Descriere Detaliată
Ce este un cablu de putere de medie tensiune?
Un cablu de putere de medie tensiune (MT) este un cablu de putere nominal pentru funcționare continuă între faze, de la 3,6 kV la 30 kV (Um = 36 kV), definit de IEC 60502-2. Cablurile de MT se situează între rețeaua de distribuție de joasă tensiune (0,6/1 kV) și sistemul de transport de înaltă tensiune (≥66 kV) — sunt alimentatoarele care transportă energia de la substațiile primare la substațiile secundare, de la punctul de conexiune al companiei de utilități la instalația industrială și de la generatorul turbinei eoliene la substația de colectare a parcului eolian.
Diferența critică dintre un cablu de joasă tensiune (0,6/1 kV) și unul de medie tensiune este prezența ecranelor semiconductoare pe ambele părți ale izolației XLPE — un ecran al conductorului între conductor și izolație și un ecran de izolație între izolație și ecranul metalic. La tensiunile de MT, gradientul câmpului electric din izolație este suficient de ridicat (de obicei 2–5 kV/mm la tensiunea de funcționare) încât orice gol microscopic, contaminare sau neregularitate la interfața conductor-izolație devine un punct de inițiere a descărcărilor parțiale. Descărcările parțiale erodează progresiv izolația — ceea ce începe ca o descărcare de 5 pC poate evolua până la defectarea cablului după luni sau ani de serviciu.
Ecranele semiconductoare funcționează la potențialul conductorului și, respectiv, al pământului, creând limite echipotențiale netede, fără goluri, pe ambele părți ale izolației. Eliminarea golurilor de aer la aceste interfețe este cerința definitorie de fabricație pentru cablurile de MT — realizată prin procesul de triplă extrudare, în care toate cele trei straturi (ecranul conductorului, izolația XLPE, ecranul de izolație) sunt extrudate simultan într-un singur cap și reticulate împreună sub căldură și presiune.
Clasele de tensiune de MT — ce nominalizare pentru sistemul dumneavoastră?
| Tensiunea sistemului (Uₙ) | Nominalizarea IEC a cablului (U₀/U) | Um (max.) | Aplicație tipică |
|---|---|---|---|
| 6,0 kV sau 6,6 kV | 3,6/6 kV sau 6/10 kV | 7,2 kV / 12 kV | Minerit, instalații industriale cu motoare de MT |
| 10 kV sau 11 kV | 6/10 kV sau 8,7/15 kV | 12 kV / 17,5 kV | Distribuție comună a companiilor de utilități în Europa și Asia |
| 15 kV sau 13,8 kV | 8,7/15 kV | 17,5 kV | Distribuție și industrie în America de Nord |
| 20 kV | 12/20 kV | 24 kV | Standard european de distribuție de medie tensiune |
| 30 kV sau 33 kV | 18/30 kV | 36 kV | Circuite de colectare ale parcurilor eoliene, distribuție în UK și Commonwealth |
Regula de selecție pentru U₀ (nominalizarea fază-masă) este: U₀ al cablului trebuie să fie egal sau mai mare decât tensiunea maximă continuă fază-masă a sistemului, în toate condițiile normale și de defect monofazat la masă. Pentru un sistem cu împământare solidă, U₀ = Uₙ/√3. Pentru un sistem care poate funcționa cu defect la masă timp îndelungat (împământare rezonantă, neutru izolat), U₀ poate fi necesar să fie egal cu Uₙ — o nominalizare a cablului semnificativ mai mare și motivul pentru care un sistem de 11 kV cu neutru izolat poate specifica un cablu 8,7/15 kV (U₀ = 8,7 kV ≈ 11 kV × 0,8) în loc de 6/10 kV (U₀ = 6 kV ≈ 11 kV/√3).
Cablu de MT uniconductor vs. triconductor
| Parametru | Uniconductor | Triconductor |
|---|---|---|
| OD al cablului per fază | OD individual mai mic — manipulare și îndoire mai ușoare | OD mai mare — mai greu per metru, necesită rază de îndoire mai mare |
| Ampacitate (aceeași secțiune) | Mai mare — disipare mai bună a căldurii | Mai mică — încălzire mutuală între faze într-un singur cablu |
| Instalare | Trei cabluri separate, așezate în trifoi sau în plan | Un singur cablu cu toate cele trei faze; traseu mai simplu |
| Legarea ecranului metalic | Legare încrucișată necesară pentru trasee lungi, pentru minimizarea pierderilor prin curenți de circulație | Legare într-un singur punct sau solidă — curenții de circulație sunt echilibrați în interiorul cablului dacă este armat |
| Dimensionarea ecranului la defect la masă | Ecran dimensionat pentru calea de curent de defect a unui singur conductor | Dimensionarea ecranului se poate baza pe cuplajul mutual al ecranelor |
| Aplicație tipică | Secțiuni mari (≥300 mm²), trasee lungi, instalații cu legare încrucișată | Secțiuni medii, distribuție urbană, instalații simple |
| Lungime de fabricație | Mai mare posibilă (greutate de bobinaj mai mică per fază) | Mai scurtă (bobină mai grea); limitată de greutatea de transport |
Cablu triconductor este implicit pentru majoritatea distribuțiilor de MT, deoarece este mai simplu de instalat și înnădit — un singur șanț de cablu, o singură tragere de cablu, o singură înnădire per circuit. Cablul uniconductor este folosit acolo unde secțiunea depășește ceea ce este practic în construcția triconductoră (de obicei peste 400–500 mm²), unde lungimea impune legarea încrucișată pentru gestionarea pierderilor în ecran sau unde greutatea cablului triconductor ar fi incontrolabilă la instalare.
