Основные элементы и параметры силовых кабелей напряжением до 35 кВ

К основным элементам конструкции относятся: токопроводящие жилы, их изоляция, герметизирующая оболочка, верхние покровы, экранирующие и полупроводящие прослойки.

Традиционная конструкция силовых кабелей, удовлетворяющая большому многообразию условий прокладки и режимам работы городских сетей, достаточно экономичная, с устоявшейся технологией изготовления и монтажа предусматривает применение медных или алюминиевых токопроводящих жил, пропитанной бумаги в качестве изоляции и герметизирующей оболочки из свинца или алюминия.

Для токоведущих жил преимущественно используется алюминий. Применение кабелей с медными жилами допустимо только при наличии соответствующих обоснований. Алюминий также широко используется вместо свинца для изготовления оболочки кабелей. Трехжильные кабели с алюминиевыми жилами и такой же оболочкой особенно экономичны для четырехпроводных сетей 0,38 кВ, так как при наличии глухого заземления последних, алюминиевая оболочка кабеля может использоваться в качестве нулевой жилы.

Токоведущие жилы изготовляются в основном многопроволочными, секторными, с уплотнением. Стандартные сечения, принятые в городских электрических сетях, имеют ряд 70, 95, 120, 150, 185 и 240 мм² и соответственно 25, 35, 50 и 70 мм для нулевой жилы кабелей 1 кВ. Жилы могут быть однопроволочными; четвертая жила может иметь сечение, равное сечению фазной жилы.

Наибольшее применение имеют кабели с бумажной пропитанной изоляцией. Различают три вида такой изоляции: с вязким пропиточным составом, с обедненной пропитанной изоляцией и нестекающим пропиточным составом. Последние два тина кабелей находят применение при вертикальной прокладке или при прокладке по крутонаклонным трассам с большой разницей высотных отметок расположения кабеля по трассе.

Бумажная изоляция состоит из лент кабельной бумаги, наложенной на жилы методом обмотки и пропитанной синтетическим маслом или маслоканифольным составом. В трех- и четырехпроводных кабелях напряжением до 10 кВ предусматривается фазная и поясная изоляция. Первая накладывается на каждую токоведущую жилу, вторая – поверх скрученных жил.

Герметизирующие оболочки накладываются поверх поясной изоляции. Толщина металлической оболочки определяется механической прочностью и особенностями технологии ее изготовления в зависимости от диаметра кабеля по поясной изоляции (сечения жил).

Толщина алюминиевой оболочки составляет от 1,1 до 2 мм. Опыт эксплуатации кабелей с алюминиевой оболочкой показал их недостаточную коррозионную стойкость. Для защиты оболочки от коррозии и расширения тем самым области использования таких кабелей поверх алюминиевой оболочки но битумному составу накладывается поливинилхлоридный пластикат в виде лент или сплошного шланга.

Поверх герметизирующей оболочки кабеля размещаются последовательно слоями защитные покровы, тип которых определяется в зависимости от среды, в которой прокладывается кабель, наличия растягивающих усилий и материала оболочки. В состав покровов входит подушка, включающая битум и кабельную пряжу (или крепированную бумагу), броня из стальных лент или проволок, а также наружный покров из пропитанной кабельной пряжи.

Толщина подушки колеблется в зависимости от конструкции кабеля и его диаметра по оболочке от 1,5 до 3,4 мм. Броня из двух стальных лент имеет толщину от 0,3 до 0,8 мм, а из оцинкованных проволок плоских – от 1,5 до 1,7 мм и круглых – от 4 до 6 мм. Наружный покров составляет от 1,9 до 3 мм.

Кабели изготовляются с разной строительной длиной, которая для кабелей на напряжение до 10 кВ сечением до 70 мм² составляет 300 – 450 м, сечением 95 и 120 мм² от 250 до 400 м и сечением 150 – 240 мм² – от 200 до 350 м.

