Kable SN z polietylenu usieciowanego

Dlaczego w nowych liniach SN dominują kable jednożyłowe XLPE

Znaczną część istniejących sieci kablowych 6–10 kV w Ukrainie zbudowano z kabli trójżyłowych z izolacją papierową przesyconą w powłoce aluminiowej lub ołowianej — np. typów ААБл (AABl) czy ААШв (AAShv). W nowych liniach i przy przebudowie projektanci przewidują zwykle trzy kable jednożyłowe z izolacją z polietylenu usieciowanego (XLPE), ułożone w trójkąt lub płasko.

Powodów jest kilka:

• Wyższa temperatura robocza. Izolacja XLPE dopuszcza wyższą długotrwałą temperaturę żyły niż papierowa, więc kabel o tym samym przekroju może przenosić większy prąd.
• Brak oleju i prostszy montaż. Nie ma masy nasycającej, która mogłaby spływać na pochyłych trasach; mufy do kabli XLPE wykonuje się w technice termokurczliwej lub zimnokurczliwej według ujednoliconych instrukcji.
• Wygodniejszy transport i układanie. Kabel jednożyłowy jest lżejszy i bardziej giętki od trójżyłowego o odpowiednim przekroju, na bębnie mieści się dłuższy odcinek fabryczny, a więc na trasie jest mniej muf.
• Odporność na wilgoć. Powłoka polietylenowa i uszczelnienie wzdłużne dobrze chronią kabel ułożony w ziemi.

Budowa kabla warstwa po warstwie

Niezależnie od producenta jednożyłowy kabel SN z izolacją XLPE ma podobny układ warstw. Od środka:

1. Żyła robocza — najczęściej aluminiowa (w oznaczeniu litera „А” na początku), wielodrutowa zagęszczona. Żyłę miedzianą stosuje się, gdy potrzebna jest większa obciążalność przy mniejszym przekroju.
2. Warstwa półprzewodząca na żyle — wyrównuje pole elektryczne na granicy żyły i izolacji.
3. Izolacja z polietylenu usieciowanego — główna warstwa izolacyjna; jej grubość zależy od klasy napięcia kabla.
4. Warstwa półprzewodząca na izolacji — ogranicza pole do izolacji; w wielu kablach zdejmuje się ją bez podgrzewania, co ułatwia montaż osprzętu.
5. Żyła powrotna (ekran metalowy) — druty miedziane, często z taśmą miedzianą. Przewodzi prądy pojemnościowe i zwarciowe oraz zapewnia ochronę przed dotykiem.
6. Taśmy wodoblokujące — w kablach uszczelnionych pęcznieją w kontakcie z wodą i ograniczają rozprzestrzenianie się wilgoci wzdłuż kabla.
7. Powłoka zewnętrzna — z polietylenu lub PVC, zależnie od warunków ułożenia.

Każda warstwa ma znaczenie przy montażu muf: monter kolejno zdejmuje je na długość określoną w instrukcji, zachowując czystość i geometrię przygotowania. Od jakości tej pracy w dużej mierze zależy bezawaryjność linii.

Jak odczytać oznaczenie kabla

W ukraińskich katalogach oznaczenie kabla składa się z liter opisujących elementy konstrukcji od żyły do powłoki. Rozpowszechniony system wygląda następująco:

Litera	Znaczenie
А (A)	żyła aluminiowa (brak litery — miedziana)
Пв (Pv)	izolacja z polietylenu usieciowanego (wulkanizowanego)
Е (E)	żyła powrotna z drutów i taśmy miedzianej
г (g)	uszczelnienie wzdłużne taśmami wodoblokującymi
П (P)	powłoka polietylenowa
В (V)	powłoka z PVC
у (u)	w oznaczeniach niektórych producentów — powłoka wzmocniona (pogrubiona)
нг (ng)	wykonanie nierozprzestrzeniające płomienia (zwykle dla kabli w powłoce PVC)

Zatem АПвЕгП (APvEgP) to kabel z żyłą aluminiową, izolacją XLPE, miedzianą żyłą powrotną, uszczelnieniem wzdłużnym i powłoką polietylenową. АПвЕВ (APvEV) — ten sam typ konstrukcji, ale z powłoką z PVC i z reguły bez uszczelnienia wzdłużnego.

