MV a HV kabelové spojení s zařízeními a svorky
Obecné problémy a zvažování při elektrickém spojování
Při spojování elektrických připojení v uvnitřprostorných rozváděčích, elektrických motorech, transformátorech napětí, měřicích transformátorech a jiném středně vysokonapěťovém (MV, kde je rozsah napětí 1 kV < V < 60 kV) a vysokonapěťovém (HV, s V ≥ 60 kV) zařízení se objevuje několik výzev. Tyto problémy často vznikají z důvodu komplexnosti návrhů spojů, zejména těch souvisejících s rozváděči. Pro efektivní řešení těchto obav je nezbytná úzká spolupráce s výrobce zařízení.
Faktory, které je třeba zohlednit při spojování elektrických strojů a přechodech od podzemních k nadzemním kabelům
Faktory při spojování elektrických strojů
Při spojování elektrických strojů musí být pečlivě zohledněn komplexní soubor faktorů, aby bylo zajištěno bezpečné, spolehlivé a efektivní fungování:
Sběrnice a nosné konstrukce: Návrh, materiál a pevnost sběrnic a jejich nosných konstrukcí jsou klíčové. Musí vydržet elektrické proudy, mechanické namáhání a potenciální síly krátkého zapojení, zatímco zachovávají správnou kolmost a stabilitu.
Izolační struktura vypínače: Integrita izolace uvnitř vypínačů je klíčová pro prevenci elektrických selhání. Musí být schopna odolat nominálnímu napětí, přechodným přepětím a okolním podmínkám bez selhání.
Analýza částečných výbojků (PD): Provádění analýzy částečných výbojků pomáhá detekovat rané známky degradace izolace. Částečné výbojky mohou naznačovat potenciální slabiny v izolačním systému, které, pokud nebudou vyřešeny, mohou vést k katastrofálním selháním.
Materiál izolace: Volba materiálu izolace, zda je to olej, šestifluorid síry (SF6) nebo vakuum, má významný dopad na výkon. Každý materiál má své výhody a omezení v oblasti síly izolace, schopností uhasení oblouku, environmentálního dopadu a požadavků na údržbu.
Stav zapichovacího systému: Zapichovací systém, který zabezpečuje součásti na místě, musí být v dobrém stavu. Defektivní zapichovací systém může vést k volným spojům, zvýšené elektrické odporu a potenciálnému přehřívání.
Typ chladicího plynu: U strojů, které spoléhají na plynové chladiče, typ použitého chladicího plynu ovlivňuje odvod tepelné energie a celkový výkon. Různé plyny mají různé tepelné vodivosti a kapacity pro přenos tepla.
Blízkost zazemlených součástí k vysokonapěťovým vodičům: Poloha zazemlených součástí vzhledem k vysokonapěťovým vodičům je klíčová. Těsná blízkost může zvýšit riziko elektrického průniku, výbojek nebo rušení, což vyžaduje správnou izolaci a rozmístění.
Spoje pro přechod od podzemních kabelů k nadzemním vodičům
Spoje pro přechod od podzemních kabelů k nadzemním vodičům, často označované jako OH/OG spoje, hrají klíčovou roli v elektrických distribučních sítích. Tyto spoje jsou obvykle navrženy pro systémy s nominálními napětím až 36 kV. Jejich hlavní funkce zahrnují připojení distribučního systému k předmontovaným uvnitřprostorným nebo venkovním rozváděčům a usnadnění směrování elektrické energie, aniž by bylo nutné, aby nadzemní vodiče procházely městskými oblastmi.
OH/OG spoje jsou kompatibilní s kabely s izolací olej - papír a křížově propojený polyethylen (XLPE), které mohou být buď jednovodičové nebo trojvodičové. Jsou instalovány venku a jsou montovány na kovové konstrukce, které jsou pevně zakotveny na stožáry nadzemních vodičů z dřeva, betonu nebo kovu, jak je znázorněno na obrázku 1.
