Основные сведения о конструкциях кабельных линий

Кабель — это провод, заключенный в герметическую оболочку, который можно прокладывать в воде, земле и на воздухе, состоящий из одно­го или нескольких изолированных друг от друга проводников, заключенных в герметическую оболочку из резины, пластмассы, алюминия или свинца. Ка­бель, имеющий поверх защитной оболочки покрытие (броню) из стальных лент, плоской или круглой проволоки (для защиты от механических повреж­дений), называют бронированным.Если защитные или бронированные обо­лочки кабеля не покрыты джутовой пропитанной пряжей, его называют го­лым или небронированным.

Основные конструкции силовых кабелей и их марки

По назначению различают кабели силовые и контрольные. Силовые кабели служат для передачи и распределения электрической энергии в осветительных и силовых электроустановках, а контрольные — для созда­ния цепей контроля, сигнализации, дистанционного управления и автомати­ки. Линии электропередачи 6-10 кВ и выше выполняют специальным сило­вым кабелем.

Конструкции силовых кабелей зависят от класса напряжения (схе­ма). Наиболее распространены трех- и четырехжильные силовые кабели с бумажной изоляцией. Для напряжения 10 кВ их выполняют с поясной изо­ляцией и в общей свинцовой оболочке для всех жил, а для напряжений 20 и 35 кВ — с отдельно освинцованными жилами.

Жилы кабеля состоят из большого числа проволок малого сечения. Кабе­ли напряжением до 6 кВ и сечением до 16 мм² изготовляют с круглыми жилами, напряжением выше 6 кВ и сечением более 16 мм² — с секторными жилами (в поперечном разрезе жила имеет форму сектора окружности).

Кабели 10 кВ и выше используют для линий электропередачи в городах, где земля сравнительно дорога и требования к условиям безопасности ЛЭП очень жесткие, а также на территориях промышленных предприятий.

Кабель состоит из следующих основных элементов: токоведущих жил, изоляции, экрана, оболочки и наружных защитных покровов. В зависимости от конструкции кабеля экран и защитные покровы могут отсутствовать.

Также в состав кабеля входит заполнитель, который предназначен для устранения свободных промежутков между конструктивными элементам ка­беля в целях герметизации, придания необходимой формы и механической устойчивости конструкции кабеля.

Токоведущие жилы изготавливают из меди и алюминия, для силовых кабелей преимущественно применяют алюминий.

Жилы кабеля могут быть одпопроволочными, многопроволочными, комби­нированными и нормируются по сечениям. Поскольку алюминиевые жилы имеют меньшую проводимость, чем медные такого же сечения, равноценность их по проводимости достигается выбором кабеля с алюминиевыми жилами большего сечения.

Изоляция обеспечивает электрическую прочность жил и кабеля в це­лом.

Изоляцию жил силовых кабелей выполняют из резины, пластмассы и пропитанной кабельной бумаги. Чаще всего применяются силовые кабели с изоляцией из пропитанной кабельной бумаги и с пластмассовой изоляцией. У силовых кабелей с бумажной изоляцией напряжением до 10 кВ изолируют каждую жилу в отдельности (изоляция жилы) и все жилы вместе относи­тельно оболочки (поясная изоляция). Промежутки между изолированными жилами заполняют бумажными жгутами (заполнителем).

Изоляция многожильных кабелей накладывается как поверх каждой ж* (жильная изоляция), так и поверх скрученных изолированных жил (пояс: изоляция). Это разделение изоляции позволяет уменьшить диаметр кабе обеспечивая при этом необходимую электрическую прочность, как ме> жилами, так и между жилами и оболочкой.

Экраны улучшают электрические характеристики кабелей напряжен! 6 кВ и выше. Их изготовляют из металлизированной бумаги, а также из по проводящей бумаги и пластмассы.

Для уменьшения неравномерности электрического поля в кабелях, ко рая обусловлена наличием воздушных включений, между верхним слоем и ляции и герметизированной оболочкой накладывают экран из слоя полуп водящей бумаги.

Экраны используются для защиты внешних цепей от влияния элект магнитных полей токов, протекающих по кабелю, и для обеспечения симм рии электрического поля вокруг жил кабеля.

Рис. 3.1.1. Сечения силовых кабелей

³ — двухжильные кабели с круглыми и сегментными жилами; б — трехжильнь

кабели с поясной изоляцией и с отдельными оболочками; в — четырехжильны

кабели с нулевой жилой секторной, круглой и треугольной формы:

1— токопроводящая жила; 2— нулевая жила; 3— изоляция жилы;

4— экран на токопроводящей жиле; 5— поясная изоляция; 6— заполнитель;

7 — экран на изоляции жилы; 8— оболочка; 9— бронепокров; 10— наружный защитный покров

Оболочки служат для герметизации изоляции и защиты ее от проник вения влаги, воздуха, химических продуктов, а также исключения стареь изоляции под действием тепла и света. Герметизирующие оболочки изгот ляют из свинца, алюминия, поливинилхлоридного пластиката или резины основе полихлоропренового каучука.

Алюминиевые оболочки для силовых кабелей имеют преимущественное применение. Для прокладки в воде силовые кабели должны применяться только со свинцовой оболочкой.

Защитные покровы предназначены для защиты оболочки кабеля от внешних воздействий и предохраняют ее от коррозии и механических по­вреждений. В зависимости от конструкции кабеля в защитные покровы вхо­дят подушка, бронепокров и наружный покров.

Состав покровов зависит от условий работы кабелей и материала обо­лочек.

Для кабельных линий, прокладываемых в земле и воде, должны приме­няться бронированные кабели, если конструкцией кабеля не оговорено ис­ключение. Металлические оболочки этих кабелей должны иметь внешний покров для защиты от химических воздействий.

