Parametry elektryczne kabli średniego napięcia w izolacji XLPE, 6-30 kv Rezystancja żyły dla temperatury 20 C Żyła miedziana - Cu Ohm/km maksymalna wartość Żyła aluminiowa - Alu Ohm/km 25 0,727 1,20 35 0,524 0,868 50 0,387 0,641 70 0,268 0,443 95 0,193 0,320 120 0,153 0,253 150 0,124 0,206 185 0,0991 0,164 240 0,0754 0,125 300 0,0601 0,100 400 0,0470 0,0778 500 0,0366 0,0605 Współczynniki przeliczeniowe dla temperatury żył Temperatura w C 60 65 70 80 90 Żyła miedziana - Cu 1,157 1,177 1,196 1,236 1,275 Żyła aluminiowa - Alu 1,161 1,181 1,202 1,242 1,282 Wzór przeliczeniowy Rδ = R20 234,5 + δ 254,5 Dla żył miedzianych - Cu Rδ = R20 228 + δ 248 Dla żył aluminiowych - Alu δ temperatura przewodu w C Rδ Rezystancja przewodu w temperaturze δ C (w Ohm/km) R20 Rezystancja przewodu w temperaturze 20 C (w Ohm/km 158
Skuteczny opór przy 50 Hz (rezystancja dla prądu zmiennego) Żyła miedziana (około) Ohm/km 35 0,671 0,673 0,671 0,672 50 0,497 0,498 0,496 0,498 0,496 0,497 70 0,345 0,346 0,345 0,346 0,344 0,346 95 0,249 0,251 0,249 0,250 0,249 0,250 120 0,198 0,200 0,198 0,200 0,198 0,199 150 0,163 0,165 0,163 0,165 0,162 0,164 185 0,132 0,134 0,131 0,133 0,131 0,133 240 0,102 0,104 0,101 0,103 0,101 0,103 300 0,082 0,085 0,082 0,084 0,082 0,084 400 0,068 0,071 0,067 0,070 0,067 0,069 500 0,055 0,058 0,055 0,058 0,054 0,057 Żyła aluminiowa (około) Ohm/km 35 1,12 1,12 1,12 1,12 50 0,825 0,826 0,825 0,826 0,824 0,826 70 0,571 0,572 0,571 0,572 0,571 0,572 95 0,413 0,415 0,413 0,414 0,413 0,414 120 0,327 0,329 0,327 0,329 0,327 0,328 150 0,269 0,271 0,268 0,270 0,268 0,270 185 0,215 0,217 0,215 0,217 0,214 0,216 240 0,165 0,167 0,165 0,167 0,164 0,166 300 0,133 0,135 0,133 0,135 0,133 0,135 400 0,106 0,109 0,106 0,109 0,106 0,108 500 0,085 0,088 0,084 0,087 0,084 0,087 Induktancja przy 50 Hz (około) Ohm/km 35 0,144 0,158 0,153 0,168 50 0,136 0,150 0,145 0,159 0,154 0,169 70 0,129 0,143 0,138 0,152 0,147 0,161 95 0,123 0,137 0,131 0,145 0,139 0,154 120 0,118 0,132 0,126 0,140 0,134 0,148 150 0,114 0,128 0,121 0,135 0,129 0,143 185 0,110 0,124 0,117 0,131 0,125 0,139 240 0,105 0,120 0,112 0,126 0,120 0,134 300 0,102 0,116 0,108 0,123 0,115 0,130 400 0,097 0,111 0,103 0,117 0,110 0,124 500 0,094 0,108 0,100 0,114 0,106 0,120 159
