Введение
Прежде всего, Необходимо понимать важностькабель подводный 132кВ внутри силовых кабелей. Эти компоненты необходимы в современной энергетической инфраструктуре., особенно для соединения электрических сетей между регионами, разделенными водными объектами.Например, уровень напряжения 132 кВ соответствует категории высокого напряжения (В) Широко используется в системах передачи и подпередачи.Кроме, В этой статье рассматриваются технические особенности, изоляционные материалы, производственные процессы и критерии выбора этих кабелей.Окончательно, Приведена сравнительная таблица проводников в соответствии со стандартами IEC и AWG/MCM..
1. Контекст и применение подводного кабеля 132 кВ
Что касается его основного использования, Подводные кабели напряжением 132 кВ используются на четырех крупных участках.:
1.1 Подключение морских ветряных электростанций (оффшорный)
В этом случае, транспортировать энергию, вырабатываемую турбинами, на подстанцию на суше.
1.2 Взаимосвязь между островами и континентом
Кроме того, позволяют распределять энергетические ресурсы между изолированными электрическими системами.
1.3 переправа через реку, озера или фьорды
там где авиакомпания нежизнеспособна из-за экологических или навигационных ограничений.
1.4 Питание нефтяных или газовых платформ
Так же, заменить генерацию на месте более чистой и стабильной энергией.
Кроме, напряжение 132 кВ – баланс между транспортной мощностью (больше, чем 66 кВ) и техническая сложность (меньше, чем 220 кВ). Следовательно, Типичные расстояния достигают 80-100 км без промежуточных ретрансляционных станций.
2. Внутренняя структура подводного кабеля 132 кВ
Перед детализацией каждого слоя, Необходимо помнить, что подводный кабель такой натяжения должен выдерживать гидростатическое давление., коррозия в соленой воде, растягивающие напряжения при укладке и термических циклах.Поэтому, Его типичная конструкция включает следующие семь компонентов.:
2.1 Дирижер
В целом медь или алюминий, уплотненный и круглый (сорт 2 согласно МЭК 60228). Это позволяет уменьшить диаметр и облегчить изоляционную ленту.
2.2 Полупроводниковый дисплей
Они состоят из внутренние и внешние слои, устраняющие зазоры и выравнивающие электрическое поле.
2.3 Основная изоляция
Речь идет о сшитый полиэтилен (СПЭ) высокая производительность, с толщиной, рассчитанной на 132 кВ (обычно 14-16 мм согласно стандарту IEC 60840).
2.4 Металлический экран
Он состоит из медные ленты или стальные/медные провода для проведения токов короткого замыкания и обнаружения неисправностей.
2.5 Слой защиты от влаги (набухающая лента)
Этот слой расширяется вместе с водой, блокируя продольную миграцию.
2.6 Броня
Он образован оцинкованные стальные проволоки (по механической стойкости) медь (если требуется более высокая токовая мощность). Кроме того, может быть одно- или двухслойным.
2.7 Внешняя крышка
Обычно полипропилен (ПП) полиэтилен (ЧП) устойчив к истиранию и морским организмам.
Ключевое отличие от заземляющих кабелей состоит в том, что Броня и палуба спроектированы так, чтобы выдерживать растягивающие нагрузки и морское химическое воздействие..
3. Справочные положения
Чтобы гарантировать качество, Применяются следующие правила:
- МЭК 60840: Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 30 кВ а 150 кВ.
- МЭК 60228: Изолированные жилы кабеля.
- АЭИК CS9: Спецификация подводных кабелей (Ассоциация советов по освещению США. УУ.).
- ИКЭА С-111-704: Руководство по подводным силовым кабелям.
4. Критические факторы при выборе водителя
В первую очередь, выбор площади сечения проводника (выражается в мм² согласно IEC или в тысячах милей/AWG согласно американскому стандарту) зависит от четырех фундаментальных аспектов:
4.1 Текущая емкость (пропускная способность)
Это определяется удельное сопротивление проводника, температура окружающей среды морского дна (обычно 10-20 °С) и термическое сопротивление морского дна.
