Проектирование и расчет силового кабеля для передачи мощности 730 МВА: Комплексный инженерный подход

В современном мире, где потребление электроэнергии неуклонно растет, а энергетические системы становятся все более сложными и взаимосвязанными, эффективная и надежная передача больших объемов мощности приобретает критическое значение. Передача колоссальных 730 МВА по кабельным линиям — это не просто инженерная задача, это вызов, требующий глубокого анализа, точных расчетов и применения передовых технологий. Актуальность такого проекта обусловлена необходимостью обеспечения стабильного энергоснабжения крупных промышленных объектов, мегаполисов, а также интеграции новых генерирующих мощностей, в том числе возобновляемых источников энергии, в существующие сети.

Проектирование кабельных линий для столь высокой мощности сопряжено с целым рядом вызовов: от обеспечения необходимой электрической прочности и минимизации потерь до управления тепловыми режимами и гарантирования долговечности в условиях экстремальных нагрузок. Целью данной работы является не только демонстрация инженерных расчетов, но и комплексное погружение в методологию выбора оптимальной конструкции, материалов и технологий, способных обеспечить бесперебойную передачу 730 МВА. В рамках курсовой работы будет рассмотрена структура силового кабеля, проведен анализ современных изоляционных материалов, детально изучены электрические и тепловые режимы, а также затронуты аспекты старения изоляции и экономической эффективности. Это позволит сформировать полноценное представление о сложности и многогранности процесса проектирования высокомощных кабельных линий.

Обзор современных конструкций силовых кабелей для передачи высокой мощности

Выбор конструкции силового кабеля для передачи столь значительной мощности, как 730 МВА, является краеугольным камнем всего проекта. Это решение определяет не только технические характеристики, но и экономическую целесообразность, а также общую надежность будущей линии. Современная кабельная индустрия предлагает несколько технологических решений, каждое из которых имеет свои преимущества и ограничения, особенно в контексте высоких напряжений и мощностей, а их правильный подбор способен существенно повлиять на общую стоимость владения и эксплуатационную стабильность.

Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ/XLPE)

Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ или XLPE) за последние десятилетия стали доминирующим решением в сфере среднего и высокого напряжения, вытесняя традиционные маслонаполненные и пропитанные кабели. Их популярность объясняется уникальным сочетанием технических характеристик, значительно превосходящих аналоги.

Конструктивно кабель СПЭ состоит из токопроводящей жилы, на которую последовательно накладываются внутренний полупроводящий экран, изоляция из сшитого полиэтилена, внешний полупроводящий экран, металлический экран и защитная оболочка. Особенность СПЭ заключается в химической модификации обычного термопластичного полиэтилена, в результате которой происходит «сшивание» его молекулярных цепей. Этот процесс формирует трехмерную сетчатую структуру, которая придает материалу принципиально новые свойства.

Ключевые преимущества СПЭ-изоляции:

• Высокая электрическая прочность и низкие диэлектрические потери: СПЭ является неполярным диэлектриком, что обеспечивает его высокую электрическую прочность, достигающую значений, которые позволяют сократить толщину изоляции. Коэффициент диэлектрических потерь для СПЭ составляет всего 0,001, что в восемь раз ниже, чем у бумажной изоляции (0,008). Это приводит к значительному снижению потерь энергии в изоляции, что особенно важно при передаче высоких мощностей, непосредственно влияя на общую энергоэффективность системы.
• Термическая устойчивость: Сшитый полиэтилен сохраняет свои форму, электрические и механические характеристики при температурах до 130 °С, тогда как обычный полиэтилен начинает терять их уже при 90 °С. Это позволяет увеличивать длительно допустимые токи нагрузки на 15-30% по сравнению с кабелями на основе пропитанной бумажной изоляции, так как допустимая длительная рабочая температура жилы для СПЭ составляет 90 °С. При коротком замыкании температура жилы может достигать 250 °С.
• Механические и эксплуатационные характеристики: Кабели с СПЭ-изоляцией обладают меньшим весом и диаметром, а также большим радиусом изгиба. Отсутствие жидких компонентов в изоляции упрощает прокладку и монтаж, позволяя осуществлять работы при температурах до -20 °С (для кабеля с полиэтиленовой оболочкой) без предварительного подогрева, а также устраняет ограничения по разнице уровней на трассе.
• Долговечность и надежность: Срок службы СПЭ-кабелей составляет не менее 30 лет. Они демонстрируют значительно меньшую повреждаемость по сравнению с бумажно-пропитанными аналогами.

В России, например, новые кабельные линии на напряжение 20 кВ и выше строятся преимущественно с применением кабелей с изоляцией из СПЭ. Для напряжений 45-150 кВ и 220-330 кВ кабели СПЭ изготавливаются только в одножильном исполнении, тогда как трехжильные варианты обычно применяются для напряжений до 35 кВ.

Маслонаполненные кабели

Маслонаполненные кабели – это классическое решение для передачи электроэнергии на высоких напряжениях (110 кВ и выше), которое долгое время было основным для этих классов. В основе их конструкции лежит бумажная изоляция, пропитанная маловязким минеральным маслом. Ключевая особенность таких кабелей – поддержание избыточного давления масла, циркулирующего внутри кабеля.

Основные характеристики маслонаполненных кабелей:

• Предотвращение ионизации: Избыточное давление масла играет решающую роль в устранении ионизационных процессов. Воздушные и газовые включения, способные вызвать частичные разряды и ускоренное старение изоляции, практически полностью исключаются. Это позволяет достигать высокой максимальной напряженности в изоляции (до 9-12 кВ/мм) и обеспечивает стабильные электрические характеристики.
• Высокая электрическая прочность: Пропитка бумажной изоляции минеральным маслом существенно повышает ее электрическую прочность. В то время как непропитанная бумажная изоляция имеет прочность 10-20 кВ/мм при 50 Гц, пропитанная достигает 50-120 кВ/мм при переменном напряжении и 100-250 кВ/мм при постоянном. Для сравнения, кабели с бумажной изоляцией, пропитанной вязким маслоканифольным составом, не могут применяться для напряжений выше 35 кВ именно из-за ионизации.
• Улучшенное охлаждение: Жидкий диэлектрик, циркулирующий под давлением, способствует улучшению условий охлаждения кабеля, что, в свою очередь, позволяет увеличить передаваемую мощность. Однако, при максимальном увеличении сечений жил и номинальных напряжений, усложняются тепловые режимы из-за увеличения толщины изоляционного слоя и связанных с этим диэлектрических и активных потерь.

Несмотря на свои преимущества, маслонаполненные кабели обладают рядом недостатков, включая сложность монтажа и обслуживания (необходимость поддержания давления, контроль утечек), а также потенциальные экологические риски в случае повреждения оболочки.