Parametry elektryczne kabli średniego napięcia w izolacji XLPE, 6-30 kv Pojemność robocza μf/km μf/km μf/km 35 0,22 0,16 50 0,25 0,18 0,14 70 0,28 0,20 0,15 95 0,31 0,22 0,17 120 0,34 0,23 0,18 150 0,37 0,25 0,19 185 0,40 0,27 0,20 240 0,44 0,30 0,22 300 0,48 0,32 0,24 400 0,55 0,36 0,27 500 0,60 0,40 0,29 Indukcyjność (około) Ohm/km 35 0,45 0,76 0,48 0,76 50 0,42 0,73 0,45 0,74 0,48 0,75 70 0,39 0,70 0,43 0,70 0,45 0,71 95 0,38 0,67 0,41 0,68 0,43 0,68 120 0,36 0,65 0,39 0,65 0,42 0,66 150 0,35 0,63 0,38 0,63 0,41 0,64 185 0,34 0,61 0,36 0,62 0,39 0,63 240 0,32 0,59 0,35 0,59 0,37 0,60 300 0,31 0,57 0,33 0,58 0,36 0,59 400 0,30 0,55 0,33 0,55 0,34 0,56 500 0,29 0,53 0,31 0,53 0,33 0,54 160
Obciążalność zwarciowa do 30 kv Temperatura żyły roboczej: 90 C Temperatura zwarcia: 250 C Kable z żyłami miedzianymi Czas zwarcia w sekundach 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 Dopuszczalny prąd zwarcia w ka 25 11,3 8,0 6,5 5,7 5,1 4,6 4,3 4,0 3,8 3,6 2,9 2,5 2,1 1,8 1,6 35 15,8 11,2 9,1 7,9 7,1 6,5 6,0 5,6 5,3 5,0 4,1 3,5 2,9 2,5 2,2 50 22,6 16,0 13,1 11,3 10,1 9,2 8,5 8,0 7,5 7,2 5,8 5,1 4,1 3,6 3,2 70 31,7 22,4 18,3 15,8 14,2 12,9 12,0 11,2 10,6 10,0 8,2 7,1 5,8 5,0 4,5 95 43,0 30,4 24,8 21,5 19,2 17,5 16,2 15,2 14,3 13,6 11,1 9,6 7,8 6,8 6,1 120 54,3 38,4 31,3 27,1 24,3 22,2 20,5 19,2 18,1 17,2 14,0 12,1 9,9 8,6 7,7 150 67,8 48,0 39,2 33,9 30,3 27,7 25,6 24,0 22,6 21,5 17,5 15,2 12,4 10,7 9,6 185 83,7 59,2 48,3 41,8 37,4 34,2 31,6 29,6 27,9 26,5 21,6 18,7 15,3 13,2 11,8 240 108,5 76,7 62,7 54,3 48,5 44,3 41,0 38,4 36,2 34,3 28,0 24,3 19,8 17,2 15,3 300 135,7 95,9 78,3 67,8 60,7 55,4 51,3 48,0 45,2 42,9 35,0 30,3 24,8 21,5 19,2 400 180,9 127,9 104,4 90,4 80,9 73,8 68,4 64,0 60,3 57,2 46,7 40,4 33,0 28,6 25,6 500 226,1 159,9 130,5 113,1 101,1 92,3 85,5 79,9 75,4 71,5 58,4 50,6 41,3 35,8 32,0 Kable z żyłami aluminiowymi Czas zwarcia w sekundach 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 Dopuszczalny prąd zwarcia w ka 25 7,4 5,3 4,3 3,7 3,3 3,0 2,8 2,6 2,5 2,4 1,9 1,7 1,4 1,2 1,1 35 10,4 7,4 6,0 5,2 4,7 4,2 3,9 3,7 3,5 3,3 2,7 2,3 1,9 1,6 1,5 50 14,9 10,5 8,6 7,4 6,6 6,1 5,6 5,3 5,0 4,7 3,8 3,3 2,7 2,4 2,1 70 20,8 14,7 12,0 10,4 9,3 8,5 7,9 7,4 6,9 6,6 5,4 4,7 3,8 3,3 2,9 95 28,2 20,0 16,3 14,1 12,6 11,5 10,7 10,0 9,4 8,9 7,3 6,3 5,2 4,5 4,0 120 35,7 25,2 20,6 17,8 16,0 14,6 13,5 12,6 11,9 11,3 9,2 8,0 6,5 5,6 5,0 150 44,6 31,5 25,7 22,3 19,9 18,2 16,9 15,8 14,9 14,1 11,5 10,0 8,1 7,1 6,3 185 55,0 38,9 31,7 27,5 24,6 22,5 20,8 19,4 18,3 17,4 14,2 12,3 10,0 8,7 7,8 240 71,3 50,4 41,2 35,7 31,9 29,1 27,0 25,2 23,8 22,6 18,4 16,0 13,0 11,3 10,1 300 89,2 63,1 51,5 44,6 39,9 36,4 33,7 31,5 29,7 28,2 23,0 19,9 16,3 14,1 12,6 400 118,9 84,1 68,6 59,5 53,2 48,5 44,9 42,0 39,6 37,6 30,7 26,6 21,7 18,8 16,8 500 148,6 105,1 85,8 74,3 66,5 60,7 56,2 52,5 49,5 47,0 38,4 33,2 27,1 23,5 21,0 161
