Ghid pentru alegerea cablurilor de inalta tensiune

GHID PENTRU ALEGEREA CABLURILOR DE INALTA TENSIUNE

(conform CEI 183) (3)

1. Domeniul de aplicare

Prezentele norme sunt aplicabile cablurilor de inalta tensiune pentru alegerea sectiunii conductoarelor, nivelului de izolatie si tipului de cabluri destinate utilizarii in retele trifazate la frecventa industriala functionand la tensiuni mai mari de 1 kV. Ele grupeaza, de asemenea, informatiile care sunt necesare pentru a efectua intr-un mod judicios aceasta alegere.

In afara de cazurile mentionate speciale in articole, continutul prezentelor norme este aplicabile cablurilor de orice tip.

In prezent, sunt tratate numai cazurile retelelor de curent alternativ; cele ale retelelor de curent continuu vor putea face obiectul unei instructiuni ulterioare.

2. Definitii

Au fost adoptate urmatoarele definitii, in vederea utilizarii lor in prezentele norme:

2.1. Tensiuni specifice cablului si accesoriilor sale

U₀ este tensiunea nominala eficace la frecventa industriala, intre fiecare conductor si ecran sau manta, pentru care a fost proiectat cablul si accesoriile sale;

U - tensiunea nominala eficace la frecventa industriala, intre doua conductoare oarecare, pentru care a fost proiectat cablul si accesoriile sale;

Nota. Aceasta marire nu prezinta interes decat pentru cablurile cu camp neradial si accesorii.

U_m - tensiunea maxima eficace la frecventa industriala, intre doua conductoare oarecare, pentru care a fost proiectat si cablul si accesoriile sale. Aceasta este valoarea eficace cea mai ridicata a tensiunii care poate sa fie suportata in conditii normale de exploatare, in orice moment si in toate punctele retelei. Ea exclude variatiile temporare de tensiune datorata conditiilor de defect sau la deconectarea brusca de sarcini importante;

U_p - valoarea de varf a tensiunii de tinere la impulsuri de trasnet aplicate intre fiecare conductor si ecran sau manta, pentru care cablul si accesoriile sale a fost conceput.

Trebuie ca pe viitor cablurile sa fie desemnate prin U₀/U (U_m), pentru a da o informatie asupra compatibilitatii cu aparatajul si transformatoarele. Tabelul 1 da aceste informatii.

2.2. Tensiuni specifice retelei in care se utilizeaza cablurile si accesoriile lor

Tensiunea nominala a retelei reprezinta valoarea eficace a tensiunii intre fraze, pentru care a fost proiectata reteaua si de care sunt legate anumite conditii de serviciu.

Tensiunea cea mai ridicata a unei retele trifazate reprezinta valoarea eficace cea mai ridicata a tensiunii intre faze care poate sa apara in conditii de functionare normala, in orice moment si in toate punctele retelei. Ea exclude regimurile tranzitorii de tensiune (cum sunt cele de manevre) si variatiile temporare datorate conditiilor de exploatare anormale (ca acelea care sunt datorate defectelor sau deconectarii bruste de sarcini importante).

Supratensiuni de trasnet reprezinta supratensiuni faza-pamant sau faza-faza intr-un loc dat al unei retele produse de descarcari de trasnet (sau a unei alte cauze) a caror forma de unda poate fi considerata, pentru coordonarea izolatiei, ca fiind similara cu impulsul standard (vezi articolul 51 din Publicatia 71-1 a CEI - Coordonarea izolatiei. Partea I: Termeni, definitii, principii si reguli), utilizat pentru incercarile de tinere la impulsul de trasnet. Astfel, de tensiuni sunt, in general, unidirectionale si de foarte scurta durata (vezi SR CEI 71).

3. Conditii de serviciu

Pentru a determina cel mai potrivit tip de cablu pentru un proiect particular, sunt necesare informatiile urmatoare referitoare la conditiile de serviciu. Se recomanda sa se faca referiri la publicatiile CEI specifice care trateaza multe din conditiile de serviciu urmatoare:

3.1. Conditii de functionare

a) Tensiunea nominala a retelei.

b) Tensiunea cea mai ridicata a retelei trifazate.

c) Supratensiuni de trasnet.

d) Frecventa retelei.

e) Tipul de legare la pamant, atunci cand punctul neutru nu este legat direct la pamant, durata maxima admisibila pentru conditiile de defect la pamant in toate ocaziile si durata lor anuala totala.

f) Cand sunt specificate extremitatile, trebuie sa se dea conditiile de mediu; de exemplu:

- altitudinea deasupra nivelului marii, daca ea este mai mare de 1000 m;

- instalatie interioara sau exterioara;

- risc de poluare atmosferica excesiva;

- extremitate in aparataj izolat cu SF6;

- distanta si izolatia prevazuta pentru metoda de racordare a cablului in echipament, de exemplu, transformatoare, aparate, motoare etc. De exemplu, distantele dintre faze si mediul izolant trebuie sa fie precizate.

g) Curent nominal maxim

1) In regim permanent.

