Холянов В.С., Холянова О.М. Основы электроэнергетики - файл n1.doc

Холянов В.С., Холянова О.М. Основы электроэнергетики
скачать (5268 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc5268kb.19.11.2012 13:26скачать

n1.doc

1   2   3   4












С

Г



У

Ц
Усовершенствованный




А

О

А


Б, БЛ, Б, БН,

ПН, К, ШВ, ШПС


Без наружного покрова





Тип покрова

Оболочка свинцовая

То же алюминиевая

Изолированные жилы совместно

То же отдельно

Жила медная



То же, алюминиевая


Изоляция обыкновенная


То же, пропитанная нестекающим составом


Рис. 3.1. Обозначение типов кабелей с

бумажной изоляцией и вязкой пропиткой





П, ПС, ПВ, В, А

ББ

Г


ШВ

А



Шланг из поливинилхлоридного пластиката

Бронированный

Оболочка из полиэтилена, самозатухающего и вулканизированного полиэтилена, поливинилхлоридного пластиката, алюминия



Без наружного покрова

Жила медная


То же алюминиевая


Рис. 3.2. Обозначение типов кабелей с пластмассовой изоляцией









ПВ


П, ПУ, В, ВHR-LS


r, 2r

А


Продольная герметизация водоблокиру-ющими лентами, двойная герметизация







Оболочка из полиэтилена, из полиэтилена увели-ченной толщины, из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката, из ПВХ пластиката пониженной пожа-роопасности, LS-низкое дымо- и газовыделение








Изоляция из сшитого полиэтилена (СПЭ)


Жила медная


То же, алюминиевая


Рис. 3.3. Обозначение типов кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена
3.4. Конструкции силовых кабелей

3.4.1. Кабели с поясной изоляцией на напряжение 6(10) кВ
Основная масса силовых кабелей на напряжения до 10 кВ выпускается трёхжильными с секторными жилами, рис.3.4, так называемые кабели с поясной изоляцией. На рисунке показано, что каждая жила изолирована от другой специальной кабельной бумагой - 2, пропитанной массой, в состав которой входят масло и канифоль, а все жилы - от земли поясной изоляцией – 4, также из пропитанной бумаги. Для обеспечения герметичности кабеля на поясную изоляцию накладывают оболочку 5 без швов. От механических повреждений кабель защищают бронёй 7 из стальной ленты, а от химических воздействий покрывают асфальтированным джутом 8.

Рис. 3.4. Трёхжильный кабель с поясной изоляцией из пропитанной бумаги:

1 – жилы; 2 – изоляция жил; 3 – заполнитель; 4 – поясная изоляция;

5 – защитная оболочка; 6 – бумага, пропитанная компаундом;

7 – семиленточная броня; 8 - пропитанная кабельная пряжа

Такие кабели выпускаются с медными и алюминиевыми жилами сече-нием от 6 до 240 мм2. Алюминиевые жилы могут быть однопроволочными во всём диапазоне сечений, кроме того, в диапазоне 70-240 мм2 выпускаются такие кабели с многопроволочными уплотнёнными жилами. Медные жилы выпускаются в основном многопроволочными, однако в диапазоне сечений от 6 до 50 мм2 применяются также однопроволочные жилы. Используют медные жилы в тех случаях, когда это предусмотрено требованиями ПУЭ, например, во взрывоопасных зонах классов В-1 и В-1а.

Для изоляции жил применяют кабельную бумагу, пропитанную вязким составом, резину и пластмассу (поливинилхлорид и полиэтилен).

Для крутонаклоненных и вертикальных трасс, где возможно стекание пропиточного состава и как следствие ослабление изоляции жил кабеля в верхней части трассы и выпучивание оболочки на нижнем уровне, применяют кабели с обеднённой пропиткой бумажной изоляции или кабели с изоляцией, пропитанной нестекающей стекловидной массой на основе церезина. Для кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией жил перепады уровней трассы не ограничивают.

Промежутки между изолированными жилами заполняются жгутами из сульфатной бумаги. Электрическое поле в кабелях с поясной изоляцией имеет сложный вид. Силовые линии поля в некоторых областях сечения кабеля не перпендикулярны слоям бумаги, поэтому появляются тангенциальная состав-ляющая электрического поля в изоляции, что существенно ослабляет изоляцию в этих местах.

Выпускаемые в нашей стране кабели предназначены для работы в сетях с изолированной нейтралью. При этом в аварийном режиме напряжение между соседними поврежденными фазами будет равно напряжению между этими фазами и оболочкой и равно линейному напряжению сети. Действительно, при замыкании одной из фаз на оболочку в случае изолированной нейтрали последняя приобретает потенциал повреждённой фазы. Следовательно, чтобы в аварийном режиме обеспечить примерное равенство средних напряженностей электрического поля в фазной и поясной изоляции, необходимо выбрать их равной толщины. Однако с учетом того, что аварийные режимы работы кабе-лей носят кратковременный характер, допускается некоторое увеличение напряженности поля в изоляции кабелей при кратковременных повышениях напряжения. В отечественных кабелях толщина изоляции между фазами приблизительно на 36% больше толщины изоляции между жилами и оболочкой. Для рабочих же режимов средние напряженности электрического поля в фазной и поясной изоляции будут примерно одинаковыми, если толщина изоляции между жилами будет примерно на 70% больше, чем между жилой и оболочкой.

Для кабелей на напряжение 6 кВ толщина фазной изоляции составляет 2 мм, а толщина поясной – 0,95 мм, для кабелей на напряжение 10 кВ – соответственно 2,75 и 1,25 мм.

Оболочки кабелей изготовляют из свинца, алюминия, резины и пластмассы. Алюминиевые оболочки достаточно герметичны и механически более прочные по сравнению со свинцовыми. Алюминий имеет повышенную стойкость к вибрационным нагрузкам. Высокая электропроводность алюминия дает возможность использовать алюминиевые оболочки в качестве четвёртой жилы, что обеспечивает значительную экономию алюминия, изоляционных и защитных покровов. Однако кабели с алюминиевыми оболочками нельзя применять в условиях воздействия на них агрессивных сред.

Для предупреждения коррозии металлических кабельных оболочек и для их механической защиты, а также для механической защиты пластмассовых оболочек кабели имеют наружные антикоррозионные покровы, представ-ляющие собой чередующиеся слои битумного состава, бумажных или пласт-массовых лент, металлической брони. Элементами защитных покровов могут

также являться выпрессованные полиэтиленовый или поливинилхлоридный шланги.

В конструкции защитных покровов можно выделить следующие элемен-ты: подушка, броня и наружный покров.

Подушка защищает металлическую оболочку от коррозии, а также играет роль защиты оболочки от механических повреждений при наложении на кабель брони. Если в конструкции защитных покровов подушка не предусматривается, то в марке кабеля имеется буква «О».

Для защиты кабелей от механических повреждений используется стальная броня. Если на кабель накладывается броня из стальных лент, то в марке кабеля имеется буквенное обозначение Б. Броня из стальных оцинкованных круглых проволок обозначается буквой К, а из стальных оцинкованных плоских проволок - буквой П.

Наружный покров предназначен для защиты от коррозии стальной брони кабеля. Простейшая конструкция наружного покрова, не имеющая буквенного обозначения, представляет собой чередующиеся слои битумного состава или битума, пропитанной кабельной пряжи или стеклянной пряжи из штапе-лированного волокна. Если наружный покров накладывается на кабели, предназначенные для эксплуатации в помещениях или местах с повышенной пожароопасностью, то битумные слои заменяются специальным негорючим составом. Такие наружные покровы обозначаются буквой «Н».

Наиболее надежными являются наружные покровы типа полиэтиленового (Шп) или поливинилхлоридного (Шв) шланга.

Защитные покровы, не имеющие противокоррозионных слоёв, обозначаются буквой Г.

Например, кабель марки ААШВ имеет алюминиевую жилу, бумажную изоляцию, алюминиевую оболочку, защитный покров в виде поливинил-хлоридного шланга и наружный защитный покров.
3.4.2. Кабели с радиальным электрическим полем напряжением 35 кВ
С увеличением рабочего напряжения возрастают напряжённости элект-рического поля в изоляции кабеля, и при напряжениях больше 20 кВ значения тангенциальной составляющей напряженности поля в кабелях с поясной изоляцией близки к значениям, при которых возможен пробой изоляции. В связи с чем кабели на напряжения 20 и 35 кВ изготовляются либо в одножильном исполнении с круглыми алюминиевыми и медными жилами в свинцовой и алюминиевой оболочке, либо в трехжильном исполнении, при этом кабель скручивается из трёх круглых изолированных жил, каждая из которых имеет свинцовую оболочку, рис.3.5. В изоляции этих кабелей электрическое поле радиальное, при этом продольная составляющая напряжённости поля практически отсутствует, что позволяет изготовлять кабели с бумажной изоляцией, пропитанной вязким маслоканифольным составом.