Parametry elektryczne kabli średniego napięcia w izolacji XLPE, 6-30 kv Zwarcie do ziemi A/km A/km A/km 35 1,2 1,7 50 1,4 1,9 2,3 70 1,5 2,1 2,5 95 1,7 2,4 2,7 120 1,9 2,6 2,9 150 2,0 2,7 3,1 185 2,2 3,0 3,3 240 2,4 3,3 3,7 300 2,6 3,5 4,0 400 3,0 4,0 4,4 500 3,3 4,3 4,8 Obciążalność zwarciowa dla żyły powrotnej. Temperatura zwarcia 350 C Prąd zwarciowy w ka Czas zwarcia w sekundach up to 16 25 35 ka ka ka 0,1 9,7 15,1 21,2 0,2 6,9 10,7 15,1 0,3 5,7 8,9 12,5 0,4 5,0 7,7 10,9 0,5 4,5 7,0 9,8 0,6 4,2 6,4 9,0 0,7 3,9 6,0 8,4 0,8 3,5 5,6 7,9 0,9 3,4 5,3 7,5 1,0 3,3 5,1 7,2 1,5 2,7 4,2 5,9 2,0 2,3 3,6 5,1 3,0 1,9 2,9 4,2 4,0 1,7 2,6 3,6 5,0 1,5 2,3 3,2 Wykaz przekrojów żyły powrotnej żyły roboczej żyły powrotnej 35 do 120 16 150 do 300 25 400 i 500 35 162
Współczynnik konwersji dla kabli energetycznych średniego napięcia, 6-30 kv Obciążenie dla kabli ułożonych w ziemi Współczynnik obciążenia 0,7 i 1,0 Warunki podstawowe Temperatura ziemi 20 C Współczynnik temperatury 1,0 K m/w Odległość między kabli lub układem kabli 7 cm Pojedyncze żyły ułożone w trójkąt Współczynnik obiążenia 0,7 Rodzaj izolacji Budowa kabla Napięcie Liczba kabli lub układów kabli znamionowe 2 4 6 8 10 PVC Kable wielożyłowe 0,6/1 do 3,6/6 kv 0,86 0,71 0,64 0,60 0,57 Kable trzy żyłowe do 6/10 kv 0,87 0,71 0,63 0,59 0,54 Kable jednożyłowe 0,6/1 do 3,6/6 kv 0,85 0,70 0,63 0,59 0,56 Kable jednożyłowe do 6/10 kv 0,83 0,66 0,57 0,53 0,49 VPE Kable wielożyłowe 0,6/1 do 18/30 kv 0,85 0,70 0,63 0,59 0,56 Kable trzy żyłowe do 18/30 kv 0,85 0,70 0,63 0,58 0,56 Współczynnik obiążenia 1,0 Rodzaj izolacji Budowa kabla Napięcie Liczba kabli lub układów kabli znamionowe 1 2 4 6 8 10 PVC Kable wielożyłowe 0,6/1 do 3,6/6 kv 0,81 0,66 0,52 0,46 0,43 0,40 Kable trzy żyłowe do 6/10 kv 0,82 0,67 0,51 0,45 0,41 0,37 Kable jednożyłowe 0,6/1 do 3,6/6 kv 0,79 0,65 0,51 0,46 0,42 0,40 Kable jednożyłowe do 6/10 kv 0,78 0,62 0,47 0,40 0,36 0,33 VPE Kable wielożyłowe 0,6/1 do 18/30 kv 0,83 0,67 0,53 0,47 0,44 0,41 Kable trzy żyłowe do 18/30 kv 0,81 0,66 0,52 0,47 0,43 0,41 Budowa systemu kabli Dla kabli jednożyłowych 7 cm Dla kabli wielożyłowych 7 cm 163