В качестве изоляции и оболочек для кабелей с пластмассовой изоляцией применяется полиэтилен и поливинилхлоридный пластикат. Конструкция кабелей с пластмассовой изоляцией содержит систему электропроводящих слоев, металлических экранов и изолирующих лент, которые размещаются между основными элементами кабеля и выполняются по-разному в зависимости от марки кабеля.

Пластмассовая изоляция накладывается на жилу сплошным монолитным слоем, толщина которого для кабелей 1 кВ в зависимости от сечения жил составляет от 1,6 до 2,2 мм; для кабелей 10 кВ – 4 мм. Такие кабели не нуждаются в металлической герметизирующей оболочке, вместо которой предусматривается оболочка из пластмассы или оболочка вообще отсутствует. Кабели с пластмассовой изоляцией могут применяться для прокладки на трассах, имеющих неограниченную разность высот.

В марке последовательно обозначается: материал жилы, тип изоляции, материал оболочки, состав верхнего покрова, число жил и их сечение, напряжение кабеля. При этом обозначение медной жилы опускается. Алюминиевая жила обозначается буквой А. Если кабель имеет обедненную изоляцию,
то перед буквой, обозначающей материал жилы, вводится индекс Ц (церезиновая изоляция). Для кабелей с жилами в собственных герметизирующих оболочках после обозначения материала жилы вводится буква О.

Далее маркируется вид изоляции кабеля. При этом бумажная пропитанная изоляция обозначений не имеет. Изоляция из ПВХ обозначается буквой В, из полиэтилена – буквой П с добавлением строчных букв с (самозатухающий) и в (вулканизированный). Материал герметизирующей оболочки обозначается: С – свинец, А – алюминий, В – ПВХ, П – полиэтилен. Подушка между оболочкой и броней традиционной конструкции из кабельной пряжи и битумного состава не обозначается. В том случае, когда подушка отсутствует, после обозначения брони вводится строчная буква б. Подушка, имеющая пластмассовую ленту (для защиты оболочки от коррозии), обозначается буквой л, при наличии дополнительных слоев ленты — 2 л, выпрессованного шланга из полиэтилена — п, из ПВХ шланга — в.

Броня кабеля, выполненная стальными лентами, имеет обозначение Б, стальными оцинкованными проволоками плоскими – П и круглыми К. Наружный покров обычной конструкции из кабельной пряжи и битумного состава не имеет обозначений. При отсутствии верхнего покрова в обозначение кабеля вводится буква Г; покров, выполненный из выпрессованного полиэтиленового шланга, обозначается буквами Шп, из ПВХ шланга – Шв, для негорючего наружного покрова вводится буква н. После буквенных обозначений, перед числом жил, в скобках вводится обозначение ож, если жилы выполняются однопроволочными.

Примеры обозначений типов кабелей. Тип ААБ2л 4×70 – 1 кВ — кабель с алюминиевыми жилами, алюминиевой оболочкой, бронированный стальными лентами, с подушкой, имеющей две пластмассовые ленты, наружный покров обычной конструкции, четырехжильный, сечение жилы 70 мм², напряжение 1 кВ; тип АПвБбШв 3×150 – 10 кВ – кабель с алюминиевыми жилами, с изоляцией из вулканизированного полиэтилена, без оболочки, без подушки, бронированный стальными лентами, в шланге из ПВХ, сечение жилы 150 мм², напряжение 10 кВ.

3. Прокладка кабельных линий в траншеях.

В процессе сооружения кабельной линии персонал строительной и эксплуатирующей организаций составляет эскиз расположения линии с точной привязкой к постоянным ориентирам и инструментальной проверкой при необходимости вертикальных отметок линии. На эскизе наносится все пересечения линии с подземными коммуникациями, заходы линии в сетевые сооружения и здания потребителей, фиксируется положение соединительных муфт, расположение колодцев и других элементов кабельной канализации и т. п.