4.2 Максимально допустимое падение напряжения
В общем, допускается между 3 й 5% полностью загружен.
4.3 ток короткого замыкания
В этот момент, секция должна выдерживать адиабатический нагрев во время повреждения. (типичный 1-3 секунды).
4.4 Механические напряжения при укладке
Следует отметить, что проводник большего размера тяжелее, но и более устойчив к тяге.
5. Таблица проводников для подводного кабеля 132 кВ (МЭК и AWG/MCM)
Следующий, Представлена полная таблица.Важно уточнить, что включает очень маленькие драйверы (не распространено в 132 кВ, но полезен для вспомогательных служб) до максимальных сечений для мощностей до 300 МВт на цепь.
Предыдущая пояснительная записка:
- МЭК мм²: Номинальное сечение согласно IEC 60228 (сорт 2 – круглый компактный).
- AWG: Американский калибр проволоки для меньших диаметров.
- МСМ: тысяча круговая тысяча (1 МСМ = 0.5067 мм²) для секций ≥ 250 КСМИЛ.
- Диаметр драйвера (мм): Приблизительно для прессованной меди (фактор 0.92).
- Сопротивление постоянному току а 20 °С (Ох/км): Максимальное значение для отожженной меди.
- Типичное применение в 132 кВ: Руководство.
| МЭК (мм²) | AWG / МСМ | Диаметр (мм) | сопротивление постоянному току (Ох/км) Медь | Допустимый ток (А)* | Типичное использование в 132 кВ |
|---|---|---|---|---|---|
| 25 | 3 AWG | 6,0 | 0,727 | 140 | Контроль / Тьерра |
| 35 | 2 AWG | 7,0 | 0,524 | 175 | Контроль / услуги |
| 50 | 1/0 AWG (53,5) | 8,3 | 0,387 | 215 | Вспомогательная мощность меньшей мощности |
| 70 | 2/0 AWG (67,4) | 9,6 | 0,268 | 265 | Ассистент |
| 95 | 3/0 AWG (85,0) | 11,0 | 0,193 | 320 | Небольшое распространение |
| 120 | 4/0 AWG (107) | 12,4 | 0,153 | 370 | 15-20 МВт |
| 150 | 300 МСМ | 13,8 | 0,124 | 420 | 20-25 МВт |
| 185 | 350 МСМ | 15,3 | 0,0991 | 485 | 25-30 МВт |
| 240 | 500 МСМ | 17,5 | 0,0754 | 570 | 30-40 МВт |
| 300 | 600 МСМ | 19,5 | 0,0601 | 655 | 40-50 МВт |
| 400 | 750 МСМ | 22,6 | 0,0470 | 770 | 50-65 МВт |
| 500 | 1000 МСМ | 25,2 | 0,0366 | 890 | 65-80 МВт |
| 630 | 1250 МСМ | 28,3 | 0,0283 | 1020 | 80-100 МВт |
| 800 | 1600 МСМ | 31,9 | 0,0221 | 1160 | 100-120 МВт |
| 1000 | 2000 МСМ | 35,7 | 0,0176 | 1320 | 120-150 МВт |
| 1200 | 2400 МСМ | 39,1 | 0,0146 | 1480 | 150-180 МВт |
| 1400 | 2800 МСМ | 42,3 | 0,0125 | 1630 | 180-210 МВт |
| 1600 | 3200 МСМ | 45,2 | 0,0109 | 1770 | 210-240 МВт |
| 1800 | 3600 МСМ | 47,9 | 0,0097 | 1910 | 240-270 МВт |
| 2000 | 4000 МСМ | 50,5 | 0,0087 | 2040 | 270-300 МВт |
| 2200 | 4400 МСМ | 53,0 | 0,0079 | 2170 | >300 МВт (двойной контур) |
| 2400 | 4800 МСМ | 55,4 | 0,0072 | 2290 | Специальные проекты |
| 2500 | 5000 МСМ | 56,5 | 0,0069 | 2350 | Специальные проекты |
| 3000 | 6000 МСМ | 61,9 | 0,0058 | 2650 | Экстремальная мощность |
*Ориентировочный ток для подводного кабеля 132 кВ, СПЭ, 90 °C в проводнике, морское дно 15 °С, термическое сопротивление 1,0 К·м/Вт.Для алюминия, умножьте сопротивление на 1,588 и уменьшить ток на 20-25%.