Kable średniego napięcia z izolacją z VPE 6/10 kv, 12/20 kv, 18/30 kv Kable średniego napięcia z izolacją z VPE (sieciowany polietylen) stosowane są w Niemczech od lat 70., ponieważ odznaczają się bardzo dobrymi właściwościami elektrycznymi, mechanicznymi i termicznymi. Wspomniany materiał izolacyjny jest odporny chemicznie i termicznie. Dzięki tym zaletom wersja ta wyparła klasyczne kable izolowane papierem z wielu obszarów zastosowań. Aby zabezpieczyć je przed wilgocią oraz przedłużyć trwałość, kable są wyposażane w ekrany gwarantujące wodoszczelność wzdłużną. Do ich wytwarzania wykorzystywany jest wysokociśnieniowy polietylen (HDPE), do którego dodane są peroksydy organiczne. Pod wpływem ciepła i ciśnienia, łańcuchy molekuł łączą się ze sobą, co powoduje przejście ze stanu termoplastycznego do elastycznego. Przewaga kabli średniego napięcia izolowanych VPE w stosunku do izolowanych papierem lub PVC polega również na małym współczynniku strat dielektrycznych, który w porównaniu np. z kablami w izolacji PVC ma wartość 100. Dobre właściwości kabli izolowanych VPE zachowywane są także w dużym zakresie temperatur. Własności VPE dopuszczalna temperatura użytkowania - w trybie trwałym (normalnym) +90 C - w przypadku zwarcia +250 C - w użytkowaniu przeciążeniowym i awarii do + 130 C specyficzna odporność na ciepło 3,5 K x m/w stała dielektryczna 2,4 specyficzna odporność (20 C) min 10 16 om x cm wskaźnik strat (tan ð) (20 C) max 0,5 x 10-3 szczelność 0,92 g/cm³ wytrzymałość na rozrywanie min 200% wytrzymałość na rozciąganie min 12,5 N/mm² Przewód - miedź lub aluminium, okrągły wielodrutowy, uszczelniony wg DIN VDE 0295 i HD 383 Wewnętrzna warstwa przewodząca - mieszanka mająca zdolność przewodzenia, sieciowana, minimalna grubość ścianki 0,3 mm Izolacja - polietylen sieciowany (VPE), mieszanka 2XI1 wg DIN VDE 0207 cz. 22 i HD 620.1 - grubość ścianki izolacyjnej przy 6/10 kv = 3,4 mm 12/20 kv = 5,5 mm 18/30 kv = 8,0 mm Zewnętrzna warstwa przewodząca - wytłaczana w jednym cyklu pracy razem z wewnętrzną warstwą przewodzącą i izolacją (wytłaczanie potrójne); ściśle ze sobą połączone - mieszanka mająca zdolność przewodzenia, grubość ścianki 0,3 do 0,6 mm Okrągłość żył - różnica pomiędzy największą i najmniejszą wartością nie może przekraczać 0,5 mm Taśma przewodząca - nad najbardziej zewnętrzną warstwą przewodzącą musi znajdować się taśma o zdolności przewodzenia Ekran - druty miedziowe muszą mieć średnicę minimum 0,5 mm, nad nimi powinna leżeć skrętka poprzeczna o grubości minimum 0,1 mm - przekrój miedzi wg DIN VDE 0273 lub 0276 odpowiednio do tabeli 2 Warstwa oddzielająca - nad ekranem wzgl. pod płaszczem zewnętrznym musi znajdować się warstwa oddzielająca (np. taśma) Płaszcz zewnętrzny - mieszanka PE DMP2 wg HD 620.1 lub wg DIN VDE 0207 cz. 3, w kolorze czarnym lub - mieszanka PVC DMV6 wg 620.1, YM5 wg DIN VDE 0207 cz. 5 w kolorze czerwonym - grubość ścianki płaszcza = 2,5 mm przy 1x500 mm²/30 kv = 2,6 mm 167
