Кабели экранированные высоковольтные

Когда речь заходит об экранированных высоковольтных кабелях, многие сразу представляют себе просто медную оплётку поверх изоляции. На деле же экран — это сложная система, где и материал, и способ укладки, и даже угол намотки влияют на конечные характеристики. В нашей практике на производстве ООО Циндао Хуацян Кабель сталкивались с ситуациями, когда заказчики требовали 'максимальную экранировку', не понимая, что для их условий эксплуатации достаточно было бы и частичного экранирования. Вот этот разрыв между теоретическими требованиями и реальными потребностями — одна из главных проблем в работе с такими кабелями.

Конструктивные особенности, которые не всегда очевидны

Возьмём, к примеру, экраны из медной проволоки. Казалось бы, всё просто: чем толще проволока, тем лучше экранирование. Но на высоких частотах начинает работать скин-эффект, и тут уже важнее не сечение, а именно поверхностная проводимость. Мы в Хуацян как-то проводили испытания для аэрокосмического заказа — там пришлось комбинировать медную ленту и проволоку, причём ленту укладывали с перекрытием ровно 25%, не больше и не меньше. Меньше — появляются зазоры, больше — перерасход материала без заметного улучшения параметров.

А вот с полупроводящими экранами вообще отдельная история. Их часто недооценивают, особенно когда речь идёт о кабелях на 6-10 кВ. Помню, на одном из горнодобывающих предприятий пытались сэкономить и взяли кабель без полупроводящего слоя под основным экраном. Через полгода — пробой из-за локальных перенапряжений. Пришлось перекладывать всю линию, но уже с нашими кабелями серии Хуаюй, где этот слой предусмотрен технологически.

Что касается материалов, то медь — не всегда панацея. Для агрессивных сред иногда выгоднее использовать оцинкованную сталь или алюминиевые сплавы, хотя их экранирующие свойства хуже. Но тут уже приходится искать компромисс между стойкостью к коррозии и электромагнитными характеристиками. В наших каталогах на hqcables.ru как раз есть несколько вариантов таких решений для разных сред эксплуатации.

Проблемы монтажа, о которых редко пишут в инструкциях

Самая частая ошибка — неправильное заземление экрана. Видел десятки случаев, когда монтажники просто скручивали экранирующие оплётки с двух кабелей и заземляли в одной точке. А потом удивляются, почему наводки остались. На самом деле каждый экран должен заземляться отдельно, причём желательно — с двух сторон, если длина линии превышает 50 метров. Но и здесь есть нюанс: при определённых условиях такое двустороннее заземление может создавать контуры выравнивания потенциалов, которые сами становятся источником помех.

Ещё один момент — переходные сопротивления. Как-то разбирали аварию на подстанции, где экран был смонтирован идеально, но сами контакты в муфте окислились за пару месяцев. Оказалось, производитель муфт использовал алюминиевые наконечники, а кабель был с медным экраном. Гальваническая пара сделала своё дело. Теперь всегда обращаем на это внимание заказчиков — даже если сам кабель качественный, вся арматура должна быть совместима.

Особняком стоят гибкие экранированные высоковольтные кабели для подвижного оборудования. Тут классическая оплётка часто не выдерживает многократных изгибов — начинается ломка жил, увеличение сопротивления. Мы для таких случаев разработали вариант со спиральной намоткой ленты с шагом, рассчитанным под конкретный радиус изгиба. Не идеальное решение, но на испытаниях показало втрое больший ресурс по сравнению со стандартными конструкциями.

Испытания и диагностика — где чаще всего ошибаются

Многие проверяют экран только на целостность и сопротивление. Этого категорически недостаточно. На производстве мы обязательно проводим испытания на эффективность экранирования в диапазоне частот, характерных для конкретного применения. Для промышленных предприятий — одни частоты, для аэрокосмики — совсем другие. Бывало, кабель по паспорту имел прекрасные характеристики, но именно на рабочей частоте оборудования экранирование оказывалось недостаточным.

Отдельная головная боль — частичные разрывы экрана. Их стандартными методами обнаружить практически невозможно, пока сопротивление не вырастет в разы. Мы используем импульсные методы диагностики, но и они не всегда эффективны для многослойных экранов. Как-то на объекте гражданского строительства три месяца искали причину помех в системе управления — оказался микроразрыв в оплётке всего на трёх проволоках из сотен. Нашёл его только тепловизор при нагрузке близкой к максимальной.

Что действительно важно — так это регулярный контроль состояния экрана throughout всего срока службы. Многие забывают, что со временем из-за вибраций, температурных расширений и других факторов характеристики экрана могут ухудшаться. Мы рекомендуем заказчикам проводить диагностику раз в два года для стационарных установок и ежегодно — для подвижного оборудования. На сайте hqcables.ru есть подробные методички по этому вопросу, основанные на нашем двадцатилетнем опыте.

Специфические применения — где стандартные решения не работают

В шахтных кабелях, которые мы производим под маркой Хуаюй, экран выполняет не только свои прямые функции, но и служит дополнительным механическим защитным элементом. При проектировании таких кабелей приходится учитывать возможные горные удары, растяжения при перемещении оборудования — стандартные расчёты здесь не работают. Добавляем армирующие элементы в саму структуру экрана, хотя это и удорожает конструкцию.

Для фотоэлектрических систем вообще особая философия экранирования. Там помимо электромагнитных помех есть ещё проблема наведённых токов от соседних фаз, которые могут существенно снизить КПД всей системы. Мы разработали специальную конструкцию с двойным экраном — внутренний для высокочастотных помех, внешний для низкочастотных наводок. Решение не из дешёвых, но для солнечных электростанций мощностью свыше 1 МВт оно себя оправдывает полностью.

А вот в пожарных кабелях экран часто становится слабым звеном. При высоких температурах медь теряет свои свойства, а альтернативные материалы не всегда обеспечивают нужный уровень экранирования. Наши инженеры несколько лет экспериментировали с различными покрытиями, пока не остановились на оловянно-сурьмянистом сплаве — он сохраняет приемлемые характеристики даже при 400-450°C, что критично для систем противопожарной защиты.

Экономические аспекты, о которых молчат продавцы

Самый дорогой экран — не всегда самый оптимальный. Мы часто сталкиваемся с ситуацией, когда заказчик переплачивает за характеристики, которые ему никогда не пригодятся. Например, для стационарной прокладки в условиях минимальных электромагнитных помех достаточно экрана с эффективностью 60-70 дБ, а не 90-100 дБ, как часто предлагают. Разница в цене при этом может достигать 40%.

С другой стороны, есть ситуации, где экономия на экране приводит к катастрофическим последствиям. Один химический комбинат сэкономил 15% на кабелях для системы управления, а потом месяцами не мог найти причину сбоев в автоматике. Оказалось — наводки от силовых линий, которые шли параллельно. Перекладка кабелей обошлась дороже, чем изначальная покупка proper экранированных версий.

В ООО Циндао Хуацян Кабель мы стараемся подходить индивидуально к каждому заказу. Прежде чем рекомендовать конкретную конструкцию экранированных высоковольтных кабелей, анализируем условия эксплуатации, соседство с другим оборудованием, даже сезонные изменения параметров среды. Это позволяет предложить заказчику оптимальное решение без переплат, но и без риска для оборудования. Как показывает практика, такой подход в долгосрочной перспективе выгоднее всем.