6. Практическая эквивалентность между IEC и AWG/MCM
Прежде всего, точного соответствия нет.Однако, Стандарты допускают коммерческие подходы.Например:
- 250 мм² МЭК ≈ 500 МСМ (Фактически 500 сын МСМ 253 мм²).
- 400 мм² МЭК ≈ 750 МСМ (750 МСМ = 380 мм²).
- 1000 мм² МЭК ≈ 2000 МСМ (2000 МСМ = 1013 мм²).
Следовательно, В международных проектах производитель обычно предлагает оба обозначения в техническом паспорте..
7. Процесс изготовления и прокладки подводного кабеля 132кВ
С одной стороны, производство подводного кабеля 132 КВ производится на вертикальных экструзионных линиях (ВКВ) во избежание дефектов изоляции.Процедура следующая: проводник покрыт полупроводниковыми слоями, затем сшитый полиэтилен экструдируется, вулканизируется в азотной трубке под давлением, и наконец скрины применены, броня и чехлы.
С другой стороны, Прокладка осуществляется кабельными сосудами, поддерживающими контролируемое натяжение. (обычно < 10 кН на тонну кабеля) и минимальная кривизна 20 раза больше диаметра кабеля.Кроме, используются системы динамического позиционирования (ДП) чтобы сохранить точный маршрут.
8. Соображения по охране окружающей среды и техническому обслуживанию
В первую очередь, подводные кабели 132 кВ имеют срок полезного использования 30-40 годы.Тем не менее, основные риски:
8.1 корабельные якоря
Это Они могут повредить броню и пробить изоляцию.Вот почему, Используются морские карты с зонами отчуждения..
8.2 Токи утечки и коррозии
В этом случае, броневая сталь требует катодной защиты или специальных покрытий.
8.3 вибрационная усталость
Особенно в районах с сильными приливными течениями.
Чтобы решить эту проблему, мониторинг осуществляется с помощью рефлектометрии (рефлектометр) для обнаружения горячих точек или влажности.
9. Будущие тенденции
В данный момент, исследуются кабели с термопластической изоляцией (как HPTE) допускающие рабочие температуры до 105 °С.Таким образом, Они увеличивают пропускную способность без изменения сечения проводника.Кроме того, системы постоянного тока высокого напряжения (HVDC) а 132 кВ появляются на расстояниях > 100 км, с меньшими потерями.
Заключение- Производитель подводных кабелей
В итоге, Производитель подводных кабелей, Подводный кабель 132 кВ — это высокотехнологичное изделие, сочетающее в себе материаловедение., электротехника и механика морских грунтов.Поэтому, правильный выбор драйвера, на основе таблиц, подобных представленной здесь (с эквивалентами IEC и AWG/MCM от 25 мм² до 3000 мм²), важно для обеспечения надежности, эффективность и безопасность подводных соединений.Окончательно, по мере расширения прибрежного ветра, Спрос на эти кабели будет продолжать расти., внедрение инноваций в материалах и методах монтажа.
Ссылки
- МЭК 60840:2020 – Силовые кабели с экструдированной изоляцией для 30 кВ до 150 кВ.
- МЭК 60228:2004 – Жилы изолированных кабелей.
- Мешок, Т. (2009). Подводные силовые кабели: Дизайн, Монтаж, Ремонт, Экологические аспекты. Спрингер.