Zásadním bezpečnostním požadavkem pro OH/OG spoje je, aby jejich kovové konstrukce byly správně zazemleny. Tohle zazemlení slouží k ochraně před elektrickými šoky, odvodu poruchových proudů a zajištění celkové elektrické bezpečnosti systému.
Požadavky na kovové konstrukce a instalace kabelů OH/OG a loketové spoje
Požadavky na kovové konstrukce a instalace kabelů OH/OG
Výška kovové konstrukce OH/OG (Nadzemní/Podzemní) není libovolná; musí striktně dodržovat minimální bezpečnostní vzdálenost izolace k zemi, jak je definováno relevantními průmyslovými standardy. Toto dodržování je klíčové pro zajištění bezpečnosti lidí, zařízení a celkového elektrického systému, prevenci elektrických rizik, jako je náhodný kontakt nebo výbojka k zemi.
Při instalaci kabelů pro OH/OG spoje by měly být umístěny na straně stožáru, která je odvrácena od přijíždějícího provozu. Toto umístění minimalizuje riziko poškození vozidly, což zlepšuje spolehlivost a životnost elektrické infrastruktury. Kromě toho je během instalace i po dosažení konečné pozice kabelů nezbytné, aby nebyly ohnuty za minimální vnitřní poloměr ohybu stanovený výrobcem. Nesplnění tohoto požadavku může způsobit vnitřní poškození izolace a vodičů kabelu, což může vést k elektrickým selháním. V některých případech, aby byl zajištěn minimální poloměr ohybu, mohou být potřeba vyšší stožáry, což přidává další zvážení do fáze plánování a instalace. Kromě toho musí OH/OG spoje být navrženy s opatřeními proti zvířatům. To chrání kabely před poškozením způsobeným zvířaty, což by jinak mohlo vést k výpadkům proudu a bezpečnostním rizikům.
Loketové spoje
Kabelové spoje jsou běžně používány k připojení kabelů k terminálům různého zařízení, včetně transformátorů, motorů a předmontovaných rozváděčů. Nicméně, kvůli specifickým podmínkám elektrické instalace nebo povaze terminálů zařízení, existují situace, kdy je třeba, aby připojení kabelu k vývodům bylo uzavřeno. V takových případech jsou loketové spoje, jak je znázorněno na obrázku 2, preferovanou volbou. Tyto specializované spoje poskytují nejen bezpečné elektrické spojení, ale také nezbytnou funkci uzavření, chránící elektrický systém před vnějšími vlivy a zajistí jeho stabilní fungování.
Loketové spoje a jejich použití v kruhových distribučních skříních (RMUs)
Loketové spoje mají klíčovou a specializovanou roli, zejména při připojování kabelů k vývodům kruhových distribučních skříní (RMUs). RMUs jsou kompaktní, samostatné a plně izolované rozváděčové systémy, které obvykle používají šestifluorid síry (SF6) jako izolační médium. Tyto jednotky jsou široce používány v sekundárních distribučních sítích a hrají klíčovou roli v správě a distribuci elektrické energie na místní úrovni.
Jedním z klíčových prvků RMU je jejich návrh pro odolnost vůči vnitřnímu oblouku, což zvyšuje bezpečnost a spolehlivost elektrického systému. Živé části RMU jsou konstruovány tak, aby byly bezúdržbové, což snižuje potřebu častých intervencí a minimalizuje výpadky. Kromě toho jejich modulární povaha umožňuje snadnou expanzi na místě instalace, což umožňuje systému adaptovat se na měnící se požadavky na energii v průběhu času.
Funkce přepínání a ochrany v RMU jsou realizovány pomocí vypínačů - odpojovačů v kombinaci s pojistkami nebo vypínači. Tato konfigurace zajišťuje, že elektrický systém může být bezpečně izolován, výpadky mohou být rychle detekovány a vyřešeny a zachována je integrita distribuční sítě.
Loketové spoje jsou nejen užitečné pro připojení kabelů k vývodům RMU, ale nacházejí také uplatnění, když je třeba připojit více kabelů ke stejnému vývodu elektrického zařízení. Jak je znázorněno na obrázku 3, tyto spoje poskytují praktické a spolehlivé řešení pro taková komplexní připojení kabelu k zařízení, což umožňuje efektivní distribuci elektrické energie a zachovává integritu a bezpečnost celkového systému.
