Kabel energetyczny (3.6/6 kV)

Co wyróżnia kabel 3.6/6 kV

Standardowy kabel okrętowy 0.6/1 kV staje się niepraktyczny, gdy odbiornik ciągnie realną moc na jakąkolwiek odległość: przekrój żyły trzymający spadek napięcia i straty I²R w granicach rośnie za bardzo, by dał się wygiąć na korycie. Podniesienie napięcia systemu do 3.3 kV lub 6.6 kV (sam kabel jest klasyfikowany 3.6/6 kV, czyli 3.6 kV faza-ziemia i 6 kV faza-faza) pozwala tej samej mocy płynąć ułamkiem miedzi. Dlatego stery dziobowe, wielkie silniki napędowe i prądnice powyżej z grubsza 1-2 MW okablowuje się na średnim napięciu, gdy oświetlenie i małe silniki zostają w systemie niskonapięciowym.

Kabel nie jest po prostu kablem niskonapięciowym z grubszą izolacją. Przy średnim napięciu pole elektryczne skupia się na każdej nieregularności powierzchni izolacji, a pustka lub ostra krawędź żyły potrafi wyzwolić wyładowania niezupełne, erodujące izolację od środka latami. Morska budowa kabli MV istnieje właśnie po to, by nad tym polem panować.

Główne elementy

Żyła

Skręcana miedź, z warstwą półprzewodzącą wytłaczaną wprost na niej, tłumiącą szczeliny powietrzne i wygładzającą pole na powierzchni żyły.

Izolacja

Usieciowany polietylen (XLPE) lub guma etylenowo-propylenowa (EPR) to standard morskiego kabla MV; EPR znosi więcej gięcia i jest częsty tam, gdzie kabel widzi drgania lub powtarzany ruch, XLPE daje odrobinę lepszy wskaźnik strat elektrycznych.

Ekran izolacji i ekran metaliczny

Warstwa półprzewodząca nad izolacją, a za nią ekran z drutów lub taśmy miedzianej, zamyka pole elektryczne w kablu i daje drogę powrotu prądu doziemnego. Ten ekran musi być poprawnie uziemiony na obu końcach, inaczej indukowane prądy powłokowe stają się ryzykiem porażenia i pożaru.

Wypełnienie, pancerz i powłoka zewnętrzna

Bezhalogenowa, trudnopalna powłoka zewnętrzna to standard użycia okrętowego. Pancerz, gdzie stoi, chroni przed uszkodzeniami mechanicznymi na odcinkach odsłoniętych.

Dobór i wymiarowanie

• Klasa napięcia zgodna z systemem MV statku, zwykle 3.3 kV lub 6.6 kV nominalnie, z kablem klasyfikowanym 3.6/6 kV lub 6/10 kV dla zapasu izolacji.
• Obciążalność ciągła, deratowana za zgrupowanie z innymi kablami w tym samym korycie i za temperaturę otoczenia przestrzeni.
• Wytrzymałość zwarciowa żyły i ekranu, sprawdzona względem prądu zwarciowego i czasu wyłączania przekaźnika zabezpieczeniowego.
• Klasa giętkości tam, gdzie trasa przecina połączenie mechaniczne, na przykład do pomieszczenia pędnika.
• Własności ogniowe: trudnopalność według właściwej próby wiązek kabli jako minimum, niskodymność i bezhalogenowość dla tras mieszkalnych i dróg ewakuacji.

Przepisy i klasa

Rozdział II-1 konwencji SOLAS ustala ogólny wymóg dla instalacji elektrycznych i ochrony przeciwpożarowej kabli; przepisy klasy, zbudowane na serii IEC 60092 dla budowy i badań kabli okrętowych, dodają szczegółowe wymagania konstrukcji, homologacji i prowadzenia tras. Trasy kabli MV wymagają dodatkowo separacji od innych służb i, według przepisów klasy, fizycznego rozdzielenia lub barier przy przejściu przez przedziały maszynowe — bo zwarcie MV niesie w łuk o wiele więcej energii niż niskonapięciowe. Okresowe pomiary rezystancji izolacji, a na większych instalacjach próby wyładowań niezupełnych, są typowo wymagane w interwałach przeglądowych klasy.

Typowe usterki

Na co zwrócić uwagę u dostawcy

• Homologacja uznanego towarzystwa klasyfikacyjnego dla konkretnie zamówionej konstrukcji i klasy napięcia, nie tylko ogólne świadectwo kabla morskiego.
• Fabryczne protokoły prób wyładowań niezupełnych faktycznej partii produkcji, nie sam raport badania typu.
• Udokumentowana zgodność między kablem a zestawami zakończeń/muf, z jakimi będzie montowany; źle dobrane systemy MV to częsta awaria montażowa.
• Doświadczenie z konkretnym standardem własności ogniowych wywołanym dla instalacji.

Traktujcie zakończenia kabli MV jako najbardziej ryzykowny krok całej instalacji: pospieszona robota przy stożku sterującym jest z zewnątrz niewidoczna i często zawodzi dopiero, gdy kabel jest miesiące w służbie.