Część katalogów stosuje system, w którym miedzianej żyły powrotnej nie oznacza się osobną literą, bo jest ona obowiązkowym elementem kabla SN. Wtedy kabel o tym samym przeznaczeniu ma oznaczenie w rodzaju АПвП (APvP) (żyła aluminiowa, XLPE, powłoka polietylenowa), АПвПг (APvPg) (z uszczelnieniem wzdłużnym) lub АПвПу (APvPu) (z powłoką wzmocnioną). Obecność i przekrój żyły powrotnej widać wówczas z liczb po przekroju żyły.

Po literach zapisuje się liczbę i przekrój żył, przekrój żyły powrotnej i klasę napięcia, np. АПвЕгП 1×240/35-10 lub АПвЕгП 1×240/35 6/10 kV. Kolejność zapisu u różnych producentów się różni, dlatego przed zamówieniem kabla i osprzętu oznaczenie porównuje się z kartą katalogową.

Przekroje żył i żył powrotnych

Zapis 1×240/35 mm² oznacza kabel jednożyłowy o przekroju żyły roboczej 240 mm² i przekroju miedzianej żyły powrotnej 35 mm². Przekrój żyły określa obciążalność długotrwałą i spadek napięcia w linii, a także wytrzymałość cieplną na prądy zwarciowe. Przekrój żyły powrotnej określa, jaki prąd zwarciowy wytrzyma ona przez czas do zadziałania zabezpieczeń.

Żyły kabli SN produkuje się w przekrojach znormalizowanych — 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240 mm² i większych, żyły powrotne — zwykle 16, 25, 35 lub 50 mm². Konkretne wartości dobiera projektant, uwzględniając obciążenie, warunki ułożenia (głębokość, sąsiednie kable, rury, grunt), prądy zwarciowe w punkcie przyłączenia, wymagania OSR i perspektywę rozwoju sieci.

Klasy napięcia kabla

Klasę izolacji kabla zapisuje się jako U₀/U, gdzie U₀ to napięcie między żyłą a żyłą powrotną, a U — napięcie międzyfazowe sieci. W sieciach budowanych w Ukrainie najczęściej spotyka się:

Klasa kabla U0/U	Sieć
3,6/6 kV	sieci 6 kV
6/10 kV	sieci 10 kV — najczęstszy przypadek w sieciach dystrybucyjnych
12/20 kV	sieci 20 kV
18/30 kV i 20/35 kV	sieci 35 kV i wewnętrzne sieci SN dużych elektrowni

Sieci 6–35 kV w Ukrainie pracują głównie z izolowanym lub skompensowanym punktem neutralnym, w którym jednofazowe zwarcie doziemne może trwać pewien czas do jego zlokalizowania. W takich warunkach izolacja nieuszkodzonych faz jest narażona na podwyższone napięcie, więc projektant lub OSR mogą wymagać kabla wyższej klasy, niż formalnie odpowiada napięciu znamionowemu sieci. Ostatecznie klasę kabla określają projekt i wymagania techniczne operatora.