Descărcarea parțială — poarta de calitate a cablurilor de MT
Încercarea la descărcări parțiale (PD) este încercarea de calitate definitivă pentru cablurile de MT — verifică faptul că sistemul de izolație extrudat în trei straturi este lipsit de golurile, contaminanții și neregularitățile de interfață care cauzează defectarea progresivă a izolației. Standardul de încercare este IEC 60885-3.
Procedura de încercare PD pentru fiecare lungime de producție:- Tensiunea este ridicată lin până la 2 U₀ și menținută timp de 10 secunde
- Tensiunea este redusă la 1,73 U₀
- Magnitudinea PD este măsurată la 1,73 U₀ — trebuie să fie ≤5 pC
- O descărcare care depășește 5 pC la 1,73 U₀ este motiv de respingere — lungimea de cablu este tăiată, secțiunea cu defect este eliminată, iar secțiunile rămase sunt reîncercate
- Încercarea se repetă pentru fiecare conductor al unui cablu multicondutor
Dimensionarea ecranului metalic — curentul de defect la masă
Ecranul metalic (bandă de cupru sau fire de cupru) îndeplinește două funcții: oferă un plan de referință la masă definit (gradare capacitivă) și conduce curentul de defect la masă din punctul de defect înapoi la sursă. A doua funcție determină secțiunea ecranului:
- Secțiunea ecranului (A) = √(I² × t) / K, unde:
- t = timpul de declanșare a defectului (secunde, din setarea releului de protecție)
- K = constanta materialului: 226 pentru cupru (adiabatic, final 200°C); 148 pentru aluminiu
De exemplu: defect la masă de 12 kA, timp de declanșare 0,5 s → A = √(144 × 0,5) / 226 = √72 / 226 ≈ 37,7 mm² echivalent cupru. Ar fi specificat un ecran din fir de cupru de 50 mm², cu marjă.
Secțiunea insuficientă a ecranului este o cauză frecventă de defectare a cablurilor de MT — ecranul se topește în timpul unui defect la masă înainte ca releul de protecție să declanșeze, arcul de defect se transferă la armătură sau la fazele adiacente, iar un defect monofazat la masă escaladează într-un defect trifazat.
De ce să alegeți cablurile de putere de medie tensiune Yichi
- Sistem de izolație XLPE extrudat în trei straturi: ecranul conductorului, izolația XLPE și ecranul de izolație sunt extrudate simultan într-un singur cap, pe o linie CCV (vulcanizare continuă în catenară). Procesul de triplă extrudare elimină golurile interfaciale — sursa principală a descărcărilor parțiale la cablurile de MT
- Fiecare lungime de producție încercată la PD: nu este o încercare pe eșantion — fiecare metru din fiecare lungime de producție este încercat la PD, ≤5 pC la 1,73 U₀, conform IEC 60885-3. Rezultatul încercării este tipărit pe eticheta bobinei și în certificatul de încercare
- Încercat de tip conform IEC 60502-2: program complet de încercări de tip, inclusiv descărcări parțiale, factor de putere dielectric (tan δ) în funcție de tensiune, încercare de tensiune cu ciclu termic, suportarea tensiunii de impuls (BIL) și încercări mecanice pe toate construcțiile de cablu
- Secțiunea ecranului proiectată pentru defectul dumneavoastră la masă: furnizați nivelul de defect la masă al sistemului și timpul de declanșare a protecției — calculăm și verificăm secțiunea ecranului metalic conform IEC 60949 și includem calculul în fișa tehnică a cablului
- Nominalizări de tensiune și construcții personalizate: clasele de tensiune IEC standard sunt 3,6/6, 6/10, 8,7/15, 12/20, 18/30 kV. Tensiuni intermediare nestandard, izolație TR-XLPE pentru condiții umede și configurații de ecran personalizate sunt disponibile la cerere
- Compatibilitate cu accesoriile: oferim ghid de înnădire și terminare compatibil cu producătorii majori de accesorii de MT (3M, Raychem/TE, Nexans, Pfisterer, Südkabel) — specificați sistemul de accesorii preferat, iar noi adaptăm dimensiunile cablului în consecință