2) In regim ciclic

3) In regim de suprasarcina sau de situatii exceptionale, daca au loc.

Nota. O curba de sarcina este esentiala, daca este cazul sa se ia in considerare variatiile periodice de sarcina pentru determinarea sectiunii conductoarelor.

h) Curenti de scurtcircuit simetrici si asimetrici previzibili care pot sa apara in caz de scurtcircuit atat intre faze, cat si intre faze si pamant.

i) Durata maxima a curentilor de scurtcircuit.

3.2. Conditii de instalare

3.2.1. Generalitati

a) Lungimea si profilul traseului.

b) Detalii ale pozarii cablurilor (de exemplu, pozare in plan sau in trefla) si modul de conectare a invelisurilor metalice intre ele si la pamant.

c) Conditii speciale de pozare, cum sunt cablurile in apa. Instalatiile particulare cer un studiu special.

3.2.2 Cabluri subterane

a) Detalii ale conditiilor de instalare (de exemplu, cabluri ingropate in mod direct, in conducte etc.) permitand sa se ia decizii in privinta alegerii constructiei invelisului metalic, a tipului de armatura (daca ea este ceruta) si a tipului de invelis, de exemplu, anticorosiv, cu intarziere la propagarea flacarii sau rezistent la termite.

b) Adancimea de pozare.

c) Rezistivitatea termica si natura solului in lungul traseului (de exemplu, nisip, argila, pamant de umplutura), precizand daca aceste informatii se bazeaza pe masuratori si investigatii sau se bazeaza pe masuratori si investigatii sau se bazeaza pe supozitii.

d) Temperaturile minime, maxime si medii ale solului la adancimea de ingropare a cablurilor.

e) Apropierea de alte cabluri de transport de energie sau de alte surse de caldura, cu detalii.

f) Lungimea canalelor, conductelor sau tuburilor cu distante intre camerele de tragere, daca ele exista.

g) Numarul de conducte sau tuburi;

h) Diametrul interior al conductelor sau tuburilor.

j) Distanta intre conducte sau tuburi, daca exista mai multe decat una.

k) Materialul care constituie conductele sau tuburile.

3.2.3. Cabluri in aer

a) Temperaturi minime, maxime si medii admise pentru aerul ambiant.

b) Modul de pozare (de exemplu, pozat in lungul peretilor, pe paturi etc.); gruparea cablurilor, dimensiunile tunelului, a conductelor etc.).

c) Detalii despre ventilatie (pentru cablurile din interiorul cladirilor, din tuneluri sau conducte).

d) Eventuala expunere directa la radiatiile solare.

e) Conditii speciale, de exemplu, risc de incendiu.

4. Alegerea nivelului de izolatie a cablului

4.1. Introducere

In decursul a numerosi ani, doua categorii de nivel de izolatie (1 si 2) au fost suficiente pentru a raspunde diferitelor regimuri de tensiuni ale retelelor intalnite in lume. Totusi, practica moderna trebuie sa tina cont de utilizarea de materiale izolante variate avand comportamente diferite la supratensiuni, asociata cu cresterea probabilitatii functionarii prelungite cu supratensiuni in noile retele in caz de defect la pamant. Aceasta pentru ca a devenit necesara existenta a trei categorii de retele.

4.2. Categorii de retele

Categoria A: Categorie in care defectele la pamant sunt eliminate atat de rapid, pe cat este posibil, insa in orice caz in mai putin de 1 minut.

Categoria B: Aceasta categorie cuprinde retele care, in caz de defect, nu functioneaza cu o faza la pamant decat un timp limitat. Durata acestei functionari nu trebuie, in general, sa depaseasca 1 h, insa o durata mai lunga poate fi tolerata atunci cand aceasta este specificata in norma particulara a cablului considerat.