Рис. 3.5. Трёхжильный кабель с отдельно освинцованными жилами для подводной прокладки: 1 – токопроводящая жила; 2 – экран из полупроводящей бумаги; 3 – бумажная изоляция; 4 – экран из полупроводящей бумаги; 5 - свинцовая оболочка; 6 – джутовое заполнение; 7 – проволочная броня; 8 - наружный защитный покров

Выпускаемые в нашей стране трехжильные кабели с радиальным электрическим полем (так называемые кабели с отдельно освинцованными жилами) имеют марки ОСБ, АОСБ и т.д. Кабель марки ОСБ имеет медную токопроводящую жилу, бумажную пропитанную изоляцию, отдельные свин-цовые оболочки, броню из стальных лент и наружный защитный покров.

Кабели с отдельно освинцованными жилами выпускаются только с круглыми медными и алюминиевыми жилами сечением 25-185 мм2 для напряжения 20 кВ и 120-150 мм2 для 35 кВ. Для кабелей типа ОСБ применяют в основном многопроволочные жилы, причём лучшие характеристики имеют кабели с уплотнёнными жилами. При уплотнении жил уменьшается их диаметр и сглаживается поверхность жилы. Для выравнивания электрического поля на поверхности жилы размещаются экраны из полупроводящей бумаги. Поверх изоляции также накладывается экран из полупроводящей бумаги либо из металлизированной полупроводящей бумаги, либо из полупроводящей бумаги, поверх которой размещается алюминиевая или медная фольга.

Толщина свинцовой оболочки в зависимости от сечения жилы находится в пределах 1,-2,8 мм. Алюминиевые оболочки для подобных кабелей из-за своей жёсткости не нашли. Отдельно освинцованные жилы скручиваются с заполнением промежутков между ними пропитанной кабельной пряжей или стеклопряжей. Снаружи скрученные жилы с заполнением обматывают тканевой лентой или кабельной пряжей, а затем на них накладывают защитные покровы.
3.4.3. Кабели для вертикальных прокладок
При прокладке кабелей с бумажной пропитанной изоляцией (БПИ) на трассах с большим перепадом уровней существует опасность стекания пропиточного состава в нижнюю часть трассы. Стекание состава происходит в основном по промежуткам между проволоками в скрученных многопро-волочных жилах, а также в зазоре между металлической оболочкой и изоляцией и в меньшей степени в самой бумажной изоляции. В верхних участках трассы таким образом уменьшается электрическая прочность кабеля вследствие возникновения воздушных зазоров в изоляции. В нижних участках трассы за счет повышенного давления пропиточного состава возможна разгерметизация кабеля. Поэтому кабели с БПИ обычной конструкции могут прокладываться на трассах с разностью уровней между высшей и низшей точками располо-жения кабелей не более 15-25 м.

Уменьшения эффекта стекания пропиточного состава можно добиться следующими мероприятиями: применением стопорных муфт при соединении строительных длин кабеля; уменьшением объема пропиточного состава в кабеле; увеличением вязкости пропиточного состава.

Стопорные муфты ограничивают перемещение пропиточного состава из одной секции кабельной линии в другую.

Значительно увеличивается допустимое значение разности уровней прокладки кабелей при использовании кабелей с обедненной пропитанной изоляцией. В таких кабелях после пропитки проводится технологическая операция «обеднения изоляции», при которой из кабеля удаляется пропи-точный состав, находящийся в жиле и в зазорах между бумажными лентами. Эти кабели могут прокладываться на трассах с разностью уровней 100 м, если кабель имеет свинцовую оболочку, ограничения на разность прокладки снимаются полностью, если кабель имеет алюминиевую оболочку. Кабели описанной конструкции выпускаются на напряжение не выше 6 кВ. В маркировке таких кабелей присутствует буква В, что указывает на возможность их применения для вертикальных прокладок, например, АСБ-В 3х120-1 – это трехжильный кабель с алюминиевыми жилами сечением 120 мм2, в свинцовой оболочке, бронированный, с обедненной пропитанной изоляцией, на напряже-ние 1 кВ.

Для прокладки на вертикальных и крутонаклонных трассах без ограни-чения разности уровней предназначена специальная группа кабелей с бумаж-ной изоляцией, пропитанной нестекающим составом - церезином. Такие кабели выпускаются на напряжения 6, 10 и 35 кВ в одножильном и трехжильном исполнении.

Марки кабелей с изоляцией, пропитанной нестекающим составом, начинаются с буквы Ц. Например, ЦОСБ 3х120-35 - это трехжильный кабель с отдельно освинцованными медными жилами, сечение жил 120 мм2, напряже-ние 35 кВ, бумажная изоляция, пропитанная нестекающим составом, брониро-ванный, с защитным покровом.


      1. Кабели на напряжение 110 кВ и выше


Кабельные линии 110 и 220 кВ в отечественной практике нашли при-менение при построении сети крупнейших городов, в схемах электроснабжения химических, нефтеперерабатывающих, металлургических, автомобильных и других промышленных предприятий, выдачи мощности электростанций, преодоления водных преград и в других случаях.

В мировой практике в 1970-80-е годы прошлого столетия использование кабелей 220 кВ и выше переменного и постоянного тока было связано преиму-щественно с преодолением водных преград (реки, проливы). В последние годы наряду с этим всё более широкое применение получают кабельные прокладки сверхвысокого напряжения (СВН) при организации глубоких вводов в цент-ральные районы крупнейших городов.

Кабели с бумажной изоляцией, пропитанной вязким маслоканифольным составом, имеют сравнительно невысокую электрическую прочность, что ограничивает их применение в сетях напряжением выше 35 кВ. Это объяс-няется наличием в изоляции воздушных включений, которые появляются в процессе эксплуатации кабельных линий.

В процессе эксплуатации кабель подвергается периодическому нагреванию и охлаждению (включение и отключение нагрузки). При нагревании все элементы кабеля (в том числе и пропитывающий состав) увеличиваются в объеме. После охлаждения оболочка кабеля вследствие остаточных деформаций не в состоянии оказывать давление на пропитывающий состав, необходимое для возвращения его в прежнее положение. В результате после нескольких циклов нагрева и охлаждения в кабеле появляются пустоты. Начинается ионизация пустот, сопровождающаяся повышением температуры изоляции в данном месте. Ионизация вызывает ускоренное старение изоляции.

Для увеличения электрической прочности бумажной пропитанной изоляции необходимо либо создать условия, исключающие появление в ней газовых включений, либо повысить электрическую прочность имеющихся пустот, например, путем увеличения в них давления или путем заполнения этих пустот газом, обладающим повышенной электрической прочностью.

Первая возможность реализована при создании так называемых маслонаполненных кабелей, вторая – при создании газонаполненных кабелей.

Маслонаполненные кабели низкого давления. Первые кабели на напряжение 110 кВ, появившиеся в 1923-1931 гг., были одножильными кабеля-ми маслонаполненного типа.

В маслонаполненных кабелях возможность образования газовых включе-ний при изготовлении и при эксплуатации исключается тем, что для пропитки их изоляции применяется маловязкое дегазированное масло, а сама технология пропитки исключает появление пустот в изоляции.

Давление масла в кабеле для обеспечения надежности его работы должно поддерживаться в определенных пределах. Для этого в конструкции кабеля предусматриваются маслопроводящие каналы, а вдоль кабельной линии устанавливаются специальные компенсаторы (баки питания и давления), которые принимают избыток масла при нагревании кабеля и отдают – при его охлаждении.

Токопроводящая жила маслонаполненного кабеля обычно имеет в центре канал, по которому происходит перемещение масла при изменении темпера-туры кабеля, рис. 3.6. Диаметр канала для кабелей на напряжения 110-220 кВ равен 12-14 мм; для кабелей на напряжение свыше 220 кВ – 18-20 мм. Канал внутри жилы образуется с помощью поддерживающей металлической плоской спирали 1, поверх которой накладываются повивы круглых проволок.

Токопроводящая жила 2, а также изоляция кабелей 4 экранируются полу-проводящей бумагой. Для экранирования можно использовать металлизи-рованную бумагу, медную или алюминиевую фольгу.

Изоляция маслонаполненных кабелей состоит из лент кабельной бумаги, пропитанных дегазированным минеральным или синтетическим маслом. Такая изоляция обладает целым рядом ценных свойств: высокая электрическая прочность, малые диэлектрические потери, высокие механические параметры.