Kable średniego napięcia z izolacją z VPE 6/10 kv, 12/20 kv, 18/30 kv Układanie W celu właściwego ułożenia kabli SN w izolacji VPE należy bardzo starannie przestrzegać zaleceń ujętych w PBUE oraz odpowiednich normach. Szczególną uwagę zwrócić należy na to, czy kabel nie jest przeciągany przez konstrukcje o ostrych i twardych krawędziach. Końce kabla muszą być zabezpieczone przed dostępem wody. Przy ucinaniu odcinków kabla należy natychmiast zabezpieczać jego końce. Kable SN zaleca się układać na głębokości 60-80 cm. Kable jednożyłowe można układać w trójkąt (do zasilania 3 faz). Przy prowadzeniu kabli w rurach uwzględniać należy wpływ izolacji cieplnej warstwy powietrza znajdującego się między powłoką zewnętrzną kabla, a ścianką wewnętrzną rury. Średnica wewnętrzna rury powinna być przynajmniej 1,5 raza większa od kabla. Promień gięcia Napięcie testu Rodzaj testów napięcia Napięcie testu w kv Test napięcia zmiennego 15 30 45 Test napięcia stałego 48 96 144 Test napięcia zmiennego (test napięcia = 1000 h) 18 36 54 U0/U = 6/10 kv U0/U = 12/20 kv Testowanie napięcia w systemach kablowych Kable średniego napięcia w czasie pracy lub po ułożeniu mogą być testowane na wytrzymałość napięciową. Test taki trwa 30 min. U0/U = 18/30 kv Przy układaniu należy zwracać uwagę, aby nie zostały przekroczone następujące wartości: kabel bez płaszcza metalowego =15 x kabla kabel z płaszczem z warstw aluminiowych =30 x kabla Temperatury układania W czasie układania kabli należy zwracać uwagę na to, by nie zostały przekroczone następujące temperatury otoczenia: kable w izolacji VPE oraz płaszczu zewnętrznym z PVC = -5 C kable w izolacji VPE oraz płaszczu zewnętrznym z PE = -20 C Obciążenie prądowe Według VDE 0276 cz. 620-5C lub HD 620 S1 Ułożenie w ziemi Rodzaj testów napięcia Test napięcia zmiennego w kv Test napięcia stałego w kv U0/U = 6/10 kv U0/U = 12/20 kv U0/U = 18/30 kv 15 30 45 34 do 48 67 do 96 76 do 108 Głębokość 0,7-0,8 m Temperatura ziemi na głębokości układania 20 C Specyficzna rezystancja ziemi na temperaturę Stopień obciążenia 1,0 K x m/w 0,7 (EVU-obciąż.) Ułożenie na powietrzu Temperatura powietrza 30 C Stopień obciążenia (obciąż, trwałe) 1,0 Ułożenie w rurach Dla kabli układanych w systemach rurowych zaleca się redukcję obciążalności o współczynnik 0,85 168