Сравнительный анализ конструкций для 730 МВА

При выборе оптимальной конструкции кабеля для передачи 730 МВА необходимо провести тщательный сравнительный анализ между СПЭ-кабелями и маслонаполненными кабелями, учитывая их специфические преимущества и ограничения в контексте столь высокой мощности.

Таблица 1: Сравнительный анализ СПЭ и маслонаполненных кабелей для высокой мощности

Параметр	Кабели с изоляцией из СПЭ (XLPE)	Маслонаполненные кабели
Применимость для 730 МВА	Идеальны для высоких напряжений (до 330 кВ), особенно в одножильном исполнении. Позволяют передавать значительные мощности благодаря высокой термической стойкости и низким потерям.	Применяются для 110 кВ и выше. Способны передавать высокие мощности, но с учетом усложнения тепловых режимов при увеличении сечений и напряжений.
Электрическая прочность	Высокая (неполярный диэлектрик), низкие диэлектрические потери (0,001).	Высокая благодаря избыточному давлению масла (50-120 кВ/мм), исключающему ионизацию.
Термическая устойчивость	Длительная рабочая температура жилы до 90 °С, кратковременная перегрузка до 130 °С, КЗ до 250 °С. Увеличенные допустимые токи нагрузки.	Допустимая рабочая температура жилы ниже (80 °С), что ограничивает токи нагрузки.
Монтаж и эксплуатация	Значительно проще: меньший вес, диаметр, радиус изгиба. Допускается прокладка при низких температурах. Отсутствие ограничений по разнице уровней на трассе.	Сложный: необходимость поддержания избыточного давления, контроль герметичности, чувствительность к разнице уровней на трассе.
Долговечность	Нормативный срок службы ≥ 30 лет. Низкая повреждаемость.	Длительный срок службы при надлежащем обслуживании, но с риском утечек масла и сложностью ремонта.
Экологичность	Экологически безопасны, не содержат жидких диэлектриков.	Потенциальный риск утечек масла, что может нести экологические риски.
Экономичность	Снижение эксплуатационных расходов за счет низкой повреждаемости и простоты монтажа.	Высокие первоначальные капитальные затраты и эксплуатационные расходы.

Для передачи мощности 730 МВА при высоких напряжениях, вероятнее всего, будет выбран одножильный кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена. Это обусловлено его превосходными электрическими и термическими характеристиками, упрощенной конструкцией и монтажом, а также высокой надежностью и меньшими эксплуатационными расходами. Низкий тангенс угла диэлектрических потерь СПЭ-кабелей также способствует рациональному использованию энергоресурсов, что делает их предпочтительным выбором в контексте современных требований к энергоэффективности. Таким образом, несмотря на возможную более высокую начальную стоимость, преимущества СПЭ-кабелей оправдывают инвестиции в долгосрочной перспективе, обеспечивая бесперебойную передачу электроэнергии.

Выбор и обоснование свойств материалов силового кабеля

Основой надежности и эффективности любого силового кабеля, особенно предназначенного для передачи колоссальных 730 МВА, является тщательный и обоснованный выбор материалов для каждого его элемента. Каждый компонент – от токопроводящей жилы до внешней оболочки – должен быть оптимизирован с учетом электрических, механических, тепловых и химических нагрузок, а также стандартов надежности и экономической целесообразности.

Токопроводящие жилы: Медь vs Алюминий

Выбор материала для токопроводящей жилы – одно из ключевых решений, влияющих на все остальные параметры кабеля. Основными кандидатами являются медь и алюминий.

Сравнительные характеристики меди и алюминия:

Характеристика	Медь	Алюминий
Удельное сопротивление	0,017 Ом·мм2/м (при 20 °С)	0,028 Ом·мм2/м (при 20 °С)
Электропроводность	Высокая	65-70% от электропроводности меди
Плотность	8960 кг/м3	2700 кг/м3
Прочность на разрыв	Высокая, более гибкий	Ниже, менее гибкий, более хрупкий
Теплоотвод	Почти в 2 раза лучше, чем у алюминия	Хуже, чем у меди
Окисление	Окисляется медленнее, образуя прочную пленку	Быстро окисляется, образуя хрупкую пленку оксида
Срок службы	Больший, особенно в местах соединений	Меньший, подвержен «текучести» при сжатии
Стоимость	Выше	Ниже

Обоснование выбора для 730 МВА:

Для передачи 730 МВА требуется максимально эффективная и надежная жила. Хотя алюминий значительно дешевле и легче, его недостатки становятся критичными при таких мощностях:

• Высокое удельное сопротивление: Для передачи той же мощности алюминиевой жиле потребуется существенно большее сечение, чем медной (например, для 5000 Вт может потребоваться алюминиевый провод 4 мм² против медного 2,5 мм²). Это приводит к увеличению диаметра кабеля, его массы и стоимости изоляции и оболочки.
• Худший теплоотвод: В местах соединений и при перегрузках алюминиевые жилы нагреваются сильнее, что увеличивает риск повреждений. Медь же лучше отводит тепло, что повышает безопасность и надежность.
• Механическая прочность и гибкость: Медные жилы более гибкие и прочные на разрыв, что упрощает монтаж и повышает устойчивость кабеля к механическим нагрузкам в процессе эксплуатации. Однопроволочные алюминиевые жилы сечением 70 мм² и более должны иметь относительное удлинение не менее 30%, что говорит о повышенных требованиях к их пластичности.
• Окисление: Оксидная пленка алюминия обладает высоким сопротивлением, что приводит к дополнительному нагреву в местах контактов и может стать причиной пожара.

Учитывая, что 730 МВА – это очень высокая мощность, медная жила является наиболее обоснованным выбором. Несмотря на более высокую стоимость, она обеспечит значительно меньшие потери энергии, меньшее сечение кабеля, высокую надежность и долговечность, что в итоге оправдает инвестиции на длительном сроке эксплуатации.

Форма и сечение жилы:

Токопроводящие жилы одножильных кабелей всех сечений и многожильных кабелей сечением до 16 мм² обычно имеют круглую форму. Для кабелей с поясной изоляцией сечением 25 мм² и более могут применяться секторные или сегментные жилы. Такая форма позволяет более плотно укладывать жилы в многожильном кабеле, уменьшая его общий диаметр, что критично для кабелей большого сечения. Радиус закругления однопроволочных секторных жил должен быть не менее 0,5 мм для предотвращения концентрации электрического поля.

Изоляция: Сшитый полиэтилен, этиленпропиленовая резина и пропитанная бумага

Изоляция – это «сердце» кабеля, от которого зависят его электрические характеристики и срок службы. Для высоких мощностей и напряжений выбор материала изоляции критически важен.