Рис. 3.6. Одножильный маслонаполненный кабель: 1 – опорная металлическая спираль;2 – токоведущая жила; 3 – экран из полупроводящей бумаги; 4 - пропитанная бумажная изоляция; 5 – экран из металлизированной бумаги; 6 - свинцовая оболочка; 7 – вторая свинцовая оболочка;

8 – усиливающие ленты

Наличие у жилы и оболочки 6 кабеля экранов из полупроводящих бумаг, обладающих адсорбционными свойствами, способствует стабилизации элект-рических свойств изоляции.

Практика эксплуатации показала, что наиболее экономичными являются кабели с давлением масла, находящимся в пределах 0,024-0,29 МПа для кабе-лей в свинцовой оболочке и 0,024-0,5 МПа для кабелей в алюминиевой оболочке.

В нашей стране выпускаются маслонаполненные кабели низкого давления таких марок:

МНС – кабель маслонаполненный, низкого давления, в свинцовой оболочке с упрочающими и защитными покровами;

МНСК – то же, но защитные покровы включают слой оцинкованных круглых стальных проволок;

МНСШВ – то же, но защитные покровы выполнены в виде шланга из поливинилхлоридного пластиката и т.д.

Маслонаполненные кабели высокого давления (в стальных трубопро-водах). Эти кабели выпускаются на переменные напряжения 110, 220, 330 и 500 кВ, рис. 3.7.

Линия содержит три одножильных кабеля, затянутых в стальной трубопровод, который заполняется маслом под давление 1,5 МПа. Эти кабели имеют ряд преимуществ по сравнению с кабелями низкого давления. Во-первых, электрическая прочность таких кабелей выше, так как изоляция кабеля находится под более высоким давлением. Кроме того, для пропитки изоляции и для заполнения трубопровода применяется более вязкое масло, которое обеспечивает большую импульсную прочность кабелей.

Во-вторых, стальной трубопровод является надежной защитой кабеля от механических повреждений, благодаря чему кабельные линии высокого давления являются исключительно надежными.

Однако монтаж указанных линий несколько сложнее, а стоимость выше, чем монтаж и стоимость линий с одножильными маслонаполненными кабелями низкого давления.

Токопроводящие жилы кабелей 1 в стальном трубопроводе 4 с маслом под давлением имеют круглую форму и скручиваются из медных луженых проволок.

Изоляция кабеля 2 состоит из бумажных лент, пропитанных изоля-ционным маслом повышенной вязкости. Заполнение трубопровода про-изводится этим же маслом. Применение вязкого пропиточного масла облегчает монтаж кабельный линии, так как уменьшается вытекание его из изоляции полупроводящей бумаги. На изоляцию кабеля накладывается экран из лент полупроводящей бумаги, поверх которого размещаются медные перфори-рованные ленты для образования металлического экрана.



Рис. 3.7. Маслонаполненный кабель высокого давления:

1 - токоведущая жила; 2 – изоляция; 3 – оболочка кабеля;

4 – стальная труба; 5 – защитные покровы трубы
На место монтажа отдельные жилы кабеля доставляются в специальных герметичных контейнерах, заполненных маслом, либо во временной свинцовой оболочке.

Внутренняя поверхность трубопровода может тщательно очищаться до металлического блеска и покрываться лаком, что способствует сохранению стабильности электрических параметров масла.

В нашей стране выпускаются кабели в стальных трубах следующих марок:

МВДТ – маслонаполненный кабель высокого давления в свинцовой обо-лочке, снимаемой на месте прокладки при протягивании кабеля в трубопровод;

МВДТК – маслонаполненный кабель высокого давления в контейнере.

Такие кабели могут прокладываться в туннелях, в земле и под водой.

Затягивание кабелей в трубопровод происходит после прокладки трубопровода по трассе линии.

Газонаполненные кабели. Как говорилось выше, электрическая прочность кабеля может быть значительно увеличена, если повысить давление в газовых включениях, находящихся в изоляции.

Газонаполненные кабели устроены таким образом, что непосредственно в кабель подводится чистый сухой газ под давлением. Значение давления определяется особенностями конструкции кабеля и условиями прокладки и находится в пределах 0,7-3,0 МПа.

В зависимости от конструкции кабеля сжатый газ может либо поступать непосредственно в изоляцию кабеля (зазоры между лентами, пространство между проволоками внутри жилы), либо не иметь непосредственного соприкосновения с изоляцией, а передавать давление на изоляцию через специальную мембрану.

Для заполнения газонаполненных кабелей применяется осушенный, очи-щенный от примесей азот или его смеси с элегазом (элегаз –10%, азот – 90%).

На рис. 3.8 приводится конструкция кабеля в трубопроводе с газом под давлением. Эти кабели наряду с кабелями в трубопроводе с маслом под давлением весьма распространены в США, ФРГ, Японии.

Рис. 3.8. Газонаполненный кабель в стальном трубопроводе с газом под давлением: 1 – токопроводящая жила; 2 – бумажная изоляция;

3 – пластмассовая оболочка; 4 – трубопровод

Отдельные фазы кабеля 1 изолированы бумагой 2, пропитанной масло-канифольным составом, и покрыты сверху пластмассовой оболочкой 3. Трубо-провод 4 заполнен газом под давлением. Давление на изоляцию передается через пластмассовую оболочку, которая играет роль мембраны. Трубопровод 4 заполнен газом под давлением. Давление на изоляцию передается через пласт-массовую оболочку, которая играет роль мембраны.

Существуют разработки кабельных линий с газовой изоляцией, крио-резистивные кабельные линии с алюминиевыми жилами, охлаждаемыми жид-ким азотом, сверхпроводящие кабельные линии.
3.4.5. Силовые кабели с пластмассовой и резиновой изоляцией
Кабели с пластмассовой изоляцией. Типовая конструкция кабеля представлена на рис. 3.9.

Силовые кабели с пропитанной маслом бумажной изоляцией, обладая высокими электрическими параметрами и большой надежностью в эксплуатации, тем не менее, не лишены ряда существенных недостатков, а именно: технологический процесс их изготовления сложен и малопроизво-дителен; кабели изготовляются только в металлической оболочке, так как пропитанная бумага гигроскопична, что значительно удорожает и утяжеляет их конструкцию; кроме того, из-за стекания пропиточного состава в кабелях имеются ограничения при вертикальных прокладках.

Применение пластмасс для изоляции силовых кабелей позволяет значительно упростить технологию их изготовления. Пластмассовая изоляция может быть наложена на токопроводящие жилы методом выдавливания (экструзии) на червячных прессах. Этот процесс значительно более производителен, чем изолирование методом обмотки лентами. Кроме того, при этом отпадает необходимость сушки и пропитки изоляции. Применение пластмасс позволяет также облегчить конструкцию кабелей, упростить прокладку и монтаж, а также производить прокладку на трассах с большой разностью уровней. Преимущества кабелей с пластмассовой изоляцией особенно заметны при использовании их на высокие напряжения (110 кВ и выше) вместо кабелей маслонаполненного типа.

Основными материалами, применяемыми для замены пропитанной мас-лом бумажной изоляции, являются полиэтилен, поливинилхлорид и этилен-пропилен.

Наиболее пригодным материалом для изоляции кабелей является сшитый полиэтилен, т.е. полиэтилен, имеющий пространственную структуру молекул.

Электрические характеристики его находятся на уровне свойств термо-пластичного полиэтилена, а нагревостойкость выше.

Рис. 3.9. Конструкция фазы кабеля с пластмассовой изоляцией

на напряжения 10-35 кВ: 1 – жила; 2 – полупроводящий полиэтилен;

3 – полупроводящий полихлорвиниловый пластикат;4 – полиэтиленовая изоляция; 5 – полихлорвиниловая изоляция;6 – коллоидальный графит; 7 – экран из медной или алюминиевой ленты;8 – полихлорвиниловый шланг
Кабели выпускаются с медными и алюминиевыми токопроводящими жилами различных сечений от 1,5 до 240 мм2.

Кабели на напряжения 1-6 кВ выпускаются с двумя, тремя и четырьмя жилами круглой, секторной формы, на напряжения 10 и 35 кВ – только с круглыми жилами в одножильном исполнении - 1 на рис. 3.9.

Кабели на напряжение 6 кВ имеют экран только по изоляции, а кабели на напряжения 10 и 35 кВ имеют экран как по жиле – 2 и 3, так и по изоляции – 3. Экраны по жиле выполняются в виде слоя полупроводящей композиции на основе полиэтилена или поливинилхлорида.