Elastimold kabelové spoje a terminály
Elastimold je známá značka, která nabízí širokou škálu vybavení a příslušenství pro spojování a terminování kabelů, navržených pro nominální napětí až 36 kV.
Terminály Elastimold jsou dostupné v jednodílných i modulárních designech. Tyto univerzální modely jsou vhodné pro různé aplikace, včetně přechodu od podzemních kabelů k holým nadzemním vodičům, připojení k živé frontě zařízení a loketových spojů, což je přizpůsobitelné jak pro uvnitřprostorní, tak venkovní použití. Mohou být snadno integrovány do olejových, SF6 a vzduchem izolovaných vysokonapěťových rozváděčů, stejně jako do transformátorů, motorů a kondenzátorů.
Designy produktů Elastimold zahrnují pokročilé silikonové gumové izolační materiály. Tyto materiály poskytují klíčovou odolnost proti kroužení, elektrickým úderům, povětrnostním podmínkám a kontaminaci, což zajišťuje spolehlivý výkon i v nejtěžších podmínkách. Kompaktní a lehká povaha jednotek Elastimold umožňuje snadnou instalaci ve stísněných prostorech a umožňuje volné visení.
Zařízení Elastimold jsou také certifikována ATEX. ATEX, odvozené od francouzského názvu směrnice 94/9/EC (Evropské komise) "Appareils destinés à être utilisés en ATmosphères Explosibles" (Zařízení určená k použití v explozivních atmosférách), jsou tyto vysokonapěťové vývody vhodné pro použití u olejových nebo vzduchem izolovaných rozváděčů a transformátorů v nebezpečných oblastech, jako jsou ty, které se nacházejí v ropném, plynárenském a petrochemickém průmyslu. Výroba zařízení Elastimold dodržuje mezinárodní normy stanovené IEC (Mezinárodní elektrotechnická komise), ANSI/IEEE (Americká národní normativní instituce/Institut elektrotechniky a elektroniky) a CENELEC (Evropský výbor pro elektrotechnickou normalizaci).
Elastimold nabízí několik specializovaných zařízení pro specifické aplikace:
Oddělitelné loketové spoje a příslušenství: Jsou to spoje s možností přerušení, které poskytují pohodlný způsob připojení a odpojení kabelů a zařízení v distribučních systémech. Loketové spoje s možností přerušení jsou navrženy pro provoz za napětí pomocí standardních nástrojů pro práci pod napětím, což umožňuje operace s přerušením a poskytuje viditelné odpojení. Komponenty lze izolovat pomocí izolačních klobouků, zátků a parkovacích vývodů.
Varistorové ochranné prvky (MOV): Tyto ochranné prvky jsou plně obalené a plně ponorem schopné, navrženy pro ochranu před přepětím. Disponují rozhraním oddělitelného spoje 200 A pro snadné připojení k ostatním příslušenstvím Elastimold. Ochranné prvky Elastimold poskytují vysokonapěťovou ochranu před blesky a přepětím při přepínání pro transformátory, kabely, zařízení a jiné komponenty, které se obvykle nacházejí v podzemních distribučních sítích. Správné umístění, výběr napětí a koordinace s ochrannými prvky na vystupňovacím stožáru mohou výrazně zlepšit ochranné mezery a minimalizovat poškozující přepěťové napětí. Typické aplikace zahrnují instalaci ochranných prvků na konci radiálního systému nebo na obou koncích otevřeného bodu v kruhovém systému, s dalšími ochrannými prvky přidanými na strategických místech nahoře pro optimální ochranu.
Fúzové lokety: Tyto kombinují nahraditelné proudově omezující pojistky pro ochranu před přetížením v OH/OG kabelových spojích s rozhraním oddělitelného spoje 200 A pro kompatibilitu s ostatními příslušenstvím Elastimold.
Raychem je další běžně rozpoznávaná značka v oblasti vybavení pro spojování a terminování kabelů.