Gdzie stosuje się który kabel

Typ	Typowe warunki ułożenia
АПвЕгП, АПвПг	w ziemi (wykopy), w rurach, m.in. w przejściach HDD, w gruntach wilgotnych; powłoka polietylenowa jest odporna na wilgoć i obciążenia mechaniczne przy przeciąganiu
АПвЕгПу (APvEgPu), АПвПу	trudne trasy i grunty, przeciąganie na długich odcinkach, gdzie potrzebna jest powłoka wzmocniona
АПвЕВ, АПвЕВнг (APvEVng)	budowle kablowe, pomieszczenia RP i stacji, kolektory, estakady, gdzie ważna jest mniejsza palność powłoki; w ziemi — tylko jeśli dopuszczają to producent i projekt

Powłoka polietylenowa rozprzestrzenia płomień, dlatego w budowlach kablowych i wewnątrz budynków kabli z taką powłoką albo się nie stosuje, albo przewiduje się środki przeciwpożarowe. To jedna z kwestii, które projektant rozstrzyga na granicy „ziemia — budowla”, np. na wejściu do RP.

Układanie — na co zwracamy uwagę

• Głębokość i ochrona. PUE określają minimalną głębokość ułożenia linii kablowych (dla linii do 20 kV — 0,7 m od rzędnej terenu, z większą głębokością pod ulicami i placami) oraz wymagania ochrony przed uszkodzeniami mechanicznymi. Konkretne wartości i sposób ochrony określa projekt.
• Promień gięcia. Nie mniejszy od dopuszczalnego według danych producenta — dla jednożyłowych kabli SN wynosi on z reguły 15 i więcej średnic zewnętrznych. Zbyt ostre zgięcie uszkadza izolację lub żyłę powrotną.
• Siła uciągu. Przy mechanicznym przeciąganiu kabla kontroluje się siłę, by nie przekroczyć wartości dopuszczalnej dla żyły. Używamy wciągarki hydraulicznej z kontrolą siły uciągu.
• Temperatura. Producent określa minimalną temperaturę, w której kabel można rozwijać i układać bez wcześniejszego podgrzania.
• Podsypka, zasypka i oznakowanie. Kabel układa się na warstwie piasku lub drobnego gruntu, zasypuje nim i oznacza taśmą ostrzegawczą lub elementami ochronnymi zgodnie z projektem.
• Rury. Na skrzyżowaniach z drogami i sieciami uzbrojenia kabel układa się w rurach o średnicy zapewniającej swobodne przeciąganie bez uszkodzenia powłoki.
• Końce kabla. Końce czekające na montaż muf zamyka się szczelnymi kapturkami, by do kabla nie dostała się wilgoć.
• Uziemienie żył powrotnych. Układ uziemienia żył powrotnych kabli jednożyłowych (obustronny albo z rozziemieniem lub przeplotem na długich liniach) określa projekt, bo od niego zależą prądy w żyłach powrotnych i nagrzewanie kabla.

Osprzęt kablowy

Sam kabel to tylko połowa linii. Druga połowa to osprzęt, który łączy odcinki fabryczne i zakańcza kabel w urządzeniach:

• mufy przelotowe — łączą dwa odcinki kabla tego samego typu; w linii trójfazowej z kabli jednożyłowych w miejscu połączenia montuje się komplet trzech muf;
• mufy przejściowe — łączą nowy kabel XLPE z istniejącym kablem o izolacji papierowej, co często zdarza się przy przebudowie sieci miejskich;
• głowice wnętrzowe — w polach RP i stacji;
• głowice napowietrzne — na słupach, gdzie linia kablowa przechodzi w napowietrzną, razem z ogranicznikami przepięć;
• złącza rozłączalne (typu T) — do kompaktowych rozdzielnic z izolacją SF6 i niektórych transformatorów.

Osprzęt dobiera się do konkretnej konstrukcji kabla: przekroju żyły, średnicy na izolacji, rodzaju żyły powrotnej. Do każdego kompletu dołączona jest instrukcja producenta z długościami zdejmowania warstw, sposobem czyszczenia izolacji i połączenia żyły powrotnej — jej przestrzeganie decyduje o trwałości mufy.

Po ułożeniu i montażu osprzętu linia przechodzi próby odbiorcze — więcej w artykule Od projektu do odbioru. Jak budujemy linie kablowe, zobacz na stronie Linie kablowe SN i nn, a pojęcia — w słowniku.