Nota. Trebuie sa se inteleaga ca intr-o retea in care un defect la pamant nu este eliminat automat si rapid, solicitarile suplimentare suportate de izolatia cablurilor pe durata defectului reduc viata cablurilor intr-o anumita proportie. Daca se prevede ca reteaua va functiona destul de des cu un defect permanent, poate fi economic sa se clasifice aceasta retea in categoria C.

Categoria C: Aceasta categorie cuprinde toate retelele care nu intra nici in categoria A, nici in categoria B.

Trebuie sa se faca referiri la normele specifice tipurilor de cabluri considerate, de exemplu, Publicatia 55 a CEI - 'Cabluri izolate cu hartie impregnata sub manta metalica pentru tensiuni nominale inferioare sau egale cu 18/30 kV (cu conductoare din cupru sau aluminiu si cu excluderea cablurilor cu presiune de gaz si cu ulei fluid)', sau Publicatia 502 a CEI - 'Cablurile de transport de energie izolate cu dielectrici masivi extrudati pentru tensiuni nominale de la 1 kV pana la 30 kV, pentru recomandari aplicabile la fiecare tip de cablu'.

4.3. Alegerea lui U_m

U_m se alege, in principiu, egal sau superior tensiunii celei mai mari a retelei trifazate, cum este definita la pct. 2.2.

4.4. Alegerea lui U_p

Valoarea aleasa a lui U_p trebuie sa fie, in principiu, egala sau superioara tensiunii de tinere la impuls de trasnet ales din Publicatia 71 a CEI, in functie de nivelul de izolare a liniei de nivelul de protectie a retelei, de impedanta de unda a liniilor aeriene si a cablurilor, a lungimii cablurilor si a distantei de la punctul de trasnet la extremitate.

5. Alegerea sectiunii conductorului

Marimea sectiunii conductorului trebuie sa fie aleasa, in principiu, dintre sectiunile standardizate date in standardul specific cablului considerat. In cazul in care nu exista standard pentru cablul de utilizat, sectiunea conductorului va fi aleasa dintre sectiunile standardizate pentru conductoarele din clasa 2 definita in Publicatia 228 a CEI - 'Conductoarele cablurilor izolate'.

La alegerea sectiunii conductorului, vor fi luati in considerare urmatorii factori:

a) Temperatura maxima se produce in cablu in sarcina permanenta specificata, sarcina ciclica, sarcina exceptionala si in conditii de scurtcircuit.

Nota. Publicatia CEI 287 - 'Calculul curentului admisibil in cabluri in regim permanent (factor de sarcina 100%)' prezinta detalii asupra metodelor de calcul pentru regimul permanent.

b) Solicitari mecanice impuse cablului in timpul pozarii si in decursul serviciului sau.

c) Solicitari electrice in izolatie.

Un conductor cu diametrul mic rezultat din utilizarea unei sectiuni mici poate determina in izolatie solicitari electrice inacceptabil de mari.

6. Terminale

Alcatuirea terminalelor depinde de valorile cerute pentru tensiunile de tinere la frecventa industriala si la impuls (care pot fi diferite de cele care sunt cerute pentru cablu), de gradul de poluare atmosferica si de altitudinea la care se gaseste terminalul.

6.1. Nivelul de izolatie pentru frecventele industriale si tensiunile de tinere la impuls

Ele vor fi alese pe baza elementelor date in cap. 4 si la pct. 6.2 si 6.3.

6.2. Poluarea atmosferica

Gradul de expunere la poluarea atmosferica determina liniile de fuga minime si tipul de izolator necesar spre a fi utilizat la cutia terminala a cablurilor.

6.3. Altitudinea

Densitatea aerului la altitudini mari este mult mai mica decat la nivelul marii. Rigiditatea dielectrica a aerului este astfel redusa, si distantele in aer care sunt adecvate la nivelul marii pot fi insuficiente la altitudini mari. Rezistenta la strapungere a izolatoarelor si uleiului cutiei terminale nu sunt afectate de altitudine.

Terminalele capabile sa satisfaca incercarile specifice de tinere la undele de impuls in conditiile atmosferice standardizate sunt utilizabile pentru altitudini inferioare celei de 1000 m. In vederea asigurarii ca cerintele sunt satisfacute pentru altitudini mai mari, trebuie ca distantele in aer specificate pentru conditii normale sa fie marite cu o cantitate convenabila.

Tabelul 1

Corespondenta intre U₀/U si (U_m)