Номинальное напряжение контрольного кабеля должно быть не ниже рабочего напряжения цепи и соответствовать требованиям по стойкости к возможным импульсным и грозовым перенапряжениям, а также перенапряжениям промышленной частоты. Для ограничения масштаба последствий при пробое изоляции, механическом повреждении или пожаре, согласно требованиям нормативно-технической документации (включая СНиП/ГОСТ и стандарт GB50217), системы дублированного релейного информирования и управления, требующие повышенной надежности (например, цепи тока, напряжения, постоянного тока питания и цепи отключения двух независимых систем защиты), должны выполняться отдельными контрольными кабелями.
После ввода контрольного кабеля в эксплуатацию возникает проблема межкабельных и межжильных электромагнитных помех (наводок) между жилами одного кабеля и между параллельно проложенными кабелями. Основными причинами возникновения электрических помех являются:
- Электростатические помехи, обусловленные емкостной связью между жилами под действием приложенного напряжения;
- Электромагнитные наводки, вызываемые протекающим по соседним цепям рабочим током.
Как правило, при наличии поблизости источников высокого напряжения и больших токов уровень помех резко возрастает. Поскольку расстояние между жилами внутри одного кабеля минимально, степень взаимного влияния жил одного кабеля значительно выше, чем между соседними параллельно проложенными кабелями.
Пример 1: В цепи пофазного управления выключателем на подстанции ультравысокого напряжения (УВН) для всех трех фаз использовался один общий кабель. В результате импульс, возникший при срабатывании одной фазы, вызвал ложное отпирание тиристоров управления других фаз и несанкционированное трехфазное отключение. После разводки цепей управления фазами по отдельным кабелям подобные сбои прекратились.
Пример 2: В системе компьютерного мониторинга электростанции слаботочная линия аналогового сигнала была объединена в одном 4-жильном кабеле с цепью питания датчика-преобразователя. Это вызвало появление наводки напряжением до 70 В на сигнальной линии, что привело к сбоям в работе слаботочного контура.
Три основные меры по предотвращению и снижению электрических помех:
1. Заземление резервной (резервируемой) жилы контрольного кабеля
Практика показывает, что при заземлении хотя бы одной свободной (резервной) жилы в контрольном кабеле амплитуда напряжения помех снижается на 25–50%. Это простое и экономичное решение, практически не влияющее на итоговую стоимость кабельной линии.
2. Разделение цепей, чувствительных к наводкам, по разным кабелям
Не допускается объединять в одном контрольном кабеле цепи, наводки в которых могут привести к тяжелым аварийным последствиям. К ним относятся:
- Схемы управления слаботочными и сильноточными сигналами;
- Цепи сигналов высокого и низкого уровня;
- Цепи пофазного слаботочного управления выключателями переменного тока.
Важное примечание: Если прямая и обратная жила одной и той же слаботочной цепи проложены в разных кабелях, при трассировке может образоваться замкнутый контур (петля). При пересечении с магнитными полями силовых линий в этом контуре будет наводиться ЭДС, вызывающая существенные помехи в слаботочных параметрах. Поэтому прямую и обратную жилу одной цепи всегда следует прокладывать внутри одного контрольного кабеля.
3. Заземление металлических экранов и бронепокровов
Металлическое экранирование — важнейшая мера защиты от электромагнитных и электрических помех. Применяются схемы общего экранирования сердечника кабеля, попарного/пожильного экранирования (экранирование пар), а также двухслойного общего экранирования. Выбор типа экрана контрольного кабеля должен производиться на основе комплексного расчета уровня ожидаемых помех с целью их подавления до нормативных значений. Чем выше требования к помехозащищенности, тем выше капитальные затраты. Так, применение брони из стальных лент или оплетки из стальной проволоки увеличивает стоимость кабеля примерно на 10–20%.