Для защиты от влаги и механических повреждений кабели имеют шланг из поливинилхлорида или полиэтилена - 8, либо алюминиевую оболочку.

Кабели, предназначенные для прокладки в земле, имеют поверх пластмассовой или алюминиевой оболочки броню из стальных лент или круглых проволок и наружный антикоррозионный покров.

Маркировку кабелей с пластмассовой изоляцией см. рис. 3.2. Наиболее распространены марки кабелей с пластмассовой изоляцией: АВВБ, АВВГ, ВВБ, АПВБГ и т.д.

Силовые кабели с резиновой изоляцией. Силовые кабели с резиновой изоляцией предназначены для неподвижной прокладки в сетях переменного напряжения 660 В или постоянного напряжения 1, 3, 6 и 10 кВ.

Кабели имеют медные или алюминиевые токопроводящие жилы круглой формы сечением от 1 до 500 мм2. Изоляция выполняется из изоляционной рези-ны; поверх изолированных жил накладывается оболочка из свинца, поливинил-хлорида или шланговой резины. В случае необходимости кабели имеют упроч-няющие покровы, состоящие из двух стальных лент, и защитные покровы обычной конструкции.

Кабели на 660 В переменного напряжения (1000 В постоянного напря-жения) могут быть одно-, двух- или трехжильными.

Кабели на напряжения 3, 6, 10 кВ изготовляются только одножильными.

Силовые кабели с резиновой изоляцией маркируются по тому же принципу и теми же буквами, что и силовые кабели с бумажной изоляцией, с дополнением к марке буквы Р – резиновая изоляция и буквы Н – оболочка кабеля выполнена из маслостойкой найритовой резины.

Например, кабель марки СРГ имеет медную жилу, резиновую изоляцию

и свинцовую оболочку; кабель марки АВРБ имеет алюминиевую жилу, резиновую изоляцию и поливинилхлоридную оболочку, бронированную двумя стальными лентами с защитным наружным покровом.

Основным преимуществом кабелей с резиновой изоляцией является их гибкость, позволяющая при прокладке допускать меньшие радиусы изгибов. Однако по электрическим параметрам такие кабели значительно уступают силовым кабелям с пропитанной бумажной или пластмассовой изоляцией. Кроме того, изоляционные резины кабелей с течением времени теряют свои эластичные свойства; физико-механические и электрические параметры их снижаются из-за старения резины. Старение резины может происходить под воздействием различных факторов: высокая температура, наличие озона и т.д.

Как показывают исследования, причиной пробоя кабелей с резиновой изоляцией является разрушение резины озоном, возникающим в кабеле при ионизации воздушных включений. Поэтому для создания кабелей высокого напряжения необходимо применять полупроводящие экраны на жиле и изо-ляции, а также озоностойкие резины.
3.4.6. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена
Статистика неумолимо свидетельствует, что наиболее повреждаемыми являются силовые кабели с пропитанной бумажно-масляной изоляцией на напряжение до 10 кВ. Во многих странах шёл интенсивный поиск изоля-ционного материала на основе полимерных композиций, который обладал бы значительными преимуществами и мог бы заменить БПИ. Такой материал был получен на основе полиэтилена и получил название сшитый полиэтилен (СПЭ).

Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена призваны заменить морально устаревшие кабели с изоляцией, пропитанной маслоканифольным составом.

В большинстве промышленно развитых стран мира на напряжения от 10 до 500 кВ используются кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена. Особенно широко такие кабели используются на напряжение 10 кВ. В Японии их начали прокладывать уже в пятидесятых годах прошлого века.

В 90-е годы в работу были введены первые кабельные линии напряжением 500 кВ. С 1996 г. международный концерн АББ (Asea Brown Boveri) освоил производство кабелей с СПЭ-изоляцией в России на предприятии «АББ Москабель», где в настоящее время выпускаются кабели напряжением до 220 кВ включительно. Предприятие «Иркутсккабель» освоил выпуск кабелей с СПЭ-изоляцией напряжением до 35 кВ включительно.

На сегодняшний день кабели среднего напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена занимают 80-85 % рынка в США и Канаде, 95 % - в Германии и Дании, 100 % - в Японии, Финляндии, Швеции и Франции. В последнее время в России ведущие энергосистемы также ориентированы на использование кабелей среднего напряжении с изоляцией из СПЭ при прокладке новых кабельных линий и замене либо капитальном ремонте старых. Переход от кабелей с БПИ к кабелям с изоляцией из СПЭ, связан со всё возрастающими требованиями эксплуатирующих организаций к техническим параметрам кабелей. В этом отношении преимущества кабелей из СПЭ очевидны.

Перечислим некоторые из них:

- более высокая надёжность в эксплуатации (удельная повреждаемость на 2-3 порядка ниже, чем кабелей с бумажной изоляцией);

- низкие диэлектрические потери (коэффициент диэлектрических потерь 0,001 вместо 0,008);

- большая пропускная способность за счёт увеличения допустимой температуры нагрева жил: длительной (90о С вместо 70о С), при перегрузке (130о С вместо 90о С);

- меньшие расходы на реконструкцию и содержание кабельных линий;

- более высокий ток термической стойкости при коротком замыкании (250о С вместо 200о С);

- высокая стойкость к повреждениям;

- низкая допустимая температура при прокладке без предварительного подогрева (-20о С вместо 0о С);

- низкое влагопоглощение;

- меньший вес, диаметр и радиус изгиба, что облегчает прокладку на сложных трассах;

- возможность прокладки на трассах с неограниченной разностью уровней;

- более экологичный монтаж и эксплуатация (отсутствие свинца, масла, битума)

- более высокий срок службы (не менее 30 лет);

- большая строительная длина (до 2000-4000 м) при использовании однофазного кабеля.

Своими уникальными свойствами кабели с изоляцией из СПЭ обязаны применяемому изоляционному материалу. Полиэтилен в настоящее время является одним из наиболее применяемых изоляционных материалов при про-изводстве кабелей. Но изначально термопластичному полиэтилену присущи серьёзные недостатки, главным из которых является резкое ухудшение механи-ческих свойств при температурах, близких к температуре плавления. Решением этой проблемы стало применение сшитого полиэтилена.

Термин «сшивка» подразумевает обработку полиэтилена на молеку-лярном уровне. Поперечные связи, образующиеся в процессе сшивки между макромолекулами полиэтилена, создают трёхмерную структуру, которая и определяет высокие электрические и механические характеристики материала, меньшую гигроскопичность, больший диапазон рабочих температур.

Конструкция кабелей с изоляцией из СПЭ значительно отличается от традиционных кабелей с БПИ. Кабели выпускаются с многопроволочной круглой медной или алюминиевой жилой, а возможность различных типов оболочек и возможность герметизации позволяет использовать кабель как для прокладки в земле (траншее), так и для кабельных сооружений ( тоннели, гале-реи, эстакады), в блоках (трубах), в производственных помещениях (в кабель-ных каналах, по стенам) в том числе при групповой прокладке.

При прокладке в земле применяется оболочка из полиэтилена высокой плотности, обеспечивающая необходимую защиту кабеля от механических повреждений. Если необходима герметизация экрана, используется два разделительных слоя водоблокирующих лент под и поверх медного экрана.

Выпускаются кабели, предназначенные для прокладки на объектах с требованиями к пониженному дымогазовыделению (АЭС, метрополитены, крупные промышленные объекты, высотные здания и т.д.).

Конструкция кабеля напряжением 10 кВ с круглой многопроволоч-ной уплотнённой токопроводящей жилой приведена на рис. 3.10.

Рис. 3.10. Конструкция одножильного кабеля с изоляцией из СПЭ
Цифры на рис. 3.10 означают:

1. Круглая многопроволочная уплотнённая токопроводящая жила, материал:

– алюминий (А);

– медь.

2. Экран по жиле из экструдируемого полупроводящего сшитого полиэтилена.

3. Изоляция из сшитого полиэтилена (Пв).

4. Экран по изоляции из экструдируемого полупроводящего сшитого полиэтилена.

5. Слой из полупроводящей водоблокирующей ленты – для кабелей с

индексом «r», «2r».

6. Экран из медных проволок, скреплённых медной лентой. Сечение

экрана выбирается в зависимости от токов короткого замыкания.

7. Разделительный слой:

- для кабелей с индексом «2r» из водоблокирующей ленты.

8. Разделительный слой:

- для кабелей с индексом «2r» из алюмополимерной ленты;

- для кабелей с индексом Внr-LS категории А из слюдосодержащей ленты

9. Оболочка:

- из полиэтилена (П);

- из полиэтилена увеличенной толщины (Пу);

- из ПВХ пластиката (В);

- из ПВХ пластиката пониженной пожароопасности.