Механические воздействия на кабель, возникающие при прокладке, определяются сложностью трассы. При прокладке кабеля в земле к сложным участкам трассы, на которых прокладывается одна строительная длина, относятся: участки трассы с более чем четырьмя поворотами под углом свыше 30°; прямолинейные участки трассы с более чем четырьмя переходами в трубах длиной более 20 м или более чем двумя переходами в трубах длиной свыше 40 м.

Прокладка кабельных линий в земле в городских условиях осуществляется вдоль уличных проездов. При этом в соответствии со сложившейся практикой кабельные линии напряжением до 10 кВ прокладываются, как правило, под тротуарами. Прокладка кабелей под тротуарами или проезжей частью улицы имеет несомненные преимущества с точки зрения охраны линий от внешних механических повреждений, а также полноценного использования подземного пространства городской территории.

Выбор трассы прокладки кабельных линий по территории города производится в настоящее время по согласованию с отделом подземных сооружений городской администрации. Условия размещения кабельных линий в подземном пространстве определяются ПУЭ.

Глубина залегания кабелей в траншее от планировочной отметки улицы для линий до 10 кВ составляет не менее 0,7 м, на пересечениях улиц заложение этих линий. При вводе линий 1 кВ в здание допускается уменьшение глубины заложения до 0,5 м при условии прокладки кабеля в трубе. При параллельной прокладке кабельных линий расстояния между кабелями до 10 кВ, а также между ними и контрольными кабелями принимаются равными 100 мм; между кабелями, эксплуатируемыми различными организациями, а также между силовыми кабелями и кабелями связи – 500 мм.

Расстояние между кабельной линией и зелеными насаждениями должно быть не менее 2 м, при прокладке кабеля параллельно с трубопроводом – не менее 0,5 м, с газопроводом давлением до 0,588 МПа – не менее 1 м. При параллельной прокладке с теплопроводом расстояние должно составлять не менее 2 м, при этом теплопровод должен иметь тепловую изоляцию, с тем чтобы дополнительный нагрев почвы в месте прохождения кабелей не превышал 10 °С для линий напряжением до 10 кВ. Расстояние от кабельной линии до ближайшего рельса трамвайного пути может составлять не менее 2,75 м.

При пересечении кабельными линиями других подземных коммуникаций расстояние между ними должно быть не менее 0,5 м. При прокладке кабелей в изолирующих трубах глубина пересечения с электрифицированным транспортом не менее 1 м, при этом места пересечении должны находиться не ближе 3 м от стрелок, крестовин и мест присоединения к рельсам отсасывающих кабелей. Допускается уменьшение отмеченных выше расстояний при условии дополнительной защиты кабельных линий от механических повреждений, дополнительной изоляции теплопроводов и применения изолирующих блоков.

Перед прокладкой кабелей выполняется геодезическая разбивка траншеи в соответствии с проектом. При этом уточняются участки, где требуется защита линий от почвенной коррозии и блуждающих токов, места сближения и пересечения кабелей с другими подземными сооружениями. Рытье траншей для кабелей производится после окончания всех работ по сооружению других подземных коммуникаций и окончательной планировки территории в пределах трассы. При рытье траншей необходимо строго соблюдать вертикальные отметки дна траншей, привязку траншей к ориентирам и другие размеры траншеи. Земляные работы на трассе производятся, как правило, механизированным способом. Для рытья траншей в городских условиях используется одноковшовый экскаватор, вместимостью ковша 0,15 м³. Вскрытие усовершенствованных покрытий уличных проездов производится с помощью пневматических и электромолотков различных типов, а также прицепного механизма с цепью Бара; засыпка траншей осуществляется бульдозером. В условиях города достаточно часто земляные работы выполняются вручную лопатами.

При рытье траншеи материал верхнего уличного покрытия складывается на одну сторону траншеи на расстоянии не менее 1 м от ее края, грунт на другую сторону – на расстоянии не менее 0.5 м от края. Траншея на поворотах должна быть расширена для укладки кабелей с требуемым радиусом закругления.