Terminály pro GIS (Gazově izolované rozváděče)
Pokud je pro instalaci rozváděče k dispozici omezený prostor nebo jsou okolní podmínky extrémně tvrdé, je často preferovaným řešením gazově izolovaný rozváděč (GIS). GIS je kompaktní, vícekomponentová sestava umístěná v zazemlené kovové obale. Obsahuje sběrnice, vypínače, odpojovače a měřicí transformátory, s komprimovaným šestifluoridem síry (SF6) jako hlavním izolačním médiem, zajišťujícím spolehlivou fázovou izolaci. Zatímco GIS jsou obvykle instalovány uvnitř, existují také venkovní modely.
Jednotky GIS jsou vybaveny obaly pro terminály kabelů, kde jsou terminály kabelů instalovány. Podle normy IEC 60859 musí obaly i terminály kabelů splňovat specifické rozměrové požadavky, aby byla zajištěna vzájemná zaměnitelnost. Terminály kabelů pro GIS jsou vhodné pro kabely s izolací plynu, olej - papír a XLPE a sdílejí mnoho komponentů s již zmíněnými kabelovými spoji.
Vlastnosti terminálů kabelů GIS
Hlavní vlastnosti terminálů kabelů GIS zahrnují:
Kabelový lalok: Usnadňuje spojení mezi vodičem kabelu a terminálem.
Krabice: Obvykle vyrobená z hliníkové slitiny nebo podobného materiálu, poskytující strukturní podporu a ochranu.
Spolehlivý nosný izolátor: Vysoce kvalitní, netracivé epoxidové izolátory nabízejí vynikající mechanické a elektrické vlastnosti. Tyto izolátory jsou kompatibilní s vedlejšími produkty plynu SF6, což zajišťuje dlouhou životnost terminálu. Jejich návrh také umožňuje volitelný přerušení kabelového štítu.
Náplňová látka: Jako transformátorový olej, polybutenový olej nebo podobné látky, které pomáhají v izolaci a uvolňování napěťového stresu.
Stresový konus s balením: Spravuje elektrický stres na rozhraní izolace kabelu a terminálu.
Rigidní podpora kabelu: Spojnice je pevně uzamčena na místě pomocí drátovaného krytu na vrcholu nosného izolátoru. Tento návrh zajišťuje, že elektrické spojení mezi GIS a terminálem není vystaveno mechanickým silám z kabelu.
Pozitivní uzavírací systém: Používá se dvojitý systém "O" prstenů pro uzavření kompartmentu terminálu oleje od kompartmentu GIS SF6. Plně udržované těsnění jsou stlačena, aby zabránily proniknutí atmosférických prvků do vnitřku terminálu.
Zazemňovací kleště: Poskytuje bezpečné spojení pro zazemnění.
Obrázek 4 znázorňuje schéma terminálu kabelu GIS. Některé modely, které jsou na trhu k dispozici, nepotřebují použití oleje, což eliminuje potřebu olejové obaly.
Uzavírací, spojovací a instalacní požadavky pro terminály kabelů GIS
Uzavírací systém
Uzavírací systém terminálů kabelů GIS je nezbytný a musí být pečlivě navržen. Jeho hlavní funkcí je zabránit úniku oleje nebo plynu do GIS. Pokud by byl tento těsnící systém narušen, mohl by dojít k selhání izolace, ztrátě plynu a potenciálním bezpečnostním rizikům. Tím, že se zajistí robustní a spolehlivý uzavírací mechanismus, je zachována integrita prostředí GIS a celkového elektrického systému.
Součást pro spojení
Dodavatel GIS je odpovědný za poskytnutí součásti pro spojení, která je speciálně navržena k montáži na konec kabelu. Tato komponenta je klíčová pro zajištění bezpečného a elektrického spojení mezi kabelem a GIS. Přesný návrh a kompatibilita součásti pro spojení jsou nezbytné pro bezproblémovou integraci a optimální výkon rozhraní kabel - GIS.
Izolace a testovací zařízení
Pro zajištění bezpečnosti a spolehlivosti elektrického systému musí být