Конструкция трёхжильного кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена приведена на рис. 3.11.



Рис. 3.11. Конструкция трёхжильного кабеля с изоляцией из СПЭ
Цифры на рис. 3.11 означают:

1 - многопроволочная уплотнённая токопроводящая жила, алюми-ниевая или медная;

2 - внутренний экструдированный полупроводящий слой;

3 - изоляция из сшитого полиэтилена;

4 - внешний экструдированный полупроводящий слой;

5 - слой обмотки полупроводящим полотном;

6 - медный экран;

7 - экструдированная подушка;

8 - броня из двух стальных оцинкованных лент;

9 - наружная оболочка.

ОАО «Завод «Саранскабель» выпускает силовые кабели с изоляцией из СПЭ на напряжение 6, 10, 20, 35 кВ в оболочке из полиэтилена и ПВХ-пластиката сечением от 35 до 800 мм2 (алюминиевая жила), от 25 до 630 мм2 (медная жила).

СитиКабель напряжением 132 кВ. Это трёхжильный кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена в стальной трубе, рис. 3.12.



Рис. 3.12. СитиКабель напряжением 132 кВ

Цифры на рис. 3.12 означают:

1 – медная жила;

2 – изоляция из СПЭ;

3 – водоблокирующий слой;

4 – водозащитный слой из алюмополимерной ленты;

5 - полиэтиленовая оболочка;

6 – оболочка, скручивающая три жилы вместе;

7 – броня из плоской стальной проволоки;

8 – стальные трубы;

9 – полиэтиленовое покрытие.

В СитиКабеле объединены преимущества газонаполненных кабелей и кабелей с изоляцией из СПЭ. Кабель специально разработан для применения в городских кабельных сетях для повторной и новой прокладки. Основные конструкции были разработаны с учётом возможности использования уже существующих старых труб. Концепция СитиКабеля позволяет проводить дешёвую замену старых кабельных контуров и экономичный и безопасный монтаж кабельных сетей в многолюдных зонах.

Использование СитиКабеля обеспечивает:

- быструю и дешёвую замену кабелей за счёт протаскивания кабелей в уже существующие трубы;

- компактную и прочную трёхжильную конструкцию;

- эксплуатацию без дополнительного обслуживания;

- отсутствие загрязнения окружающей среды.

Кабели напряжением 110 и 220 кВ. В Германии выпускаются одножиль-ные кабели с изоляцией из СПЭ и медным проволочным экраном, герме-тизированные, с многопроволочной уплотнённой жилой. При сечении медных или алюминиевых жил от 240 до 1000 мм2 пропускная способность кабелей с медными жилами от 161 до 287 МВ*А, а алюминиевых – от 127 до 245 МВ*А. При сечении медных или алюминиевых жил от 1000 до 2500 мм2 их пропускная способность составляет от 377 до 536 МВ*А и от 298 до 458 МВ*А соответст-венно. На рис. 3.13 представлен кабель с СПЭ-изоляцией на напряжения 110, 220 кВ. Кабель состоит из: 1 – круглой многопроволочной медной или алюминиевой жилы, 2 – полупроводящего слоя по жиле; 3 – изоляции из сшитого полиэтилена; 4 – полупроводящего слоя по изоляции; 5 - полупроводящей ленты; 6 – экрана из медных проволок; 7 – медной ленты; 8 – полупроводящей ленты; 9 – оболочки из полиэтилена или ПВХ пластиката.



Рис. 3.13. Конструкция кабеля напряжением 110 и 220 кВ

с СПЭ-изоляцией
Металлический экран состоит из медных проволок и спирально наложенной поверх них медной ленты. Площадь сечения экрана выбирается по условию протекания токов короткого замыкания. Площадь сечения экрана выбирается по условию протекания токов короткого замыкания. Для обеспечения продольной герметизации в кабелях с индексом «r» используется слой водонабухающего материала. При контакте с водой этот слой разбухает и формирует продольный барьер, предотвращая, таким образом, распространение влаги при повреждении наружной оболочки. Кабели с индексом «2r» помимо продольной герметизации экрана, имеют оболочку из алюмополимерной ленты, сваренной с полиэтиленовой оболочкой.

Данная конструкция создаёт эффективный барьер, препятствующий проникновению паров воды, а наружная оболочка из чёрного полиэтилена служит как механическая защита.

В настоящее время во всём мире наблюдается существенный рост использования кабельных линий напряжением 110 кВ и выше. В основном они применяются при организации глубоких вводов в центральные районы крупнейших городов. В табл. 3.4 приведены данные о крупнейших кабельных объектах последних лет с СПЭ-кабелями. Конструкция кабелей на высокие и сверхвысокие напряжения отличается в основном толщиной изоляции и защитной оболочки. Кабельная жила изготовляется уплотнённой и герметизированной, а при сечении более 1000 мм2 – сегментированной для уменьшения поверхностного эффекта. Максимальная площадь жилы может составлять 2500 мм2.

Таблица 3.4. Крупнейшие кабельные объекты

Страна, наименование проекта

Число линий, напряжение, прокладка, число жил х сечение

Протяжённость, км (в однофаз-ном исчислении)

Годы осуществления

Китай, ГЭС Дачаошан пров. Юнань

2, 525 кВ, частично вертикально в шахте глубиной 145 м

2,5

2006

РФ, Бурейская ГЭС

2, 500 кВ, туннель с разницей высот 155 и 293 м




2004

Дания, Afrhus-Aaibord

2, 400 кВ, в грунте, 1 х 2000 мм2

84

2003-2004

США, Сан Хосе

2, 230 кВ, в грунте, 1 х 1267 мм2

57

2003

Великобритания, Лондон

2,420 кВ, в туннеле, 1 х 2500 мм2


60


2002-2005

Испания, Мадрид

2, 400 кВ, в туннеле, 1 х 2500 мм2

72

2001-2003

Германия, Берлин

2, 400 кВ, в глубоком туннеле

32

1997-1998

Дания, Копенгаген, Метрополитен


1, 420 кВ, 1 х 1600 мм2


66


1996-1997


3.5. Арматура для кабельных линий
Соединение отдельных строительных длин кабеля при прокладке кабель-ных линий, а также оконцевание кабелей в местах присоединения к источнику энергии или потребителю производится при помощи муфт (кабельной арматуры).

Кабельные муфты разделяют: по напряжению (до 1, 6, 10, 35 кВ), назна-чению (соединительная, стопорная, концевая), габариту (нормального габарита или малогабаритные), материалу (чугунная, свинцовая, эпоксидная), форме исполнения (У-образная, Т-образная и крестообразная), месту установки (для внутренней или наружной установки), количеству фаз (концевая трехфазная или четырехфазная).

Для изоляции муфт кабелей с бумажной изоляцией применяются предва-рительно пропитанные рулоны кабельной бумаги. Такая изоляция наклады-вается вручную на месте монтажа, при этом не исключено её увлажнение и попадание пыли.

В качестве литой изоляции для арматуры кабелей с пластмассовой изоляци-ей с успехом используются компаунды на основе полиэтилена, этиленпропи-лена.

Кроме литой пластмассовой изоляции, большое распространение получила изоляция, накладываемая в виде подмотки из пластмассовых лент. В ряде случаев такая изоляция оказывается более экономичной, чем изоляция из литых пластмассовых деталей.
3.5.1. Соединительные муфты
Соединительные муфты предназначены для соединения отдельных строи-тельных длин кабеля при сооружении линии. Разновидностью соединительных муфт можно считать ответвительные муфты.

При монтаже соединительной муфты на определенной длине кабеля снимаются защитные покровы, металлическая оболочка и экран по изоляции. Заводская изоляция частично удаляется.

После подготовки концов соединяемых кабелей производится соединение токопроводящих жил. Эта операция является очень ответственной.

Далее восстанавливается частично удаленная изоляция кабеля.

Электрическая прочность восстановленной изоляции обычно ниже, чем электрическая прочность заводской изоляции кабеля, поэтому толщина подмот-ки должна быть несколько больше, чем толщина изоляции кабеля.

После монтажа подмотки по её поверхности восстанавливается экран.

Если соединительная муфта имеет бумажную подмотку, то она размеща-

ется в металлическом корпусе. Для кабелей на напряжение 1 кВ корпус соеди-нительной муфты отливается из чугуна, рис.3.14.