1. Сшитый полиэтилен (СПЭ/XLPE):
   • Характеристики: Плотность 940-960 кг/м³. Высокая диэлектрическая прочность, низкий тангенс угла диэлектрических потерь (0,001), высокая термическая устойчивость (рабочая температура до 90 °С, перегрузка до 130 °С, КЗ до 250 °С). Высокая влагостойкость.
   • Преимущества для 730 МВА: Увеличенная пропускная способность за счет высокой допустимой температуры жилы, меньший вес и диаметр кабеля, упрощение прокладки (нет ограничений по разнице уровней, возможность прокладки при -20 °С), отсутствие необходимости в металлической оболочке для герметизации.
   • Обоснование выбора: СПЭ является оптимальным выбором для 730 МВА благодаря своим превосходным электрическим, термическим и механическим свойствам, а также доказанной надежности и долговечности в высоковольтных применениях (до 330 кВ).
2. Этиленпропиленовая резина (ЭПР):
   • Характеристики: Специальный полимер, обладающий высокой диэлектрической стойкостью (60-80 кВ/мм), устойчивостью к старению, озону и УФ-излучению. Рабочая температура проводника до 90 °С, пиковые значения до 130 °С.
   • Преимущества для 730 МВА: Высокая диэлектрическая прочность и гибкость. Отличная устойчивость к агрессивным средам и внешним воздействиям, что гарантирует длительный срок эксплуатации.
   • Обоснование выбора: ЭПР является хорошей альтернативой СПЭ, особенно в условиях, где требуется повышенная гибкость кабеля и стойкость к озону/УФ-излучению. Однако, СПЭ чаще используется для сверхвысоких напряжений из-за более низких диэлектрических потерь.
3. Пропитанная бумага (бумажно-масляная изоляция):
   • Характеристики: Бумажная изоляция, пропитанная маловязким минеральным маслом или маслоканифольным составом. Электрическая прочность 50-120 кВ/мм (при пропитке маслом). Рабочая температура жилы 65-70 °С, перегрузка до 90-95 °С.
   • Недостатки для 730 МВА: Для напряжений выше 35 кВ использование пропитанной бумажной изоляции крайне проблематично из-за возникновения ионизации в воздушных включениях, что ускоряет старение. Более высокие диэлектрические потери (0,008). Больший вес и диаметр кабеля, сложность монтажа (ограничения по разнице уровней, необходимость подогрева при прокладке в холодных условиях).
   • Обоснование отказа: Несмотря на историческую значимость, бумажно-масляная изоляция не подходит для передачи 730 МВА из-за фундаментальных ограничений по напряжению, тепловым режимам и эксплуатационным характеристикам.

Вывод: Для передачи мощности 730 МВА оптимальным выбором изоляционного материала является сшитый полиэтилен (СПЭ). Его электрическая прочность, термическая устойчивость, низкие потери и удобство в эксплуатации делают его наиболее подходящим для таких высокомощных и высоковольтных кабельных линий.

Оболочки и защитные слои

Защитные слои каб��ля играют не менее важную роль, чем токопроводящие жилы и изоляция, обеспечивая механическую прочность, герметичность и устойчивость к внешним воздействиям.

1. Внешняя оболочка:
   • Материалы: Поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилен, полипропилен, каучук, полиамид и огнестойкие композиции.
   • Функции: Защита от механических повреждений, влаги, химических веществ, ультрафиолетового излучения.
   • Выбор: Полиэтилен превосходит ПВХ по влагостойкости (что исключает необходимость в металлической оболочке для герметизации СПЭ-кабелей), износостойкости и вязкости. Для кабелей с СПЭ-изоляцией полиэтиленовая оболочка является предпочтительной, обеспечивая надежную защиту и диэлектрическую стабильность. В случае повышенных требований к пожарной безопасности могут использоваться огнестойкие композиции.
2. Поясная изоляция: Применяется в многожильных кабелях для выравнивания электрического поля между жилами и обеспечения дополнительной изоляции между общим экраном и жилами. В одножильных кабелях или кабелях с индивидуальными экранами на каждой жиле необходимость в ней отпадает.
3. Броня:
   • Материалы: Стальные ленты (например, две стальные ленты, наложенные спирально) или стальная проволока. Для специальных применений может использоваться алюминий.
   • Функции: Обеспечение высокой механической защиты кабеля от ударов, разрывов, давления грунта или других внешних воздействий.
   • Выбор: Для кабельных линий, прокладываемых в грунте, в условиях повышенного риска механических повреждений, броня является обязательным элементом.
4. Заполнители:
   • Материалы: Негигроскопичные волокнистые материалы, жгуты из полимерных материалов (например, полипропилена).
   • Функции: Заполнение пустот между изолированными жилами и внешней оболочкой в многожильных кабелях для придания круглой формы и повышения плотности конструкции, что улучшает теплоотвод и механическую стабильность.

Для кабеля мощностью 730 МВА, вероятно, будет использоваться одножильная конструкция с медной жилой, изоляцией из СПЭ, полупроводящими экранами и металлической оболочкой (для отвода токов КЗ и ЭМС), а также внешней полиэтиленовой оболочкой. При необходимости механической защиты (например, при подземной прокладке) может быть добавлена броня.

Электрические характеристики и основы инженерных расчетов

Понимание и точный расчет электрических характеристик силового кабеля являются фундаментальными для обеспечения его эффективной и безопасной работы. При передаче мощности 730 МВА каждый параметр приобретает критическое значение, определяя не только потери энергии, но и общую надежность системы.

Полупроводящие экраны: Назначение и принцип действия

В высоковольтных кабелях (от 6 кВ и выше) полупроводящие экраны – это не просто дополнительный элемент, а необходимая конструктивная особенность, обеспечивающая равномерность электрического поля и предотвращающая преждевременное старение изоляции.

Назначение и принцип действия:

1. Внутренний полупроводящий экран (по жиле):
   • Проблема «проволочности»: Токопроводящая жила, особенно многопроволочная, имеет неидеально гладкую поверхность. Эти микронеровности (эффект «проволочности») создают локальные концентрации напряженности электрического поля, которые могут привести к частичным разрядам на границе жила-изоляция. Частичные разряды являются мощным фактором старения и разрушения изоляции.
   • Решение: Полупроводящий экран, накладываемый непосредственно на токопроводящую жилу, создает гладкую, эквипотенциальную поверхность. Это выравнивает электрическое поле, устраняя локальные пики напряженности и, как следствие, предотвращая возникновение частичных разрядов.
2. Внешний полупроводящий экран (по изоляции):
   • Проблема: На внешней поверхности изоляции также могут возникать неоднородности электрического поля, особенно в местах контакта изоляции с металлическим экраном или другими элементами кабеля.
   • Решение: Полупроводящий экран поверх изоляции обеспечивает равномерное распределение электрического поля между изоляцией и металлическим экраном, предотвращая частичные разряды на этой границе.

