Кабельная техника

Кабельные распределительные сети низкого, среднего и высокого напряжений обеспечивают функционирование экономики и социальной сферы России. Протяженность подземных кабельных сетей исчисляется сотнями тысяч километров. Только в Москве находится в эксплуатации около 20 тыс. км силовых кабелей низкого напряжения 0,4 кВ, 36 тыс. км кабелей среднего напряжения 10 кВ и около 760 км кабелей высокого напряжения 110, 220 и 500 кВ. Подавляющее большинство силовых кабелей, находящихся в эксплуатации, – это кабели старых конструкций с пропитанной бумажной изоляцией в свинцовых и алюминиевых оболочках (доля последних около 50%). Сроки эксплуатации кабельных линий (КЛ) высокие – 40 и более лет. Соответственно, кабели имеют высокие показатели удельной повреждаемости. Поэтому производство новых высоконадежных кабелей является крайне актуальной задачей. Такими кабелями можно назвать кабели последнего поколения с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), стойкого к развитию в изоляции водных триингов, рассчитанные на длительный срок эксплуатации, в том числе в неблагоприятных условиях подземной прокладки (химически агрессивные и обводненные грунты). Помимо высокой надежности СПЭ-кабели имеют ряд эксплуатационных преимуществ перед кабелями с пропитанной бумажной изоляцией: повышенная (на 17–25%) пропускная мощность, низкая трудоемкость при монтажах и обслуживании, прокладка без ограничения разности уровней на трассах.

Другая важная проблема в электроэнергетике, связанная с кабельной техникой, – повышение пожаробезопасности кабелей и проводов.

Среди электротехнических изделий электрические кабели по основным интегральным показателям, характеризующим пожарную опасность: число пожаров, ущерб от пожара и гибель людей при пожаре – относятся к наиболее пожароопасным видам продукции. В настоящее время созданы и освоены в производстве экономичные конструкции кабелей повышенной пожаробезопасности, не распространяющих горение (исполнение "нг"), кабелей с низким дымо- и газовыделе- нием (исполнение "LS"), безгалогенных кабелей (исполнение "HF") и кабелей, сохраняющих работоспособность при пожаре (исполнение "FR"),

В настоящее время в России кабели пожаробезопасного исполнения получили широкое распространение пока только на объектах атомной энергетики. Новыми редакциями "Правил устройства электроустановок" применение пожаробезопасных кабелей рекомендуется также и для других потребителей.

Проблема повышения передаваемой мощности и минимизации потерь энергии в силовых кабелях имеет давнюю историю. В кабелях на основе традиционных материалов (медь, алюминий) существенный прогресс всегда был связан с использованием новых изоляционных композиций за счет повышения класса электрического напряжения. Сверхпроводящие кабели (СПК) позволяют поднять уровень передаваемой энергии до единиц и даже десятков ГВ•А за счет повышения плотности тока при снижении потерь энергии и без изменения или с изменением в меньшую сторону класса напряжения.

Прогресс в области разработки высокотемпературных сверхпроводников возродил интерес к созданию СПК на основе высокотемпературной сверхпроводимости к началу 1990-х гг. В США, Японии и Западной Европе с конца 1980-х гг. были начаты и на сегодня достаточно продвинулись работы по созданию сверхпроводящих кабелей. Интерес к ним связан еще и с тем, что либерализация рынка сбыта электроэнергии в западных странах заставляет энергетические компании и сети заботиться об увеличении пропускной способности передающих линий. Каковы же основные преимущества сверхпроводящих кабелей перед традиционными?

1. Увеличение единичной передаваемой мощности при тех же габаритах.

2. Повышение эффективности передачи в связи с малыми потерями энергии и повышение качества электроэнергии.

3. Увеличение срока жизни кабеля.

4. Увеличение критической длины кабеля.

5. Экологическая чистота и пожаробезопасность.

6. Возможность передачи большей мощности при пониженном напряжении.

По оценкам различных специалистов, СПК на основе высокотемпературной сверхпроводимости становятся экономически конкурентоспособными при уровне передаваемой мощности 0,3–0,5 ГВ А.

Естественно, прогресс в производстве сверхпроводящих материалов и снижение их стоимости также приведет к снижению мощности, начиная с которой ВТСП-кабели становятся более экономически выгодными, чем традиционные.