Рис. 3.14. Чугунная соединительная муфта для кабелей напряжением до 1 кВ: 1- верхняя часть; 2- подмотка для смоляной ленты; 3 – нижняя часть муфты; 4 – фарфоровая распорка; 5 – крышка; 6 - болт крышки; 7 – стягивающий болт; 8 – провод заземления; 9 – наконечник; 10 – соединительная гильза
Соединительные муфты кабелей на напряжения 6 и 10 кВ заключаются в свинцовый корпус, который при прокладке в земле в свою очередь помещается в чугунный кожух или кожух из стеклопластиков для защиты от коррозии и механических повреждений, рис.3.15.

ЗАО «Термофит», г. Санкт-Петербург, наладил выпуск термоусаживаемых соединительных муфт ТЕРМОФИТ-10СТП для соединения трехжильных силовых кабелей с бумажной пропитанной изоляцией напряжением до 1 кВ, рис.3.16. Муфты устанавливаются в грунте, в туннелях, каналах и на открытом воздухе – на эстакадах, кабельных полках и др. Монтаж муфт основан на прогреве (термоусаживании) деталей из модифицированного полимера. Про-грев выполняется с помощью газовой горелки (предпочтительно пропанбута-новой), паяльной лампы или высокотемпературного фена. При достижении температуры 120-140ОС деталь сжимается по диаметру (усаживается) до кон-такта с изолируемой поверхностью. При остывании до температуры окружаю-щего воздуха новая форма детали сохраняется.

Предельно допустимая разность уровней кабелей до 25 м. Допускаемые температуры окружающего воздуха при эксплуатации муфты от –50 до +60ОС.


Рис. 3.15. Соединительная муфта в свинцовом корпусе для

кабелей на напряжение 6, 10 кВ:

1 – бандаж; 2 – заземляющий провод; 3 – корпус муфты;

4 – заливочное отверстие; 5 – изоляция кабеля; 6 – подмотка из бумажных лент; 7 – токопроводящая жила; 8 – соединительная гильза


Рис. 3.16. Термоусаживаемая соединительная муфта ТЕРМОФИТ-10СТП

на напряжения 6 и 10 кВ
Соединительные муфты кабелей на напряжение 35 кВ имеют латунный корпус, который при прокладке в земле помещается в общий чугунный, стальной кожух или кожух из стеклопластика, рис.3.17. Металлический корпус заливается битумной массой либо маслоканифольным заливочным компа-ундом.

На рис. 3.18 показана соединительная муфта в эпоксидном корпусе для кабелей на напряжения 6, 10 кВ. Эпоксидный корпус муфты отливается на заводе. На месте монтажа в нем на распорках размещаются кабели с соединенными жилами, и пространство между ними и корпусом заливается эпоксидным компаундом.

Для соединения кабелей с пластмассовой изоляцией наиболее хорошо себя зарекомендовали муфты с изоляцией из самосклеивающихся лент, рис. 3.19.


Рис. 3.17. Соединительная муфта для кабелей напряжением 35 кВ:

1 – экран конуса; 2 – конус; 3 – корпус; 4 – экран корпуса;

5 – место соединения




Рис. 3.18. Соединительная муфта в эпоксидном корпусе

на напряжения 6 и 10 кВ:

1 – корпус; 2 – распорка; 3 – подмотка; 4 – соединение жил; 5 – провод заземления; 6- проволочный бандаж; 7 – герметизирующая подмотка


Рис. 3.19. Соединительная муфта для кабелей с пластмассовой

изоляцией на напряжение 10 кВ:

1 – гильза соединительная; 2- адгезионный слой;

3 – изоляция из самосклеивающихся лент; 4 – полупроводящий экран;

5 – металлический экран; 6 – подмотка лентой из ПВХ-пластиката;

7 – наружный покров (термоусаживаемая трубка)

3.5.2.Стопорные муфты
Стопорные муфты устанавливаются на кабелях с бумажной пропитанной изоляцией (1-35 кВ) для предотвращения стекания пропиточного состава при прокладке кабелей по наклонным трассам. Расстояния между муфтами выбираются так, чтобы давление от вертикального столба пропиточной массы не нарушало герметичности муфт или оболочки кабеля.

Для кабелей на напряжения 1-10 кВ в качестве стопорных муфт могут использоваться эпоксидные соединительные муфты, для кабелей на напря-жение 35 кВ применяются специальные металлические стопорные муфты. На рис.3.20 представлена стопорная муфта с применением эпоксидной изоляции. Стопоры представляют собой медные или алюминиевые стержни, или эпок-сидные отливки, присоединенные к жилам кабеля при помощи соедини-тельных гильз. На стержни наматывается слой бакелитизированной бумаги. Стопоры вклеиваются в текстолитовую перегородку, разделяющую пропиточ-ную массу правой и левой части муфты.

Монолитные стержни, при помощи которых соединяются многопро-волочные жилы кабеля, не допускают перемещение пропиточного состава вдоль жилы, а текстолитовая перегородка вместе с намоткой бакелитизирован-ной бумаги препятствует его движению в пространстве между изоляцией и ее корпусом.



Рис. 3.20. Стопорная муфта с применением эпоксидной изоляции:

1 – стопор в виде эпоксидной заливки; 2 – соединительная гильза; 3 - экран
Места соединения жил со стопором изолируются бумажной подмоткой. Муфта помещается в металлический кожух и заливается составом, как и в соединительных муфтах.


      1. Концевые муфты и заделки


В начале и конце кабельной линии необходимо жилу кабеля соединить с соответствующими устройствами линии электропередачи. Для оконцевания кабелей вне помещений применяют кабельные муфты, а внутри помещений – концевые заделки.

Концевые муфты. Перед монтажом концевой муфты с конца кабеля на определенной длине снимаются защитные покровы и металлическая оболочка. Далее на жиле кабеля монтируется выводное устройство.

В местах обрыва экрана по изоляции кабеля в концевых муфтах раз-мещается дополнительная изоляция. Дополнительная изоляция в муфтах кабе-лей с бумажной пропитанной изоляцией выполняется вручную в виде под-мотки рулонами из предварительно пропитанной кабельной бумаги. В муфтах на напряжения 1-35 кВ бумажная подмотка с успехом заменяется литой эпок-сидной изоляцией.

В муфтах кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжения 1-10 кВ дополнительная изоляция накладывается на кабель в виде подмотки из самосклеивающихся лент, в муфтах на напряжение 35 кВ и выше используются детали из пластмассы или дополнительная изоляция из полиэтилена или этиленпропилена, которая накладывается на кабель методом экструзии.

Для защиты изоляции кабеля и дополнительной изоляции муфты от влаги и загрязнений конец кабеля с подмоткой помещается в фарфоровый изолятор.

Пространство между подмоткой и фарфоровым изолятором заполняется специальными изоляционными компаундами: битумными или маслоканифоль-ными составами (для муфт на напряжение до 35 кВ), кабельными маслами (для маслонаполненных кабелей). Концевые муфты кабелей с пластмассовой изоля-цией могут заполняться кремнийорганическими жидкостями и т.д.

На рис.3.21 показана трёхфазная концевая муфта для кабелей на напря-жения 6 и 10 кВ, а на рис.3.22 – концевая эпоксидная муфта для кабелей на напряжение 35 кВ.

Концевые заделки. Конструкции концевых муфт значительно упрощаются, если они применяются на класс напряжения до 10 кВ и расположены в закры-тых помещениях. В этих случаях для оконцевания кабелей применяются так называемые концевые заделки. На рис.3.23 показана конструкция термо-усаживаемой концевой муфты (заделки) внутренней установки ТЕРМОФИТ-10КВТП, выпускаемые ЗАО «ТЕРМОФИТ» г. Санкт-Петербурга. Заделки ТЕРМОФИТ –10КВТП предназначены для оконцевания трёхжильных силовых кабелей с бумажной пропитанной и пластмассовой изоляцией напряжением 6-10 кВ. Они предназначены для установки внутри помещений всех категорий влажности. При установке вышеназванной заделки на кабели с бумажной пропитанной изоляцией предельно допустимая разность уровней – 25 м. Допускаемая температура окружающего воздуха при монтаже и эксплуатации муфты от –50 до +60ОС. Монтаж основан на прогреве (термоусаживании) деталей из модифицированного полимера. Термоусаживание выполняется газо-вой горелкой или высокотемпературным феном. При достижении температуры 120-140ОС деталь сжимается по диаметру (усаживается) до контакта с изоли-руемой поверхностью. При остывании до температуры окружающего воздуха её новая форма сохраняется. Усаженные детали должны прилегать к элементам кабеля и не иметь морщин и складок.


