa ansaitsevat huomion:

• Kompakti säikeinen johdin – vähentää ulkohalkaisijaa ja mahdollistaa tiukemman taivutussäteen.
• Kolminkertainen suulakepuristettu XLPE-eristys – levitetään yhdessä johtimen ja eristyssuojusten kanssa samalle ekstruusiolinjalle, minimoiden kontaminaatiot ja aukot.
• Metallinen näytön muotoilu – kuparilankaverkko on helpompi päätellä ja kestää paremmin oikosulkua kuin ohut kuparinauha.
• Ulkovaipan materiaali – PE on kovaa ja kosteutta kestävää; PVC tarjoaa paloa hidastavaa toimintaa; erityisiä termiitin ja jyrsijöiden vastaisia ​​yhdisteitä tarvitaan maaseutu- tai trooppisilla alueilla, joilla biologinen hyökkäys on riski.

Veden sisäänpääsy on yksi yleisimmistä maanalaisen kaapelin vikojen syistä. Kosteus yhdistettynä sähköiseen rasitukseen muodostaa XLPE:ssä vesipuita, jotka voivat kasvaa vuosien kuluessa ja lopulta aiheuttaa vaurioita. Tästä syystä monet laitokset vaativat radiaalisen vesisulun tai ainakin vesisuljetun vaipan suoraan haudatuille piireille.

Termiittejä ja jyrsijöitä kestävä virtajohto Tämä kaapeli on suunniteltu ympäristöystävällisistä vaippamateriaaleista kestämään termiittien ja jyrsijöiden aiheuttamia biologisia vaurioita, mikä takaa pitkän aikavälin luotettavuuden ankarissa maanalaisissa tai yläpuolisissa ympäristöissä. Valitse termiitinkestävä, jyrsijöiden kestävä tai yhdistetty suoja. Näytä tuote →

Asennus- ja suojausohjeet

Jopa hyvin rakennettu korkeajännitteinen maakaapeli voi epäonnistua nopeasti, jos se on asennettu huonosti. Luotettavimmat asennukset noudattavat muutamia peruskäytäntöjä:

• Aseta kaapeli vakaaseen kaivantoon, jossa on sileä, suojattu pohja.
• Käytä alusmateriaalia, jolla on alhainen lämpövastus, kuten hiekkaa tai laihaa betonia.
• Säilytä vaadittu pienin taivutussäde vetosilmukoissa ja nivelissä.
• Rajoita vetojännitystä käyttämällä asianmukaista vetokahvaa ja kaapelirullia.
• Peitä piiri suojalaatoilla, varoitusteipillä tai molemmilla.
• Tallenna tarkka reitti ja syvyys tulevaa kaivausta varten.

Tällaiset toimenpiteet rajoittavat mekaanista rasitusta, parantavat lämmön haihtumista ja vähentävät kolmannen osapuolen louhinnan aiheuttamien vaurioiden mahdollisuutta, mikä on edelleen suurin syy maanalaisten kaapelien vioihin monissa verkoissa.

Testaus ja laadunvarmistus

Testaus alkaa tehtaalla ja jatkuu, kunnes kaapeli on jännittynyt. XLPE-eristeillä varustetuille suurjännitteisille maakaapeleille testivalikoimaan kuuluvat rutiinitestit jokaiselle tuotantopituudelle, näytetestit pienelle prosenttiosuudelle tilauksesta ja tyyppitestit, jotka todistavat suunnittelun. Osittainen purkausmittaus on erityisen tärkeä, koska pienetkin ontelot eristyksessä voivat aiheuttaa hajoamisen käytön aikana.

Asennuksen jälkeen voidaan vaatia VLF- tai DC-kestävyystesti. VLF-testausta suositellaan nykyaikaisille XLPE-kaapeleille, koska se rasittaa eristystä lähempänä käyttöolosuhteita vahingoittamatta äänikaapelia. Työmaatestit ulottuvat usein liitoksiin ja päätteisiin, koska nämä lisävarusteet ovat yleisiä heikkouksia.

Omistajien ja urakoitsijoiden tulee vaatia dokumentoidut testitulokset ja tarkistaa, että kaapelin valmistajalla on asiaankuuluva sertifikaatti. Kolmannen osapuolen tuotteen sertifiointi ja järjestelmän sertifiointi, kuten ISO 9001, ovat hyödyllinen lähtökohta toimittajien arvioinnissa.

Oikean kaapelin ja toimittajan valinta

Korkeajännitteisen maakaapelin valinta on riskienhallintaharjoitus. Ensimmäinen vaihe on kerätä järjestelmän parametrit: nimellisjännite, vikataso, odotettu kuormitus, ympäristön maaperän lämpötila, lämpövastus ja reitin pituus. Vertaa sitten johdinmateriaalivaihtoehtoja: kupari lisää kapasiteettia samalla halkaisijalla, mutta lisää kustannuksia; alumiini on kevyempi ja edullisempi, mutta tarvitsee suuremman poikkileikkauksen samaan kapasiteettiin.

Muita tekijöitä ovat vaipan materiaali, vettä estävien kerrosten läsnäolo, kaapelin pakkaus ja rummun pituus sekä valmistajan kyky toimittaa pitkiä jatkuvia pituuksia liitosten minimoimiseksi. Kaapeli, jossa on yksi liitos vähemmän, voi lyhentää asennusaikaa ja lyhentää tulevia vikakohtia. Haluat myös varmistaa, että toimittaja voi toimittaa täydellisen jäljitettävyystiedoston: materiaalitodistukset, rutiinitestiraportit ja asennusohjeet.

Ostopäätöksen tulee perustua elinkaarikustannuksiin ja tekniseen suorituskykyyn, ei vain alkuhintaan. Tässä tiiviissä oppaassa on lisätietoja sähköisistä ja mekaanisista kompromisseista virtakaapelin valinta kattaa pääkohdat.

Luotettavia korkeajännitteisiä maakaapelipiirejä ei luo yksikään älykäs komponentti; ne syntyvät puhtaan kaapelisuunnittelun, laadukkaan valmistuksen, oikean jänniteluokan ja hallitun asennuksen vuorovaikutuksesta. Aloita järjestelmän jännitteestä ja kuormasta, valitse sitten reitin eristys ja vaippa ja lopeta testeillä ja asiakirjoilla, jotka osoittavat kaapelin olevan käyttövalmis. Tasapainottamalla kaikkia näitä tekijöitä verkon omistajat voivat tehdä maanalaisia ​​syöttöjohtoja, jotka toimivat turvallisesti vuosikymmeniä.