Материал и требования:

Полупроводящие экраны изготавливаются из полимерного материала (например, сшитого полиэтилена), в который вводится мелкодисперсная сажа (например, ацетиленовая). Это придает материалу необходимую проводимость. Важные требования к материалу экрана:

• Хорошая адгезия к изоляции: Для предотвращения образования воздушных зазоров.
• Равенство температурных коэффициентов расширения: Минимизация механических напряжений при температурных изменениях.
• Толщина: Обычно от 0,2 до 0,8 мм. При расчете толщины основной изоляции изолирующие свойства полупроводящего покрытия не учитываются, так как оно предназначено для выравнивания поля, а не для изоляции.

Влияние на конструкцию:

Использование полупроводящих экранов позволяет:

• Уменьшить диаметр и массу кабеля: Благодаря более эффективному использованию изоляционного материала и возможности снижения его толщины.
• Повысить прочность и гибкость: За счет более однородного распределения напряжений.
• Улучшить эффективность изоляции: Снижая риск частичных разрядов и, следовательно, увеличивая срок службы кабеля.

Расчет электрических параметров

Для проектирования кабеля на 730 МВА необходимо рассчитать его основные электрические параметры: сопротивление, емкость, индуктивность и электрическую прочность изоляции.

1. Расчет электрического сопротивления (R):

   Сопротивление жилы является критически важным параметром, определяющим потери мощности на нагрев.

   R = ρ * (L / S)

   Где:

   • R — электрическое сопротивление жилы, Ом;
   • ρ — удельное электрическое сопротивление материала жилы, Ом·мм²/м (для меди ≈ 0,0175 при 20 °C);
   • L — длина кабеля, м;
   • S — сечение жилы, мм².

   Поскольку сопротивление зависит от температуры, необходимо учитывать температурный коэффициент сопротивления при расчете рабочего сопротивления жилы.

   Rt = R20 * [1 + α * (t - 20)]

   Где:

   • R_t — сопротивление при температуре t, Ом;
   • R₂₀ — сопротивление при 20 °C, Ом;
   • α — температурный коэффициент сопротивления (для меди ≈ 0,00393 1/°C);
   • t — рабочая температура жилы, °C.

   Для передачи 730 МВА необходимо определить ток. Предположим напряжение, например, 330 кВ (однофазная схема).

   I = P / (√3 * U * cosφ)

   Для P = 730 МВА = 730 · 10⁶ ВА, U = 330 кВ = 330 · 10³ В.

   Принимая cosφ = 0.95 (типовое значение для силовых систем),

   I = (730 · 106) / (1.732 · 330 · 103 · 0.95) ≈ 1350 А.

   Далее, на основе допустимой плотности тока для выбранного материала (например, 3-5 А/мм² для медных жил в кабелях с СПЭ), можно предварительно определить требуемое сечение жилы.

   S = I / Jдоп

   Принимая J_доп = 4 А/мм²,

   S = 1350 А / 4 А/мм2 = 337,5 мм2.

   Выбирается ближайшее стандартное сечение, например, 400 мм². Это сечение будет уточнено после детального теплового расчета.

2. Расчет емкости кабеля (C):

   Емкость кабеля определяется его геометрическими размерами и диэлектрической проницаемостью изоляции. Для одножильного кабеля:

   C = (2π · ε0 · ε) / ln(D / d) · L

   Где:

   • C — емкость кабеля, Ф;
   • ε₀ — электрическая постоянная (8,854 · 10^-12 Ф/м);
   • ε — относительная диэлектрическая проницаемость изоляции (для СПЭ ≈ 2,3);
   • D — диаметр по изоляции, м;
   • d — диаметр по жиле, м;
   • L — длина кабеля, м.

   Емкость кабеля влияет на зарядный ток и реактивную мощность, что особенно важно для длинных линий.

3. Расчет индуктивности кабеля (L_{индуктив}):

   Индуктивность кабеля определяется его геометрией и магнитной проницаемостью среды. Для одножильного кабеля с металлическим экраном:

   Lиндуктив = (μ0 / (2π)) · [0.5 + ln(D / d)] · L

   Где:

   • L_{индуктив} — индуктивность кабеля, Гн;
   • μ₀ — магнитная постоянная (4π · 10^-7 Гн/м);
   • D — средний диаметр экрана, м;
   • d — диаметр жилы, м;
   • L — длина кабеля, м.

   Индуктивность влияет на реактивное сопротивление кабеля и падение напряжения.

4. Расчет электрической прочности изоляции (E_пр) и толщины изоляции (h_из):

   Электрическая прочность изоляции – это максимальное электрическое поле, которое материал может выдержать без пробоя.

   E = U / hиз

   Где:

   • E — напряженность электрического поля, кВ/мм;
   • U — рабочее напряжение, кВ;
   • h_из — толщина изоляции, мм.

   Для расчета толщины изоляции необходимо учитывать максимальную допустимую напряженность поля для СПЭ (для кабелей 110-330 кВ это обычно 7-12 кВ/мм) и коэффициент запаса прочности.

   Максимальная напряженность поля в цилиндрическом диэлектрике (как изоляция кабеля) возникает на поверхности жилы:

   Emax = U / (rж · ln(Rиз / rж))

   Где:

   • U — фазное напряжение, В;
   • r_ж — радиус жилы, м;
   • R_из — радиус по изоляции, м (R_из = r_ж + h_из).

   Толщина изоляции определяется исходя из рабочего напряжения, уровня импульсных перенапряжений и требуемого запаса прочности. Для кабелей с СПЭ-изоляцией на напряжение 330 кВ толщина изоляции может достигать 25-30 мм. Расчет выполняется с учетом стандартов (например, ГОСТ Р МЭК 60840-2011).

Тепловые режимы, расчеты и допустимые нагрузки силового кабеля

Передача мощности 730 МВА неизбежно сопровождается выделением значительного количества тепла внутри кабеля. Управление тепловыми режимами — это ключевой аспект проектирования, определяющий допустимые токи нагрузки, срок службы и общую безопасность кабельной линии. Превышение допустимых температур приводит к ускоренному старению изоляции, снижению ее электрической прочности и, в конечном итоге, к аварийному пробою.