Для защиты кабелей в местах пересечения и сближения с другими подземными сооружениями и на переходах через уличные проезды применяются, асбестоцементные трубы, которые закладываются при рытье траншеи. На пересечении линий с электрифицированным транспортом используются только асбестоцементные трубы. Внутренний диаметр трубы – не менее 1,5 наружного диаметра кабеля. Трубы укладываются прямолинейно по выровненному и утрамбованному дну траншеи с уклоном не менее 0,2 %, соединения асбестоцементных труб выполняются с помощью муфт и уплотняются. Допускается выполнить соединение с помощью манжет из листовой стали или пластмассы с заделкой места соединения цементным раствором. Одновременно с рытьем траншеи выполняются проходы для заводки кабелей в здания, туннели, для этого в фундаменте или стене сооружения пробиваются отверстия с последующей заделкой трубы для прохода кабеля. Концы всех труб после их прокладки временно закрываются деревянными заглушками.

Подготовка траншеи в местах пересечения с уличными проездами, надземными и подземными коммуникациями может производиться открытым или закрытым способом. В последнем случае подготовка перехода выполняется проколом или горизонтальным бурением. Прокол грунта для прохода кабелей без рытья открытой траншеи в настоящее время осуществляется продавливанием или с помощью пневмопробойника. Пневмопробойник ИП-4601 используется для прокола грунтов при длине прохода не более 20 м.

При подготовке траншеи вдоль ее длины, по бровке, производится раскладка бетонных плит или кирпича, а при необходимости – просеянного грунта для присыпки кабеля после его укладки. Перед прокладкой кабеля указанным грунтом присыпается дно траншеи на глубину 100 мм. Подготовленные участки траншеи в местах, где имеется движение людей и транспорта, ограждаются. Кроме того, вывешиваются предупреждающие плакаты, а в ночное время устанавливается сигнальное освещение.

Дополнительные меры предосторожности необходимо принимать при производстве земляных работ на трассе действующих линий, а также других подземных коммуникаций, расположенных на глубине прокладки кабелей. В таких случаях перед началом земляных работ необходимо проверить истинное положение уже проложенных кабелей и подземных коммуникаций по отношению к сооружаемой траншее. С этой целью в местах расположения указанных коммуникаций разрывают пробные шурфы на ширину лопаты поперек траншеи. Применение механизмов при производстве земляных работ на трассе действующих кабелей допустимо на такую глубину, когда до кабеля остается 300 – 400 мм. В дальнейшем разработка грунта должна производиться вручную (лопатами). В зимних условиях разработка грунта может быть связана с его предварительным нагревом.

Прокладка кабеля включает развозку барабанов вдоль трассы, подъем барабанов на домкраты и снятие обшивки, раскатку и укладку кабеля в траншею с пересечением при необходимости подземных коммуникаций, засыпку кабеля слоем 100 мм просеянной земли, укладку кирпича или плит и окончательную засыпку траншеи. Одновременно с развозкой кабельных барабанов производится установка по трассе необходимых механизмов и приспособлений: лебедок, линейных и угловых роликов, домкратов, приспособлении для тяжения кабеля, инструмента и т. п.

Расстановка барабанов на трассе должна учитывать длину кабеля на каждом барабане, маркировку верхних концов кабеля, направление раскатки кабеля. При протяженности трассы, превышающей оду строительную длину кабеля, внутренний конец одной строительной длины должен быть соединен с наружным концом другой строительной длины. Барабаны при этом расставляются таким образом, чтобы кабель при прокладке разматывался с верхней части барабана. Кроме того, при расстановке барабанов необходимо учитывать порядок чередования жил верхнего конца кабеля. По этой причине на барабане имеются значки «П» и «О» — прямой и обратный порядок чередования фаз. Прямой порядок предусматривает в поперечном сечении кабеля в направлении против часовой стрелки расположение жил в последовательности 1 – 2 – 3 (желтая, синяя или зеленая, красная окраска изоляции жил). Обратный порядок предусматривает чередование жил 1 – 3 – 2. Барабаны со знаком «П» или «О» обеспечивают последовательную раскатку кабеля, со знаком «П» и «О» – встречную.