Рис. 3.21. Трёхфазная концевая муфта наружной установки

для кабелей напряжение 6 и 10 кВ:

1 – свинцовая манжета; 2 – изолятор; 3 – наконечник;

4 – головка контакта; 5 – медный колпачок; 6 – латунное полукольцо;

7 – корпус; 8 – заземляющий провод; 9 - конус



Рис. 3.22. Концевая эпоксидная муфта для кабелей напряжением 35 кВ:

1 – контактный наконечник; 2 – крышка; 3 – изолятор; 4 – конус; 5 – изолятор; 6 – фланец; 7 – подмотка стекловатой; 8 – заливка эпоксидным компаундом


Рис. 3.23. Термоусаживаемая концевая заделка внутренней установки ТЕРМОФИТ-1-КВТП для кабелей напряжением 6-10 кВ


3.6. Способы прокладки кабелей
Способ прокладки кабелей в микрорайонах городов и для межцеховых линий промышленных предприятий (земляная траншея или кабельные соору-жения: туннели, эстакады, блоки, каналы, галереи) определяется многими усло-виями, среди которых особое значение имеют: количество и ответственность кабелей; планировочные условия, в частности плотность наземного и подзем-ного генплана; условия среды, в том числе загрязнённость воздуха, загазо-ванность воздуха и почвы, агрессивность среды, наличие в почве блуждающих токов; рекомендации по эксплуатации.

Наибольшее распространение на территории городов получила прокладка кабелей в траншеях, а на территории промышленных предприятий – в кабель-ных сооружениях. Это объясняется недостаточной надежностью траншейной прокладки в условиях промышленной площадки, а также большой полосой отчуждения. Действительно, в кабельном сооружении, например в туннеле или кабельной эстакаде, занимающих в генплане предприятия полосу 3 м, разме-щается 50-60 кабелей; прокладка такого же количества кабелей в траншее потребовала бы полосы 10-12 м.

Рассмотрим некоторые способы прокладки кабельных линий.

3.6.1. Прокладка кабелей в траншеях

Этот способ прокладки из-за простоты и экономичности имеет довольно большое распространение. В одной траншее ПУЭ разрешает прокладку не более шести силовых кабелей с расстоянием между ними в свету 100 мм для кабелей напряжением до 10 кВ и не менее 250 мм - для кабелей напряжением 35 кВ. Дальнейшее увеличение количества кабелей резко снижает пропускную способность кабелей из-за их взаимного теплового влияние. При большем числе силовых кабелей они могут быть проложены в той же траншее, но с расстоянием между группами кабелей не менее 0,5 м или же в другой траншее при расстоянии между траншеями не менее 1 м. Взаиморезервируемые кабели, питающие установки 1 категории надёжности электроснабжения, должны про-кладываться в раздельных траншеях. Кабели в траншее прокладываются «змей-кой» для компенсации температурных деформаций и из-за возможных смеще-ний почвы.

Кабели напряжением до 10 кВ прокладывают в траншеях глубиной 0,8 м, напряжением 35 кВ – 1 м, при пересечении улиц и площадей независимо от напряжения – 1 м от планировочной отметки и выполняются в блоках или трубах. Для кабелей напряжением 110-220 кВ глубина траншеи не менее 1,5 м. Прокладка кабельных линий 6-10 кВ по пахотным землям должна проводиться на глубине не менее 1-1,2 м, при этом полоса земли над трассой может быть занята под посевы.

Дно траншеи подсыпают просеянной землей или песком при толщине слоя подсыпки 100 мм.

Защита электрических силовых кабелей от механических повреждений выполняется железобетонными плитами для кабелей 35 кВ на всем протя-жении, а для кабелей до 10 кВ – кирпичом или плитами, при этом кабели напря-жением выше 1000 В защищают на всем протяжении, кабели до 1000 В – лишь в местах частых раскопок, рис.3.24.

Засыпку траншеи производят землей, вырытой из траншеи, но без камней, шлака, извести и другого строительного мусора.

В городах и поселках одиночные кабельные линии следует, как правило, прокладывать в земле (в траншеях) по непроезжей части улиц (под тротуа-рами), по дворам и техническим полосам в виде газонов.

При прокладке кабельных линий в зоне зеленых насаждений расстояние от кабелей до стволов деревьев должно быть, как правило, не менее 2 м.

При прокладке кабельных линий параллельно с трамвайными путями расстояние от кабеля до оси трамвайного пути должно быть не менее 2,75 м.


Рис. 3.24. Прокладка кабельных линий на 6-10 кВ при разном количестве кабелей: а) одного; б) двух; в) трёх; г) четырёх

Особенности прокладки в земле кабелей в алюминиевой оболочке. Для прокладки в земле широкое применение имеют кабели с алюминиевой оболоч-кой марки ААБ, которые дешевле кабелей в свинцовой оболочке и экономят дефицитный свинец. При выборе кабелей марки ААБ для прокладки в земле должны учитываться следующие обстоятельства, обусловленные решением Минэнерго: запрещена прокладка кабелей марки ААБ в затапливаемых каналах и туннелях, на трассах с грунтами, имеющими высокую степень коррозионной активности к алюминию. В этих условиях рекомендуют прокладку кабелей в алюминиевой оболочке, имеющей антикоррозионное покрытие, например марки ААБ2Л (поверх брони наложены два слоя поливинилхлоридной ленты).

Допускается применение небронированных кабелей марки ААШВ в алю-миниевой оболочке, защищенной поливинилхлоридным шлангом при перечис-ленных ниже условиях: при подсыпке, засыпке и трамбовке траншей грунт не должен содержать щебня, шлака, битого стекла. В грунте нет тех включений, которые в незначительных количествах допустимы для бронированных кабелей, но могут вызвать повреждение защитного шланга кабеля марки ААШВ и создать возможность последующего местного разрушения алюминиевой оболочки. При раскопках не допускают применения металлического инструмента (ломов, кирок и т.п.); для прохождения кабелей марки ААШВ через стены применять отрезки пластмассовых труб.

3.6.2. Прокладка кабелей в блоках

Прокладка кабелей в блоках представляет собой одну из старых, апро-бированных опытом эксплуатации систем канализации электроэнергии на промышленных предприятиях. Кроме того, прокладывать кабели в блоках рекомендуется при пересечении с железными и автомобильными дорогами, при прокладке кабельных линий в агрессивных по отношению к оболочке кабелей грунтах, при необходимости защиты кабелей от блуждающих токов.

Определение допустимых длительных токов Iб для кабелей, проклады-ваемых в блоках, методически отличается от выбора токов для кабелей, про-кладываемых в траншее или в воздухе. Таблично задаётся Iо – длительный допустимый ток для кабелей 10 кВ с медными или алюминиевыми жилами. На рис. 3.25 приведена рабочая конфигурация блока, размеры которого (диаметр отверстия 100 мм и расстояние по осям между двумя отверстиями l = 150 мм) определяют Iо. Уменьшение отверстия канала ведёт к снижению допустимого тока по условиям охлаждения. Для защиты кабелей от блуждающих токов их помещают в асбоцементные трубы, что видно из рисунка.

В местах изменения направления трассы или глубины заложения блоков, а также на прямолинейных участках большой длины выполняют кабельные колодцы. Число колодцев на прямых участках должно быть минимальным.



Рис. 3.25. Рабочая конструкция блоков

Блоки укладывают в земле на глубине не менее 0,7 м от поверхности земли (планировочной отметки) до верха блока, а при пересечении проездов и железных дорог – не менее 1 м.

Блочная прокладка требует для своего выполнения минимальной площади; надежна в механическом отношении и в отношении огнестойкости, в частности она может применяться в местах, где возможен разлив горячего металла; по-зволяет проложить кабели в грунтах с особой степенью агрессивности, а также в районах с интенсивными блуждающими токами.

Для прокладки в блочной канализации применяются кабели с оголенной усиленной свинцовой оболочкой марки СГ, АСГ, а также кабели с голой поливинилхлоридной оболочкой марок ВВГ, АВВГ, ВРГ, АВРГ. На коротких участках длиной до 50 м допустима прокладка бронированных кабеле без джутового покрова с промывкой брони бензином и покраской её битумным лаком.

Перед вводом кабеля в блок его смазывают солидолом для облегчения протяжки. Соединительные муфты кабелей блочной канализации устанавли-вают в колодцах.

Сравнительно высокая стоимость блочной прокладки и необходимость применения кабелей с дефицитной свинцовой оболочкой ухудшают технико-экономические показатели этого вида прокладки и ограничивают область её применения.