Факторы, влияющие на температуру кабеля

Температурный режим силового кабеля формируется под воздействием совокупности внутренних и внешних факторов:

1. Токовая нагрузка (внутренний нагрев): Это основной источник тепла. Электрический ток, проходящий по токопроводящим жилам, вызывает джоулевы потери (I²R). Чем выше ток и сопротивление жилы, тем интенсивнее нагрев. Дополнительные потери возникают в экранах и оболочках от вихревых токов и токов Фуко, особенно при переменном токе и больших сечениях. Диэлектрические потери в изоляции также вносят вклад, хотя для СПЭ-изоляции они минимальны.
2. Климатические условия (внешний фактор):
   • Температура окружающей среды: Температура грунта или воздуха, в котором проложен кабель, напрямую влияет на способность кабеля рассеивать тепло. В жарком климате или летом допустимые токи могут быть ниже.
   • Влажность: Высокая влажность может влиять на теплопроводность грунта, а также способствует ускорению старения изоляции, особенно при наличии дефектов.
3. Особенности прокладки:
   • Способ прокладки: Кабели, проложенные в воздухе, рассеивают тепло эффективнее, чем проложенные в земле или кабельных каналах. В земле теплоотвод зависит от теплопроводности грунта.
   • Глубина прокладки: Чем глубже проложен кабель, тем хуже условия для отвода тепла.
   • Наличие соседних кабелей или тепловых источников: Близость других нагруженных кабелей, трубопроводов с горячей водой или других источников тепла может значительно ухудшить тепловой режим, так как они будут взаимно нагревать друг друга.
   • Вентиляция: В кабельных каналах или туннелях отсутствие или плохая вентиляция приводит к накоплению тепла и перегреву.
4. Тепловое излучение от соседних устройств: Вблизи трансформаторов, распределительных устройств или другого оборудования, выделяющего тепло, кабель может дополнительно нагреваться за счет излучения.

Тщательный учет всех этих факторов позволяет адекватно оценить реальный температурный режим и правильно выбрать сечение жилы и способ прокладки. Разве не эти детали отличают успешный проект от потенциально рискованного?

Методика теплового расчета и допустимые температуры

Тепловой расчет кабеля позволяет определить его длительно допустимый ток нагрузки, исходя из максимально допустимой температуры нагрева жил. Основная методика расчета описана в международном стандарте ГОСТ Р МЭК 60287-1-1-2009 «Кабели электрические. Расчет номинальной токовой нагрузки. Часть 1-1. Формулы для расчета токовой нагрузки и коэффициенты потерь. Общие требования».

Суть метода заключается в определении теплового сопротивления кабельной линии, которое характеризует способность кабеля рассеивать тепло в окружающую среду. Тепловой расчет учитывает:

• Потери мощности в жилах, экранах и изоляции.
• Тепловое сопротивление изоляции, защитных оболочек и окружающей среды (грунта или воздуха).
• Температуру окружающей среды.

Упрощенная формула для длительно допустимого тока (I_доп):

Iдоп = √[(Tж.доп - Tср) / (Rt · Tc)]

Где:

• T_ж.доп — длительно допустимая рабочая температура нагрева жилы, °C;
• T_ср — температура окружающей среды, °C;
• R_t — электрическое сопротивление жилы при температуре T_ж.доп, Ом/м;
• T_c — суммарное тепловое сопротивление кабеля и окружающей среды, °C·м/Вт.

Длительно допустимые рабочие температуры нагрева жил кабеля:

Тип изоляции	Длительно допустимая рабочая температура жилы, °C
Бумажная (10-35 кВ)	65-70
Резиновая	65
ПВХ	70
СПЭ и ЭПР	90

Допустимые температуры жил кабеля в режиме перегрузки:

Режим перегрузки — это кратковременное превышение номинального тока, допустимое при определенных условиях для повышения гибкости энергосистемы.

Тип изоляции	Допустимый нагрев жилы в режиме перегрузки, °C	Продолжительность работы в режиме перегрузки
Бумажная (10 кВ)	90 (обедненно-пропитанная 95)	Не более 100 часов подряд, 500 часов суммарно в год, интервал ≥ 10 дней. Для 20-35 кВ перегрузки не допускаются.
Резиновая	110 (только при пусковом режиме)	Кратковременно
ПВХ	80	Не более 100 часов подряд, 500 часов суммарно в год, интервал ≥ 10 дней.
СПЭ и ЭПР	130	Не более 8 часов в сутки, 1000 часов за весь срок службы.

Для кабеля мощностью 730 МВА с изоляцией из СПЭ, длительно допустимая температура жилы составляет 90 °С, а в режиме перегрузки — до 130 °С. Это значительно повышает гибкость эксплуатации и позволяет выдерживать кратковременные пиковые нагрузки.

Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов короткого замыкания (КЗ) является критически важным для обеспечения термической стойкости кабеля и предотвращения его разрушения при аварийных ситуациях. Методика расчета регулируется стандартом МЭК 61443 «Предельные значения температуры короткого замыкания электрических кабелей на номинальное напряжение свыше 30 кВ (U_m = 36 кВ)».

Ключевые параметры и методика:

1. Максимально допустимая температура жилы при КЗ: Для кабелей с изоляцией из СПЭ этот показатель составляет 250 °С (для бумажно-пропитанной изоляции – 200 °С). Медный экран также должен выдерживать 250 °С без повреждения прилегающей изоляции.
2. Формула для расчета допустимого тока КЗ:

   Для длительности короткого замыкания t_КЗ от 0,2 до 5 с, допустимый ток короткого замыкания (I_КЗ) рассчитывается по формуле:

   IКЗ = I1с / tКЗ0.5

   Где:

   • I_КЗ — допустимый ток короткого замыкания в течение t_КЗ, кА;
   • I_1с — допустимый ток односекундного короткого замыкания, кА (это справочное значение для конкретного сечения жилы и материала);
   • t_КЗ — длительность короткого замыкания, с.

   Пример расчета: Если, например, допустимый ток односекундного КЗ для выбранного сечения жилы составляет 60 кА, а система защиты отключает КЗ за 0,5 с, то допустимый ток КЗ для кабеля составит:

   IКЗ = 60 кА / 0,50.5 ≈ 60 кА / 0,707 ≈ 84,85 кА.

   Таким образом, кабель должен быть спроектирован так, чтобы выдерживать ток КЗ в 84,85 кА в течение 0,5 секунды без превышения допустимой температуры жилы.

Этот расчет обеспечивает, что кабель сможет выдержать термические нагрузки при коротком замыкании до срабатывания защитных устройств, предотвращая его разрушение и распространение аварии.

Надежность, долговечность и старение изоляции силовых кабелей

Для кабельной линии, передающей такую значительную мощность как 730 МВА, вопросы надежности и долговечности выходят на первый план. Любое повреждение изоляции не только приводит к перебоям в энергоснабжении, но и может повлечь за собой серьезные экономические потери и угрозы безопасности. Понимание механизмов старения изоляции и разработка эффективных решений для п��вышения ее надежности являются критически важными аспектами проектирования и эксплуатации.