Перед прокладкой производится внешний осмотр барабанов, вскрытие их обшивки, осмотр наружных витков кабеля с составлением соответствующего акта осмотра. При повреждении кабеля поврежденные места вырезаются с установкой капп на концы кабеля. Все барабаны должны иметь протоколы заводского испытания. Прокладка кабеля в зависимости от возможности передвижения механизмов, наличия пересечений кабеля с другими коммуникациями, поперечного крепления траншеи и других местных условий может производиться с использованием кабельного транспортера, автомашины, тяжения кабеля канатом с помощью приводной или ручной лебедки.

В городских условиях, с многочисленными поворотами трассы и ее пересечениями уличных проездов и различных коммуникаций, наибольшее применение имеет прокладка кабеля с помощью тяжения. В этом случае барабан с кабелем и лебедка устанавливаются на разных концах трассы. Раскатка кабеля вдоль траншеи осуществляется по роликам с помощью тяжения каната приводной или ручной лебедкой.

На прямых участках траншеи устанавливаются линейные ролики на расстоянии от 3 до 7 м друг от друга, на поворотах трассы – угловые ролики. Ролики закрепляются в траншее во избежание их смещения при протяжке кабеля. Канат лебедки разматывают по роликам вдоль траншеи, пропуская канат через встречные трубы на переходах трассы, и закрепляют к нему конец раскатываемого кабеля. При этом тяжение кабелей со свинцовой или пластмассовой оболочкой допускается только при креплении кабеля к канату за жилы. Крепление каната к кабелю при протяжке осуществляется с помощью зажима, проволочного чулка или непосредственно к жилам.

При раскатке кабеля рабочие расстанавливаются на трассе и у лебедки и барабана. Они наблюдают за раскаткой, притормаживают барабан при необходимости, вращают лебедку, следят за тяжением, за прохождением кабеля через трубы. При этом поддерживается видимая связь между руководителем работ и членами бригады, при необходимости предусматривается радио или телефонная связь.

После раскатки отсоединяют трос, кабель снимают с роликов и укладывают на дно траншеи змейкой с запасом 1 – 3 % его длины для компенсации опасных механических напряжений, возникающих в кабеле при смещении почвы и температурных деформациях. При прокладке в траншее нескольких кабелей их концы располагаются со сдвигом не менее 2 м, чтобы соединительные муфты линий не совпадали. Число соединительных муфт на 1 км новых линий должно быть не более: для трехжильных кабелей 1 – 10 кВ сечением 3x70 мм² – 4 шт., сечением от 3x95 до 3х240 мм² – 5 шт. Концы труб на переходах после прокладки кабелей уплотняются смоляной лентой или кабельной пряжей. Кабельные вводы в здание герметизируются.

При невозможности раскатки кабеля на полную длину допускается оставшийся конец кабеля размотать и положить вручную методом петли. При отрицательных температурах метод петли не применяется. После прокладки составляется исполнительная документация кабельной линии. После чего кабель присыпается слоем просеянной земли толщиной 100 мм, кабель покрывается кирпичом. Кирпич применяется для кабелей напряжением до 10 кВ. Кабели 1 кВ могут иметь защиту только на участках, где возможны механические повреждения в местах частых раскопок. Асфальтовые покрытия улиц рассматриваются, как места с редкими разрытиями. Примерный расход кирпича на 1 км трассы составляет при прокладке одного кабеля 420 шт., двух кабелей 830 шт. и трех кабелей 1200 шт.

После присыпки кабеля составляется акт на скрытые работы. Окончательная засыпка траншеи и котлованов производится после монтажа Соединительных муфт и испытания кабельной линии повышенным напряжением. Если привязка линии к постоянным сооружениям затруднена, через каждые 100 м вдоль трассы устанавливаются опознавательные знаки, к которым производится привязка линий.

Поиск по сайту: