В настоящее время в отечественной электроэнергетике физический износ кабельного парка находится на уровне 70–80%, а удельная повреждаемость КЛ в среднем составляет от 4,5 до 7 случаев на 100 км/год. Относительно высокая повреждаемость кабельных линий (КЛ) и значительная протяженность РКС (которая, например, для таких городов-мегаполисов, как Москва, Санкт-Петербург и Новосибирск, составляет соответственно около 57, 44 и 3 тыс. км) заставляет обслуживающий персонал работать в аварийно-восстановительном режиме эксплуатации КЛ. Это практически исключает проведение плановых профилактических испытаний по своевременному выявлению электрически ослабленных мест в изоляции кабельной системы. Эксплуатационный персонал в ущерб плановым испытаниям и своевременной диагностике технического состояния КЛ вынужден отвлекать материальные и людские ресурсы на трудоемкие аварийно-восстановительные работы (в основном в неудобный зимне-весенний период) по ликвидации повреждений КЛ. ПРЕИМУЩЕСТВА КПИ Несколько облегчить ситуацию призваны кабели нового поколения, использующие в качестве изоляции сшитый полиэтилен (СПЭ), у которых есть неоспоримые преимущества по отношению к кабелям с бумажной пропитанной изоляцией (КБПИ). К основным преимуществам кабелей с пластмассовой изоляцией (КПИ) можно отнести: • значительные строительные длины, что сокращает количество соединительных муфт и за счет нивелирования человеческого фактора на стадии монтажа косвенно повышает надежность эксплуатации КЛ; • повышенная пропускная способность за счет увеличения сечения токопроводящей жилы кабеля однофазного исполнения до 630–1000 мм2 и более высокой (на 15–20%) токовой нагрузки, обусловленной допустимой рабочей температурой СПЭ-изоляции до 90OС; • высокая скорость монтажа и ремонтопригодность КПИ при использовании кабельной арматуры на основе термоусаживаемых композитных материалов; • низкая допустимая температура при прокладке без предварительного подогрева, возможность прокладки на трассах с неограниченной разностью уровней и более экологичный монтаж и эксплуатация (за счет отсутствия свинца, масла, битума). Следует добавить, что по заверениям зарубежных и отечественных предприятий-изготовителей поток отказа КПИ на один-два порядка меньше по сравнению с КБПИ. Именно поэтому кабели нового поколения являются столь привлекательными для эксплуатирующих организаций РКС. Однако к этим показателям надежности, как мне кажется, следует относиться не столь оптимистично, поскольку опыт наработки КПИ в отечественных РКС практически отсутствует, а распространение зарубежного опыта эксплуатации КПИ применительно к нашим условиям не совсем корректно. При чисто механическом подходе по замене КБПИ на КПИ без учета их конструктивных особенностей и специфики диэлектрической среды из СПЭ мы можем столкнуться в отечественных РКС с более высокими значениями потока отказов КПИ по отношению к декларируемым показателям. НЕДОСТАТКИ Опыт эксплуатации КБПИ в отечественных РКС, а также мониторинг различных аномальных режимов эксплуатации в городских кабельных сетях Барнаула и Новосибирска показал, что электрический пробой изоляции при однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ) в 60–70% случаев самоликвидируется и эксплуатационный персонал эти аварийные режимы не фиксирует. Высокая «живучесть» КБПИ обусловлена спецификой диэлектрической среды. В рассматриваемом случае перемежающаяся дуга горит в замкнутом объеме изоляции в месте возникновения ОЗЗ и в зависимости от величины емкостного тока замыкания на землю, скорости восстановления электрической прочности в месте горения дуги и восстанавливающегося напряжения (зависящего от параметров сети) аварийный режим может самоликвидироваться. Иная картина будет иметь место при внедрении в распределительную сеть КПИ. При электрическом пробое твердого диэлектрика кабель не сможет восстановить свою электрическую прочность, и любое ОЗЗ будет приводить к устойчивому аварийному режиму. В этом случае эксплуатационному персоналу каждое возникновение ОЗЗ в изоляционной системе КЛ необходимо будет устранять. Таким образом, наряду с неоспоримыми преимуществами КПИ имеют существенный недостаток, заключающийся в отсутствии эффекта самозалечивания СПЭ-изоляции. Именно это обстоятельство необходимо принимать во внимание, заблаговременно предусмотреть и создать такие условия эксплуатации КПИ, которые минимизировали бы их каскадный выход из строя. ФАКТОРЫ НАДЕЖНОСТИ На первый взгляд кажется странным поднимать вопрос о повышении надежности кабельных изделий с улучшенными эксплуатационными и технико-экономическими показателями. Ведь очевидно, что всё новое должно быть лучше предыдущего. Что же касается электроэнергетики, то в этой достаточно ответственной и консервативной (в хорошем понимании этого слова) отрасли ко всему новому, как показала практика, следует подходить разумно и с осторожным оптимизмом. На кафедре техники и электрофизики высоких напряжений (ТЭВН) Новосибирского государственного технического университета (НГТУ) на протяжении более двадцати лет одним из научных направлений являются исследования по анализу условий эксплуатации КЛ среднего и высокого напряжения в сетях различного назначения. Одним из главных выводов этих исследований является тезис о необходимости системного подхода на стадиях проектирования, разработки конструкции кабеля и эксплуатации для обеспечения требуемой надежности, экономичности и экологичности закрытых линий электропередачи. В настоящей статье делается попытка показать одну из сторон такого системного подхода, который желательно принимать во внимание проектным и эксплуатирующим организациям при внедрении КПИ на стадии сооружения новых и реконструкции существующих участков городских РКС. К основным факторам, определяющим эксплуатационную надежность КПИ, можно отнести следующие: • ресурс изоляционной системы КПИ;
• режим заземления нейтрали в РКС;
• уровни перенапряжений в РКС, возникающие при однофазных дуговых замыканиях (ОДЗ), грозовых перенапряжениях и коммутациях КЛ;
• температурный режим эксплуатации кабеля;
• необходимое сечение экрана;
• методы диагностики технического состояния КПИ;
• параметры испытаний и нормативно-¬техническая база по сооружению и эксплуатации КПИ. Рассмотрим кратко влияние каждого из выше отмеченных факторов на эксплуатационную надежность КПИ. РЕСУРС ИЗОЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ КПИ Под изоляционной системой понимается совокупность изоляции и полимерных электропроводящих экранов, внутри которых замыкается электрическое поле кабеля (рис. 1). Рис. 1. Электрическая прочность изоляционной системы КПИ 
Выбор допустимых средних напряженностей электрического поля в КПИ, исходя из длительно воздействующего рабочего напряжения, в первую очередь определяется процессом старения изоляции. Интенсивность деградации СПЭ-изоляции (под которой в дальнейшем будем понимать снижение электрической прочности изоляции при рабочем напряжении и перенапряжениях) определяет эксплуатационную надежность и срок службы КПИ. Для кабелей различного конструктивного исполнения механизм старения изоляции различен и зависит от вида применяемого изоляционного материала. Например, одной из основных причин электрического старения кабелей с бумажной пропитанной изоляцией могут быть частичные разряды (ЧР), разложение молекул масла и бумаги в результате ионизации и электрохимических процессов. На электрическую прочность КПИ влияет существенно большее количество факторов, обусловленных как технологией изготовления, так и спецификой изменения физико-химических свойств СПЭ в процессе эксплуатации при термическом, механическом и электрическом воздействиях.
| 