Причины и характер старения изоляции

Старение изоляции – это необратимый процесс постепенного ухудшения ее электрических, механических и физико-химических свойств, который со временем приводит к снижению электрической прочности и пробою. Как правило, значимое проявление старения наблюдается после 15 лет эксплуатации, что отражается в увеличении количества повреждений. Для кабельных линий, находящихся в эксплуатации более 15 лет, Правила устройства электроустановок (ПУЭ) и Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей РФ даже рекомендуют снижать допустимые перегрузки на 10%.

Основные причины старения изоляции многообразны и часто действуют синергетически:

1. Электрическое старение:
   • Частичные разряды (ЧР): Это локальные электрические разряды в газовых включениях (пузырьках воздуха) или дефектах (микротрещинах, пустотах) внутри изоляции или на ее границах. ЧР вызывают локальный нагрев, химические реакции (образование озона, оксидов азота), эрозию материала и постепенно разрушают изоляцию, формируя «дендриты» или «триинги».
   • Перенапряжения: Импульсные перенапряжения (грозовые, коммутационные) могут вызывать локальные пробои и микроповреждения, которые со временем развиваются в сквозные каналы.
2. Тепловое старение (электротермическое):
   • Нагрев от рабочего тока: Постоянный нагрев жилы (и, как следствие, изоляции) выше допустимых температур ускоряет химические реакции деградации полимеров. Например, при повышенной температуре происходит разрыв молекулярных связей, окисление, потеря пластификаторов.
   • Химические реакции: При высоких температурах ускоряются процессы окисления, гидролиза и другие реакции, изменяющие структуру и свойства изоляционного материала.
3. Влага:
   • Снижение сопротивления изоляции: Влага, проникая в изоляцию, значительно снижает ее объемное и поверхностное сопротивление, увеличивая токи утечки и диэлектрические потери.
   • Усиление теплового старения: Влага в сочетании с теплом ускоряет химические реакции деградации.
   • Водный триинг (дендритное старение): В присутствии влаги и электрического поля в изоляции образуются микроскопические водонаполненные каналы, напоминающие деревья. Эти «водные деревья» постепенно растут, снижая электрическую прочность и приводя к пробою.
4. Механические воздействия:
   • Изгибы, растяжения, сжатия, вибрации: В процессе монтажа и эксплуатации кабель подвергается механическим нагрузкам, которые могут приводить к образованию микротрещин, расслоений и других дефектов в изоляции и оболочке.
   • Деформации: Деформации, вызванные температурными перепадами или внешними воздействиями, также могут повреждать структуру материала.
5. Химические повреждения: Воздействие агрессивных химических веществ (масел, растворителей, кислот, щелочей) из окружающей среды может вызывать деградацию полимерных материалов.
6. Естественная деградация материала: Со временем, даже без внешних воздействий, изоляционные материалы претерпевают естественные изменения. Например, в ПВХ-изоляции происходит уменьшение концентрации пластификаторов, что делает ее более жесткой и хрупкой.

Процесс старения изоляции является комплексным, и его скорость зависит от качества материалов, условий эксплуатации и наличия дефектов.

Методы повышения надежности и продления срока службы

Для обеспечения требуемой надежности и длительного срока службы кабеля, предназначенного для передачи 730 МВА, необходимо применять комплексный подход, включающий как конструктивные решения, так и эксплуатационные мероприятия.

1. Конструктивные решения:
   • Использование высококачественных материалов: Применение СПЭ-изоляции с ее высокой электрической прочностью, термической стойкостью и низким тангенсом угла диэлектрических потерь является основой надежности. Изоляция из этиленпропиленовой резины (ЭПР) также обладает высокой стойкостью к озону и УФ-излучению, гарантируя длительный срок службы в тяжелых условиях.
   • Экранирование: Полупроводящие экраны на жиле и по изоляции критически важны для выравнивания электрического поля и предотвращения частичных разрядов, которые являются одним из основных факторов электрического старения.
   • Металлические оболочки/экраны: Обеспечивают заземление, защиту от электромагнитных помех и, в некоторых случаях, герметизацию от проникновения влаги.
   • Броня: Металлическая защитная оболочка (из стальных лент или проволоки) значительно повышает механическую устойчивость кабеля к ударам, сдавливанию и разрывам, что особенно важно при подземной прокладке.
   • Полиэтиленовые оболочки: Предоставляют высокую изоляционную прочность, гибкость, устойчивость к влаге, химическим веществам и перепадам температур, защищая внутренние элементы кабеля.
2. Эксплуатационные меры:
   • Строгое соблюдение рекомендаций по установке: Правильный монтаж, соблюдение минимальных радиусов изгиба, отсутствие механических повреждений при прокладке – все это закладывает основу для долгой и бесперебойной работы.
   • Регулярное техническое обслуживание (ТО): Включает периодические осмотры кабельной линии для выявления механических повреждений, коррозии, нарушений изоляции.
   • Контроль режимов нагрузки: Недопущение длительных перегрузок, превышающих допустимые пределы, и строгое соблюдение правил работы в аварийных режимах.
   • Мониторинг состояния изоляции: Применение современных методов диагностики (например, измерение частичных разрядов, тангенса угла диэлектрических потерь, тестирование на наличие водных триингов) позволяет своевременно выявлять incipient (начинающиеся) дефекты и прогнозировать остаточный ресурс кабеля.
   • Минимизация механических напряжений: Правильное проектирование трассы прокладки кабеля, использование гибких материалов там, где это необходимо, и адекватная компенсация температурных расширений помогают снизить механические нагрузки на кабель.

Комплексное применение этих подходов позволяет существенно повысить надежность и продлить срок службы силовых кабелей, минимизируя риски аварий и обеспечивая стабильную передачу 730 МВА.

Нормативно-техническая база и экономическая оценка проекта

Любое серьезное инженерное проектирование, особенно в сфере электроэнергетики, неотделимо от нормативно-технической базы, которая служит фундаментом для обеспечения безопасности, надежности и совместимости оборудования. Одновременно с техническим совершенством, экономическая эффективность проекта является ключевым фактором, определяющим его жизнеспособность.

Применяемые стандарты и нормативы

Для проектирования, производства и эксплуатации силовых кабелей, особенно для таких высоких мощностей, как 730 МВА, необходимо руководствоваться целым рядом национальных и международных стандартов. Эти документы определяют требования к конструкции, материалам, методам испытаний и условиям эксплуатации.