3.6.3. Прокладка кабелей в каналах
Данный вид прокладки рекомендуется применять при числе кабелей в потоке 25-30. По своим параметрам и экономическим показателям кабельный канал, рис.3.26, сопоставим в определенной степени со специальной кабельной эстакадой. Кабельные каналы изготовляют из унифицированных сборных железобетонных элементов с перекрытиями, из унифицированных железо-бетонных стеновых плит с основаниями и перекрытиями из монолитного железобетона, а также кирпича. В производственных помещениях каналы перекрывают плитами на уровне пола. При прохождении вне зданий на неохраняемых территориях каналы прокладывают под землёй на глубине не менее 300 мм в зависимости от нагрузок, которые могут возникнуть на трассе. Если территория охраняется, то применяют полуподземные каналы с естест-венной или искусственной вентиляцией.

При проектировании и последующем сооружении каналов принимают меры, предотвращающие попадание в них технологических и ливневых вод (гидроизоляция и др.). Полы в каналах выполняют с уклоном не менее 0,1% в сторону водосборника.

Кабели в каналах прокладывают на конструкциях различного исполнения, возможно также и по дну канала. Число кабелей в канале может колебаться в широких пределах и зависит от диаметров кабелей и марки типового канала. В каналах максимальных размеров можно проложить до 50-60 силовых кабелей. При необходимости прокладки большого числа кабелей возможно применение сдвоенных или трёхстенных каналов, но при этом усложняется выполнение ответвлений к отдельным потребителям.



Рис. 3.26. Прокладка кабелей в каналах: 1 – кабели выше 1000 В;

2 – соединительные муфты; 3 - кабели до 1000 В; 4 – кабели контрольные;

5 – кабели связи; 6 – кабельные конструкции; 7 – огнестойкие перегородки
Способ прокладки кабелей в каналах позволяет обеспечить осмотры и ремонты кабельных линий в процессе эксплуатации, а также прокладку нового или замену действующего кабеля без производства земляных работ. Кроме того, при прокладке кабелей в каналах обеспечивается надёжная защита от механических повреждений.

На участках, где могут быть пролиты расплавленный металл, жидкости с высокой температурой или вещества, разрушающе действующие на оболочки кабелей, сооружение кабельных каналов не разрешается. Кабельные каналы вне зданий, где это необходимо по соображениям охраны, должны быть засыпаны поверх съёмных плит землёй с толщиной слоя 300 мм и более. На ограждённых территориях, доступных только для обслуживающего персонала, например на подстанциях, засыпка кабельных каналов поверх съёмных плит не разрешается.

В электромашинных помещениях каналы можно перекрывать рифлёным железом, а в помещениях щитов управления с паркетными полами – деревянными щитами с паркетом.

Засыпка силовых кабелей, проложенных в каналах, запрещается.

Кабельные каналы следует рассчитывать с учётом возможности дополнительной прокладки кабелей не менее 10 % от проложенных.

Для прокладки в каналах применяют кабели с оболочками, не распространяющими горение. Расположение кабелей и их крепление на конструкциях в зависимости от их напряжения, сечения и типа, а также выполнение горизонтальных асбоцементных перегородок и установка соединительных муфт такие же, как и в туннелях. Установка кабельных конструкций, расстояния между ними такие же, как и при установке в туннеле.

3.6.4. Прокладка кабелей на эстакадах и галереях
В ряде отраслей промышленности (химической, нефтехимической, метал-лургической) прокладка кабелей на эстакадах и в галереях является основным способом межцеховой канализации электроэнергии. Этот вид прокладки позволяет избежать непосредственного пересечения кабелями подземных коммуникаций, неблагоприятных грунтовых условий, почвенной коррозии и воздействия блуждающих токов и т.п.

Кабели прокладываются как на специальных кабельных эстакадах и гале-реях, рис.3.27, так и на совмещенных с технологическими трубопроводами. При совмещённой прокладке трубопроводов и кабелей эстакады должны иметь индивидуальное исполнением. Непроходные эстакады применяют для про-кладки до 16, 24 и 40 кабелей с пролётами между опорами 6 м, а для прокладки 24 и 48 кабелей – пролёт 12 м.


Рис. 3.27. Прокладка кабелей в надземных сооружениях: а – эстакада

проходная железобетонная; б- эстакада проходная металлическая; в – галерея односторонняя; г – галерея двусторонняя металлическая; 1- железобетонное основание;2 – железобетонная колонна; 3 – кабели; 4 – кабельная конструкция; 5 – железобетонная балка; 6 – солнцезащитный козырёк; 7 – съёмные защитные панели; 8 – стационарные солнцезащитные панели; 9 – металлический настил; 10 – металлическая траверса; 11 – основная траверса; 12 – металлическая колонна; 13 – железобетонная траверса 14 – основные несущие

железобетонные балки; 15 – профиль стальной

Для удобства монтажа и эксплуатации эстакады и галереи желательно выполнять проходного типа с мостиками обслуживания, которые должны иметь входы с лестницами. Высота эстакады (от низа покрытия до пола) должна составлять не менее 2,1 м; ширина прохода для обслуживающего персонала не менее 1 м.

Из всех кабельных сооружений эстакады и галереи наиболее безопасны в пожарном отношении.

Рассматриваемая система прокладки кабелей по сравнению с другими системами обладает рядом преимуществ, среди которых следует отметить следующие: доступность внешнего осмотра кабелей; удобство ремонта; отсутствие причин для механического повреждения кабелей, а также естест-венная вентиляция кабелей.

Для прокладки по эстакадам применяют бронированные кабели без джутового покрова с покрытием брони антикоррозионным составом или с наружным защитным покровом из негорючих материалов. При прокладке по эстакадам небронированных кабелей марки ААШВ следует учитывать высокую продольную жесткость этих кабелей. Имели место случаи самовыброса с кабельных конструкций кабеля ААШВ в летнее время, проложенного в зимних условиях без учета запаса (змейки) на температурное удлинение.


      1. Прокладка кабелей в туннелях и коллекторах


Прокладка кабелей в туннелях обычно выполняется на территории энерго-ёмких промышленных предприятий, тепловых и гидроэлектростанций. Этот тип канализации энергии определяют чрезвычайная плотность надземного генплана и большие потоки кабелей. Сооружение кабельных туннелей является дорогостоящим и применяется при числе кабелей больше 20, когда другие способы прокладки в данных условиях неприменимы.

Туннели сооружаются из сборного железобетона, реже из монолитного армированного бетона. Глубина заложения туннелей (от уровня пола до верха перекрытия) принимается 0,5-1,5 м, иногда при необходимости до 2 м и более.

Кабельные туннели, рис. 3.28, и коллекторы, рис. 3.29, рекомендуется со-оружать в городах и на предприятиях с уплотнённой застройкой территории или при большом насыщении территории подземными инженерными комму-никациями, а также на территориях больших металлургических, машиностро-ительных и других предприятий. Кабельные туннели сооружают, как правило, при числе прокладываемых кабелей более 20. Туннели обычно выполняют роль магистральных.

Кабельные туннели прямоугольного сечения предназначены для дву-сторонней и односторонней укладки кабелей и бывают проходного и полу-проходного исполнений. При большом числе кабелей туннели и коллекторы прямоугольного сечения могут быть трёхстенными (сдвоенными).



Рис. 3.28. Размещение кабелей в проходных туннелях с двусторонним

и односторонним расположением полок прямоугольного сечения:

1 – блок туннеля; 2 – стойка; 3 - полка; 4 – подвеска; 5 – перегородка огнестойкая; 6 – лоток сварной; 7 – зона пожароизвещателей и

трубопроводов механизированной уборки пыли и пожаротушения;

8 – светильник; 9,10 – силовые кабели выше 1 кВ (9) и до 1 кВ (10);

11 – контрольные кабели; 12 – муфта соединительная в защитном кожухе; 13 – полка для укладки соединительных муфт
Протяжённые кабельные туннели и коллекторы разделяют по длине огнестойкими перегородками на отсеки длиной не более 150 м с устройством в них дверей.

Силовые кабели напряжением до 1 кВ следует прокладывать под кабе-лями напряжением выше 1 кВ и разделять их горизонтальной перегородкой.

Применение в кабельных туннелях небронированных кабелей с полиэ-тиленовой оболочкой по условиям пожарной безопасности запрещается.

Кабели в туннелях прокладываются по устанавливаемым опорным конс-трукциям заводского изготовления.

Соединительные муфты силовых кабелей должны быть заключены в защитные кожухи из стали толщиной 5 мм; применяют кабели бронированные без джутового покрова или с оболочками, не подверженными горению.


Рис. 3.29. Размещение кабелей в коллекторах круглого сечения

      1. 1   2   3   4


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации