Кабели с пластмассовой изоляцией

В начале 80-х годов XX в. в нашей стране был начат серийный выпуск одножильных кабелей ПО кВ с изоляцией из вулканизированного поли­этилена в полиэтиленовой или поливинилхлоридной оболочке с сече­ниями алюминиевых жил 350, 500 и 625 мм². Токопроводящие жилы с сечениями 350 и 500 мм² выполнены сплошными (однопроволочными) из мягкого алюминия. Жила сечением 625 мм² имеет комбинированную кон­струкцию, состоящую из внутреннего многопроволочного сердечника с сечением 400 мм² и внешнего выпрессованного алюминиевого слоя толщиной 2,7 мм, который имеет сечение 225 мм² и наружный диаметр 31,4 мм. При этом наружный диаметр кабеля по оболочке составляет 66 мм, в то время как маслонаполненный кабель ПО кВ марки МНАгШву с тем же сечением жилы имеет наружный диаметр 77,2 мм, а марки МНСК — 107,6 мм [10.20]. Толщина слоя изоляции из вулканизированного полиэтилена составляет 11,4 мм. В отличие от МНК вместо металличе­ской бесшовной оболочки поверх изоляции имеется экран из гофрирован­ной медной ленты толщиной 0,25 мм, обеспечивающий радиальность электрического поля в изоляции. Защитная оболочка из полиэтилена в кабеле марки АПвП имеет толщину 2,8 мм.

Совершенствование технологии изготовления, применение материа­лов с улучшенными свойствами и накопление опыта эксплуатации кабе­лей с пластмассовой изоляцией в зарубежных странах привело к тому, что такие кабели все шире используются не только в распределительных, по и в питающих сетях ПО-—400 (500) кВ. В целесообразности дальнейшего повышения номинального напряжения специалисты по кабельной технике в настоящее время сомневаются прежде всего с позиций возмож­ности обеспечения требуемой степени надежности электроснабжения. Однако исследования в этой области не прекращаются с целью создания конструкций, не уступающих по показателям надежности маслонаполненным кабелям.

Основные сведения о сооружении кабельных линий

Общие положения

Как и любой энергетический объект, кабельная линия высокого напря­жения проектируется и сооружается на основе технико-экономического обоснования выбранного варианта. При этом должны учитываться дина­мика роста нагрузки и развитие сети, ответственность и назначение линии, характер трассы, способ прокладки, тип конструкции кабеля и т.п. [10.2].

При выборе трассы кабельной линии необходимо стремиться, с одной стороны, к наименьшему расходу кабеля, а с другой стороны, к обеспече­нию его защиты от механических повреждений, коррозии, вибрации, перегрева и т.п. Рекомендуется избегать перекрещивания кабелей между собой, с трубопроводами и другими коммуникациями. При выборе трассы маслонаполненной кабельной линии низкого давления особо важен учет рельефа местности с точки зрения обеспечения возможности наиболее рационального размещения баков давления.

Над подземными кабельными линиями в соответствии с действующими «Правилами охраны электрических сетей» должны предусматриваться охранные зоны. Размер этой зоны для линий напряжением свыше 1 кВ определяется числом параллельно проложенных в траншее кабелей, и к рас­стоянию между крайними кабелями добавляется по 1 м с каждой стороны.

Каждой кабельной линии присваивается номер или наименование. Если линия имеет несколько параллельных цепей (кабелей), то каждая цепь в добавление к общему номеру линии маркируется буквой А, Б, В и т.д. Открыто проложенные кабели и все кабельные муфты снабжаются опознавательными бирками. На бирках кабелей и концевых муфт указы­ваются марка, номинальное напряжение, сечение жилы, номер или наименование линии, на бирках соединительных и стопорных муфт — номер муфты и дата монтажа.

Кабельные линии должны прокладываться таким образом, чтобы исключить возникновение опасных механических напряжений и повреж­дений. С этой целью, во-первых, кабели должны быть уложены в траншее с запасом по длине, достаточным для компенсации возможных смещений почвы и температурных деформаций кабелей. Такой запас обеспечива­ется змеевидной (волнообразной) укладкой кабелей по дну траншеи. При горизонтальной прокладке по конструкциям, стенам, перекрытиям кабели должны быть жестко закреплены в конечных точках, непосредственно у концевых заделок, с обеих сторон изгибов и у соединительных и сто­порных муфт при помощи крепежной арматуры.

Если кабели прокладываются вертикально, их закрепляют с таким рас­четом, чтобы предотвратить деформацию оболочек и исключить наруше­ние соединений жил в муфтах под действием собственного веса кабеля. В тех местах, где возможны механические повреждения открыто проло­женных кабелей (при передвижении автотранспорта, механизмов и гру­зов), и в местах, доступных для посторонних лиц, кабели должны защи­щаться по высоте на 2 м от уровня пола или земли и на 0,3 м в земле. На тепловых электростанциях и промышленных предприятиях необхо­димо прокладывать кабели на таком расстоянии от нагретых поверхно­стей, чтобы предотвратить их недопустимый дополнительный нагрев. В местах установок задвижек и фланцевых соединений, где возможен про­рыв веществ, имеющих высокую температуру, должна предусматриваться специальная защита кабелей.

Наименьший допустимый радиус внутренней кривой изгиба жилы кабеля R_изг.ж. в местах изменения направления трассы нормируется по отношению к наружному диаметру кабеля D_BH. Так, для одножильных кабелей в свинцовой оболочке и многожильных в алюминиевой (с бумаж­ной изоляцией, бронированных и небронированных) должно соблюдаться условие а для многожильных кабелей в свинцовой обо­лочке — условие .

При выполнении кабельных заделок нормируется кратность радиуса внутренней кривой изгиба жилы R_изг.ж по отношению к ее диаметру в завод­ской изоляции d_из. Для указанных выше типов кабелей наименьшие допустимые кратности в этом случае составляют .

Согласно ГОСТ 16441—78, радиус внутренней кривой изгиба маслонаполненного кабеля должен быть не менее значений, указанных ниже:

кабель низкого давления в свинцовой или гофрированной алюминие­вой оболочке — ;

то же, в гладкой алюминиевой оболочке — ;

кабель высокого давления при изгибании трех фаз — ;

то же, при изгибании одной фазы -- , где — наружный диаметр свинцовой или гладкой алюминиевой обо­лочки, или наружный диаметр по выступам гофрированной алюминиевой оболочки, или диаметр по проволокам скольжения; — внешний диа­метр жилы.

При сооружении маслонаполненных кабельных линий высокого давле­ния радиус изгиба стального трубопровода на участке между двумя муф­тами не должен быть менее 8 м, а радиус изгиба медных разветвительных труб — 2м.

Кабельные линии номинального напряжения 1 кВ и выше с металли­ческими оболочками или броней, а также металлоконструкции, по кото­рым они проложены, должны быть заземлены. При этом оболочка и броня должны быть соединены гибким медным проводом между собой и с корпусами муфт (концевых, соединительных и др.). У кабелей напряже­нием 6 кВ и выше с алюминиевыми оболочками заземление оболочки и брони должно выполняться отдельными проводниками.

Способы прокладки

Способ прокладки кабельной линии высокого напряжения в значи­тельной мере определяет ее технико-экономические показатели. В связи с этим выбор наиболее рационального способа прокладки необходимо производить с учетом таких факторов, как число кабелей, идущих в одном направлении, тип грунта, характер трассы (наличие пересечений с другими коммуникациями, тип объекта, по территории которого должна прокладываться линия, и другие местные условия).

Наиболее дешевым способом является прокладка в земляных тран­шеях. Наряду с ним в ряде случаев используется прокладка в кабельных сооружениях — надземных (эстакады, галереи), подземных проходных (коллекторы, туннели, шахты, этажи или подвалы зданий, кабельные камеры) или подземных непроходных (сборные или лотковые каналы, железобетонные блоки, асбоцементные или керамические трубы, двой­ные полы) [10.2]. В качестве примера на рис. 10.29 представлены разрезы наиболее крупных кабельных сооружений — коллектора и туннеля.

Согласно «Правилам устройства электроустановок» [10.6], при выборе способов прокладки силовых кабельных линий напряжением до 35 кВ включительно учитываются следующие моменты:

1. В одной траншее нецелесообразно прокладывать более шести кабе­лей. Если же число кабелей, идущих в одном направлении, превышает шесть, то их следует прокладывать в отдельных траншеях (с расстоянием между соседними группами кабелей не менее 0,5 м) либо в кабельных каналах, туннелях, по эстакадам и в галереях. Использование трех последних способов рекомендуется при числе параллельных кабелей более 20.

2. Прокладка кабелей в железобетонных блоках целесообразна лишь в случае большой стесненности трассы, при необходимости пересечения с железнодорожными путями, при вероятности разлива металла и т.п.

3. При решении вопроса о прокладке линии по городской территории следует сопоставлять не только капиталовложения, но и затраты на теку­щий ремонт и обслуживание. При прочих равных условиях необходимо отдавать предпочтение вариантам, обеспечивающим большее удобство эксплуатации линии.

На территориях электростанций и подстанций кабельные линии должны прокладываться в туннелях, коробах, каналах, по эстакадам и в галереях. Прокладка в траншеях допускается лишь на электростанциях с суммарной установленной мощностью до 25 МВт, а на электростанциях большей мощности — только к удаленным объектам вспомогательного назначения (мастерским, складам топлива и т.п.) при числе кабелей не более шести. На территориях подстанций помимо прокладки в указанных кабельных сооружениях может применяться прокладка в трубах, назем­ных железобетонных лотках и в земле (в траншеях).

По территориям промышленных объектов кабельные линии проклады­ваются в туннелях, блоках, каналах, по эстакадам, в галереях, по стенам зданий, а также в земле.

В городах и поселках одиночные кабельные линии, как правило, про­кладываются в траншеях по непроезжей части улиц (под тротуарами), по дворам и техническим полосам в виде газонов. Однако по улицам и площадям с густой сетью подземных коммуникаций прокладку более 10 параллельно идущих кабелей рекомендуется производить в коллекто­рах и кабельных туннелях.

Если трасса кабельной линии пересекает улицы или площади с усовер­шенствованным покрытием и с интенсивным движением транспорта, то на участках пересечения кабели должны прокладываться в трубах или блоках.

Внутри зданий силовые кабели могут прокладываться как непосредст­венно по конструктивным элементам (открыто, в коробах или трубах), так и в каналах, блоках, туннелях, трубах, проложенных в полах и пере­крытиях, а также по фундаментам машин, в шахтах, кабельных этажах и двойных полах.

Маслонаполненные кабели низкого и высокого давлений, при любом их числе рекомендуется прокладывать в траншеях, а там, где этот способ неприменим, —- в туннелях и галереях. При прокладке в траншее три фазы МНК низкого давления располагают по вершинам равностороннего тре­угольника вплотную друг к другу (рис. 10.30). По сравнению с горизон­тальным расположением фаз на некотором расстоянии друг от друга при способе прокладки «треугольником» значительно уменьшается объем зем­ляных работ, а также потери в металлических оболочках. Для защиты кабе­лей от механических повреждений на определенной высоте над ними укла­дываются железобетонные плиты толщиной не менее 50 мм, основанием для которых служит утрамбованный специальный засыпочиьтй состав.

При прокладке в траншее МНК высокого давления отрезки стального трубопровода свариваются на месте после предварительной очистки и наложения антикоррозионного слоя на внутреннюю поверхность. Как уже упоминалось, сам кабель доставляется на трассу либо в герметич­ном, заполненном маслом контейнере, либо в свинцовой оболочке, защи­щающей изоляцию кабеля от увлажнения и загрязнения. Такая оболочка снимается с кабеля специальной машиной непосредственно перед затяги­ванием его в трубопровод.