Основные нормативные документы:

• ГОСТ 16442-80 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией. Технические условия»: Данный стандарт определяет общие технические, геометрические и электрические характеристики силовых кабелей с пластмассовой изоляцией. Он является основополагающим для кабелей с полимерной изоляцией.
• ГОСТ 26445-85 «Провода силовые изолированные. Общие технические условия»: Устанавливает общие технические условия для силовых изолированных проводов, которые в некоторых аспектах могут быть применимы к определенным компонентам кабельных конструкций.
• ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ. Общие технические условия»: Хотя номинальное напряжение 730 МВА значительно выше указанных в этом ГОСТе, он содержит общие принципы и требования к конструкции, техническим характеристикам, эксплуатационным свойствам и методам контроля для пластмассовой изоляции, которые могут быть экстраполированы на более высокие напряжения с учетом соответствующих дополнений и других стандартов.
• ГОСТ Р МЭК 60287-1-1-2009 «Кабели электрические. Расчет номинальной токовой нагрузки. Часть 1-1. Формулы для расчета токовой нагрузки и коэффициенты потерь. Общие требования»: Этот стандарт является ключевым для выполнения тепловых расчетов кабельных линий. Он предоставляет методики для определения длительно допустимых токов, учитывая тепловые потери в жилах, экранах, изоляции и условия теплоотвода в окружающую среду.
• МЭК 61443 «Предельные значения температуры короткого замыкания электрических кабелей на номинальное напряжение свыше 30 кВ (U_m = 36 кВ)»: Этот международный стандарт критически важен для определения термической стойкости кабеля при коротких замыканиях. Он регулирует максимально допустимые температуры жилы и экрана/металлической оболочки, что позволяет проектировать кабель, способный выдержать аварийные режимы до срабатывания защиты.
• ПУЭ (Правила устройства электроустановок): Являются основным нормативным документом в России, регламентирующим все аспекты устройства электроустановок, включая кабельные линии. В ПУЭ содержатся требования по выбору проводников, условиям прокладки, защите от перегрузок и коротких замыканий, а также нормы по эксплуатации.
• ГОСТ Р МЭК 60840-2011 «Кабели силовые с экструдированной изоляцией и арматура к ним на номинальное напряжение свыше 30 кВ (U_m = 36 кВ) до 150 кВ (U_m = 170 кВ). Методы испытаний и требования к ним»: Этот стандарт детализирует требования к испытаниям и качеству кабелей с СПЭ-изоляцией, применяемых для высоких и сверхвысоких напряжений.

Строгое следование этим стандартам обеспечивает не только соответствие кабельной линии установленным нормам безопасности и надежности, но и ее совместимость с другими элементами энергосистемы.

Экономическая оценка конструкции

Экономическая оценка проекта силового кабеля для передачи 730 МВА включает в себя анализ как первоначальных капитальных затрат, так и долгосрочных эксплуатационных расходов. Цель – выбрать решение, которое обеспечит наилучшее соотношение цены и качества на протяжении всего жизненного цикла.

Критерии экономической оценки:

1. Стоимость материалов:
   • Медь против алюминия: Медная жила, хотя и дороже алюминиевой, позволяет уменьшить сечение кабеля, что, в свою очередь, сокращает объем изоляции и оболочки. Общая стоимость кабеля с медной жилой может быть выше, но это компенсируется снижением потерь и повышением надежности.
   • Изоляционные материалы: СПЭ-изоляция может быть дороже традиционной бумажно-масляной, но ее преимущества значительно снижают общую стоимость проекта.
   • Защитные слои: Стоимость брони и специализированных оболочек.
2. Снижение эксплуатационных расходов:
   • Низкая повреждаемость СПЭ-кабелей: Практика показывает, что кабели с СПЭ-изоляцией имеют повреждаемость на 1-2 порядка меньше, чем кабели с бумажно-пропитанной изоляцией. Это ведет к значительному сокращению затрат на капитальные ремонты, аварийно-восстановительные работы и минимизации недополученной прибыли от перерывов в электроснабжении.
   • Упрощение монтажа: Отсутствие жидких компонентов в изоляции СПЭ-кабелей сокращает время и стоимость прокладки и монтажа (например, отсутствие необходимости подогрева, отсутствие ограничений по разнице уровней на трассе).
   • Увеличение пропускной способности: Высокая допустимая температура жилы СПЭ-кабелей позволяет передавать бóльшие токи при том же сечении, что может сократить количество параллельно проложенных кабелей.
3. Снижение потерь энергии:
   • Низкий тангенс угла диэлектрических потерь: Для СПЭ-изоляции этот показатель составляет 0,001, в то время как для бумажной изоляции – 0,008. Это означает существенное снижение диэлектрических потерь в изоляции, что приводит к более рациональному использованию энергоресурсов и уменьшению эксплуатационных затрат на оплату потерь.
   • Оптимизация сечения жилы: Правильный выбор сечения жилы по экономической плотности тока минимизирует активные потери (I²R) на нагрев.
4. Срок службы: Нормативный срок службы СПЭ-кабелей составляет не менее 30 лет, что обеспечивает длительный период эксплуатации без необходимости замены и сопутствующих расходов.
5. Влияние конструкции на общую стоимость линии:
   • Одножильные vs Трехжильные кабели: Для напряжений до 35 кВ применение трехжильных кабелей может снизить стоимость сооружения кабельной линии по сравнению с прокладкой трех одножильных кабелей за счет меньшего объема монтажных работ и материалов. Однако для сверхвысоких напряжений (как в нашем случае 730 МВА) используются преимущественно одножильные кабели.

Вывод по экономической оценке:
Хотя первоначальные капитальные затраты на высококачественные СПЭ-кабели могут быть выше, чем на устаревшие аналоги, их выбор для передачи 730 МВА является экономически оправданным в долгосрочной перспективе. Снижение эксплуатационных расходов за счет низкой повреждаемости, простоты монтажа и, главное, значительное сокращение потерь энергии делают СПЭ-кабели наиболее привлекательным решением с точки зрения общего владения и экологической ответственности.

Выводы и рекомендации

Проектирование и расчет силового кабеля для передачи колоссальной мощности 730 МВА представляют собой сложную, но крайне актуальную инженерную задачу. Детальный анализ современных конструкций, свойств материалов, электрических и тепловых режимов, а также аспектов надежности и экономической эффективности позволил сформулировать ключевые выводы и рекомендации.

