Правильное регулирование напряжения кабеля обеспечивает безопасную передачу энергии

Представьте себе систему электроснабжения как огромную транспортную сеть, где кабели служат автомагистралями. Что происходит, когда трафик (электричество) превышает пропускную способность дороги (кабеля)? Ответ очевиден: аварии. В электрических системах такие "аварии" могут привести к повреждению оборудования, угрозе безопасности или даже более серьезным последствиям. Именно поэтому понимание номинальных напряжений кабелей имеет решающее значение — они действуют как правила дорожного движения, обеспечивая безопасную и стабильную передачу электроэнергии.

Номинальные напряжения кабелей служат эталоном для проектирования кабелей и электрических испытаний, являясь основным фактором при выборе подходящих кабелей. Эти номинальные значения определяют безопасный и надежный диапазон напряжений, который может выдерживать кабель, выступая краеугольным камнем стабильной работы системы электроснабжения. Выбор кабелей, несовместимых с напряжением системы, в лучшем случае может ухудшить производительность оборудования, а в худшем — спровоцировать инциденты, связанные с безопасностью. Таким образом, глубокое понимание номинальных напряжений — их определений, классификаций и применений — имеет важное значение.

Номинальное напряжение кабеля обычно выражается как комбинация двух значений: Uo/U, измеряемых в вольтах (В).

• Uo: Среднеквадратичное (r.m.s) напряжение между любым изолированным проводником и "землей" (металлической оболочкой кабеля или окружающей средой). Проще говоря, оно отражает способность изоляции выдерживать напряжение между проводником и землей.
• U: Среднеквадратичное (r.m.s) напряжение между любыми двумя фазными проводниками в многожильных или одножильных кабельных системах, отражающее способность кабеля выдерживать межфазное напряжение.

Некоторые стандарты кабелей включают третий параметр: Um , определяемый как "максимальное напряжение системы", для которого рассчитаны кабель и аксессуары. Это максимальное напряжение, которое может возникнуть в системе, и которое кабель должен безопасно выдерживать.

• Системы переменного тока: Номинальное напряжение кабеля должно быть не ниже номинального напряжения системы, то есть значения Uo и U должны соответствовать требованиям системы.
• Системы постоянного тока: Номинальное напряжение системы не должно превышать 1,5-кратное значение номинального напряжения кабеля, поскольку напряжение постоянного тока оказывает иное воздействие на изоляцию по сравнению с переменным током.

• 300/500 В (иногда указывается как 0,3/0,5 кВ)
• 450/750 В (или 0,45/0,75 кВ)

Примечание: Рабочее напряжение системы может постоянно превышать номинальное напряжение на 10%. Кабели с номинальным напряжением, равным или превышающим номинальное напряжение системы, могут работать при напряжении на 10% выше их номинального значения.

Исключением является номинал 600/1000 (1200) В (или 0,6/1,0 (1,2) кВ), где стандарты допускают превышение Um над номинальным напряжением на 20%.

• 1800/3000 В (или 1,8/3,0 кВ)
• 3000/6000 В (или 3/6 кВ)
• 6000/10000 В (или 6/10 кВ)
• 8700/15000 В (или 8,7/15 кВ)
• 12000/20000 В (или 12/20 кВ)
• 18000/30000 В (или 18/30 кВ)

Для них Um возвращается к 10%-ному увеличению сверх номинального напряжения.

Хотя такие термины, как низкое напряжение (НН), среднее напряжение (СН), высокое напряжение (ВН), сверхвысокое напряжение (СВН) и ультравысокое напряжение (СВНН), широко используются, стандартизированных международных определений не существует, что может вызывать путаницу на мировых рынках.

• Кабели НН: Обычно 300/500 В, 450/750 В и 600/1000 В
• Кабели СН: От 1,8/3 кВ до 18/30 кВ, включая британские номиналы
• Кабели ВН: Номинальные значения U от 30 кВ до 150 кВ (например, 36/66 кВ как 72 кВ кабель)
• Кабели СВН: Включая 127/220 кВ (245 кВ) до 220/400 кВ (420 кВ)
• Кабели СВНН: Номинальные значения выше 400 кВ

Операторы распределительных сетей Великобритании (DNO) используют различные обозначения напряжений, хотя спецификации изоляции соответствуют европейским стандартам:

• 600/1000 (1200) В
• 1900/3300 (3500) В
• 3800/6600 (7200) В
• 6350/11000 (12000) В
• 8700/15000 (17500) В
• 12700/22000 (24000) В
• 19000/33000 (36000) В

Все термопластичные и термореактивные материалы в кабелях со временем постепенно деградируют, причем ускоренное ухудшение происходит при более высоких температурах (согласно закону Аррениуса). "Непрерывная рабочая температура проводника" указывает на максимальную температуру, при которой материалы сохраняют приемлемую производительность и срок службы. Общие номинальные температуры для изоляционных материалов включают: Стандартный ПВХ: 70°C

Высокотемпературный ПВХ: 85/90°C

• СПЭ: 90°C
• ЭПР/ГЭПР: 90°C
• Термопластик без галогенов: 70°C
• Термореактивный материал без галогенов: 90°C
• Номинальные токи
• Все проводники обладают измеримым сопротивлением. При подаче напряжения ток генерирует тепло, пропорциональное сопротивлению — тепло, которое должно рассеиваться. Изоляция и оболочка кабеля действуют как тепловые барьеры, в то время как методы монтажа (например, короба или изолированные чердаки) дополнительно влияют на рассеивание тепла и, следовательно, на токовую нагрузочную способность.

Размером проводника

Материалами изоляции и оболочки

• Номинальным током кабеля
• Хотя это критически важно для силовых кабелей, несущих значительный ток (10-100+ ампер), кабели передачи данных/управления обычно выбираются по падению напряжения или механическим факторам, а не по токовой нагрузке — хотя Power over Ethernet (PoE) заставляет пересматривать предельные токи для кабелей передачи данных.