Основные выводы:

1. Оптимальная конструкция: Для передачи 730 МВА при высоких напряжениях наиболее перспективным и обоснованным решением является применение одножильных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ/XLPE). Они демонстрируют превосходство над традиционными маслонаполненными кабелями по электрическим, термическим, механическим и эксплуатационным характеристикам, а также по экологичности.
2. Выбор материалов:
   • Токопроводящая жила: Медь является предпочтительным материалом благодаря высокой электропроводности, лучшей теплоотдаче, прочности и долговечности, что критически важно для минимизации потерь и обеспечения надежности при столь высокой мощности.
   • Изоляция: Сшитый полиэтилен обладает оптимальными диэлектрическими свойствами (низкий тангенс угла потерь ~0,001), высокой термической стойкостью (до 90 °С в длительном режиме, 130 °С в перегрузке и 250 °С при КЗ), что позволяет значительно увеличить пропускную способность кабеля и его срок службы.
   • Защитные слои: Эффективные полупроводящие экраны на жиле и по изоляции критически важны для выравнивания электрического поля и предотвращения частичных разрядов. Внешняя полиэтиленовая оболочка обеспечивает надежную защиту от влаги и механических повреждений, а броня необходима для механической защиты при подземной прокладке.
3. Тепловые режимы и допустимые нагрузки: Тепловой расчет по ГОСТ Р МЭК 60287-1-1-2009 подтверждает способность СПЭ-кабелей работать с более высокими токами нагрузки и выдерживать значительные перегрузки. Расчет токов короткого замыкания по МЭК 61443 позволяет определить термическую стойкость кабеля при аварийных режимах, где СПЭ-изоляция демонстрирует высокую устойчивость к кратковременным экстремальным температурам.
4. Надежность и долговечность: Комплексный подход к повышению надежности включает в себя использование высококачественных СПЭ-материалов, применение экранирования для предотвращения электрического старения (включая дендритное старение), а также регулярное техническое обслуживание и мониторинг состояния кабельной линии. Нормативный срок службы СПЭ-кабелей составляет не менее 30 лет.
5. Экономическая эффективность: Несмотря на потенциально более высокие первоначальные инвестиции, СПЭ-кабели экономически выгоднее в долгосрочной перспективе за счет значительно сниженных эксплуатационных расходов (меньшая повреждаемость, упрощенный монтаж) и уменьшения потерь энергии в изоляции, что способствует рациональному использованию ресурсов и снижению воздействия на экологию.

Рекомендации по дальнейшей эксплуатации или доработке:

1. Детализированный тепловой расчет: Для окончательного выбора сечения жилы и определения оптимальной конфигурации прокладки необходимо выполнить подробный тепловой расчет с учетом конкретных условий трассы (тип грунта, глубина заложения, наличие соседних коммуникаций, температура окружающей среды).
2. Выбор номинального напряжения: В рамках курсовой работы предполагалась передача 730 МВА. Для этой мощности рекомендуется использование максимально возможного напряжения (например, 330 кВ), чтобы минимизировать токи и, как следствие, сечение жил и потери.
3. Система мониторинга: Для высокомощной кабельной линии критически важна установка системы непрерывного мониторинга, включающей датчики температуры, системы контроля частичных разрядов и оптоволоконные датчики для отслеживания распределения температуры по всей длине кабеля.
4. Анализ кабельной арматуры: Проектирование кабельной линии не ограничивается только самим кабелем. Необходимо провести детальный выбор и расчет концевых муфт и соединительных муфт, которые являются наиболее уязвимыми местами и требуют особого внимания к качеству и монтажу.
5. Экологическая оценка: При проектировании учитывать возможности вторичной переработки материалов кабеля и минимизации отходов.
6. Дальнейшие исследования: Для повышения надежности рекомендуется продолжать исследования в области новых изоляционных материалов с улучшенными диэлектрическими и термическими свойствами, а также разрабатывать более совершенные методы диагностики старения изоляции.

Таким образом, проектирование силового кабеля для передачи 730 МВА требует комплексного подхода, основанного на глубоком инженерном анализе и применении современных технологий. Выбор СПЭ-кабеля с медными жилами является наиболее обоснованным и перспективным решением, способным обеспечить эффективную, надежную и долговечную передачу электроэнергии.

Список использованной литературы

1. Ларина Э.Т. Силовые кабели и высоковольтные кабельные линии: Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1996.
2. Белоруссов Н.И. Электрические кабели, провода и шнуры: Справочник. М.: Энергоатомиздат, 1988.
3. Алиев И.И. Кабельные изделия: Справочник. М.: Высш. шк., 2004.
4. Применение полупроводящих экранов в силовых кабелях. URL: https://www.ruscable.ru/misc/encyclopedia/182_Primenenie_poluprovodyaschih_yekranov_v_silovyh_kabelyah/ (дата обращения: 13.10.2025).
5. Режим перегрузки и короткие замыкания для кабелей с СПЭ-изоляцией. URL: https://xlpe.org/info/rezhim_peregruzki_i_korotkie_zamykaniya_dlya_kabeley_s_spye-izolyatsiey/ (дата обращения: 13.10.2025).
6. Проверка сечения жил кабелей по нагреву в послеаварийном режиме. URL: https://xlpe.org/info/proverka_secheniya_jil_kabeley_po_nagrevu_v_posleavariynom_rejime/ (дата обращения: 13.10.2025).
7. ГОСТ 16442-80. Кабели силовые с пластмассовой изоляцией. Технические условия. URL: https://docs.cntd.ru/document/gost-16442-80 (дата обращения: 13.10.2025).
8. Кабели силовые маслонаполненные. URL: https://www.eti.su/articles/kabelnaya-produktsiya/kabeli-silovye-maslonapolnennye.html (дата обращения: 13.10.2025).
9. ГОСТ 26445-85. Провода силовые изолированные. Общие технические условия. URL: https://docs.cntd.ru/document/9007421 (дата обращения: 13.10.2025).
10. Элементы конструкции силовых кабелей и их назначение. Экраны силовых кабелей. URL: https://energo.es/articles/elements-konstruktsii-silovyh-kabeley-i-ih-naznachenie-ekrany-silovyh-kabeley (дата обращения: 13.10.2025).
11. ГОСТ 31996-2012. Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ. Общие технические условия (с Изменением N 1, с Поправками). URL: https://docs.cntd.ru/document/1200097782 (дата обращения: 13.10.2025).
12. Старение изоляции из сшитого полиэтилена кабельных линий // КиберЛенинка. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/starenie-izolyatsii-iz-sshitogo-polietilena-kabelnyh-liniy (дата обращения: 13.10.2025).
13. Длительно допустимые токи для кабелей с изоляцией СПЭ на напряжение 6, 10, 20, 35 кВ. URL: https://www.xlpe.org/files/dokyment/Toki_SPYe.pdf (дата обращения: 13.10.2025).
14. О допустимых нагрузках кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. URL: https://www.ruscable.ru/articles/o-dopustimykh-nagruzkakh-kabeley-s-izolyatsiey-iz-sshitogo-polietilena (дата обращения: 13.10.2025).