Силовые кабели изготовляют одно-, двух-, трех- и четырехжильными. Ка­бели сечением более 240 мм² изготовляют только одножильными.

Конструкции силовых кабелей на напряжения 1-35 кВ показаны на рис. 3.1.1...3.1.7.

Одножильные кабели с нормальной пропитанной изоляцией изготовливают на напряжения 1-35 кВ и применяют в сетях постоянного тока, а без защит­ных покровов — в однофазных (в исключительных случаях в трехфазных) сетях переменного тока. В последнем случае одножильные кабели, брониро­ванные стальной лентой, не применяют, а бронированные проволокой могут быть использованы только для подводных прокладок.

Двухжильные кабели применяют для передачи электроэнергии на посто­янном и однофазном переменном токах.

Трехжильные кабели имеют наибольшее распространение. Трехжильные кабели в алюминиевой оболочке на номинальное напряжение до 1 кВ приме­няются в четырехпроводных сетях переменного тока с глухозаземленной нейтралью, при этом алюминиевая оболочка используется в качестве четвер­той нулевой жилы. Во взрывоопасных установках и в сетях, где ток в нуле­вой жиле превышает 75% тока фазного провода (например, сети с люминес­центными лампами), использование алюминиевой оболочки в качестве нуле­вой жилы не допускается (рис. 3.1.1s).

Для вертикальных и крутонаклонных трасс кабельных линий изготовляют кабели с обедненной пропиточным составом бумажной изоляцией или с не-стекающей массой. Жилы выполняются многопроволочными и однопроволочными. В случае однопроволочных жил в маркировке кабелей добавляется обозначение «ож». Кабели с изоляцией из бумажных лент, пропитанных маслоканифольным составом, изготовляют в соответствии с ГОСТ 18410-73. При напряжениях 3, 6 и 10 кВ конструкции кабелей соответствуют рис. 3.1.16, а при напряжениях 20 и 35 кВ — рис. 3.1.3. При прокладке кабелей на вертикальных и крутонак­лонных трассах возможно перемещение пропитывающего состава вдоль ка­беля. Поэтому для таких трасс изготовляются кабели с обедненно- пропитанной изоляцией (ГОСТ 18410-73) и с нестекающим пропитывающим соста­вом (ГОСТ 18409-73).

Кабели с резиновой изоляцией изготовляют в соответствии с ГОСТ 433-73 (рис. 3.1.4)

Кабели с пластмассовой изоляцией изготовляются: на напряжения 0,66-6 кВ в соответствии с ГОСТ 16442-80 и на напряжение 10 кВ — в соответствии с ТУ МИ 344-74. Кабели с полиэтиленовой изоляцией могут изго­товляться также на напряжение 35 кВ.

Для открытой прокладки плотной группой рекомендованы кабели марок ВБВ и АВБВ (ТУ 16.505-836-78). Эти кабели имеют дополнительный сердеч­ник между жилами из поливинилхлорида, шланговую оболочку, броню из сталь­ных лент и дополнительную оболочку из поливинилхлорида поверх брони. Рабочее напряжение 660 В переменного тока при частоте 50 Гц или постоян­ного тока 1000 В.

Силовые кабели изготовляют на напряжения 0,66; 1; 3; 6; 10 кВ и выше и выпускают с пропитанной бумажной изоляцией и герметической оболоч­кой из свинца или алюминия (ГОСТ 18410-73) с бумажной изоляцией, про­питанной нестекающим составом (ГОСТ 18409-73) с резиновой изоляцией (ГОСТ 433-73) и с пластмассовой изоляцией в пластмассовой оболочке (ГОСТ 16442-80).

Силовой электрический кабель состоит из токопроводящих жил /, изо­ляции 3, герметической защитной оболочки 8 и защитных покровов 10 (рис. 3.1.1).

Помимо основных элементов в конструкцию силовых кабелей могут входить экраны, нулевые жилы, жилы защитного заземления и заполнители (рис.3.1.1.).

Токопроводящие жилы предназначены для прохождения электрического тока, они бывают основными и нулевыми. Основные жилы применяются для выполнения основной функции кабеля — передачи по ним электроэнергии. Нулевые жилы предназначены для протекания разности токов фаз (полю­сов) при однозначной их нагрузке. Они присоединяются к нейтрали источни­ка тока.

На рис. 3.1.5 показан трехжильный кабель с секторными и круглыми жилами на напряжение 10 кВ. Каждая жила изолирована от другой специаль­ной кабельной бумагой 6, 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 свинцовую оболочку без швов. От механических повреж­дений кабель защищают броней 8 из стальной ленты, а от химических воздей­ствий покрывают асфальтированным джутом.

В последнее время выпускают кабели, у которых свинцовое покрытие заменено алюминиевым либо пластмассовым (сопрен, винилит).

В зависимости от назначения кабелей к ним предъявляют необходимые требования, поэтому их изготовляют в различных конструктивных испол­нениях с соответствующими электрическими и тепловыми характеристика­ми. С целью обеспечения необходимого качества, однотипности и экономич­ности изготовление кабелей производят по техническим требованиям, приве­денным в Государственных стандартах (ГОСТ). Силовые кабели новых конструкций до проверки их в условиях эксплу­атации изготовляют вначале по временным техническим условиям (ВТУ, МРТУ).

При заказе кабелей в технической документации и на маркировочных бирках, укрепляемых на кабелях после прокладки и в процессе эксплуатации, после реконструктивных работ, указывают: марку, число и сечение жил, номи­нальное напряжение, а также номер стандарта или технических условий, по которым изготовлены кабели.

Маркировка силовых кабелей обычно включает буквы, указывающие на материал, из которого изготовлены жила, изоляция, оболочка и тип защитного покрова. Медные токопроводящие жилы в маркировке кабелей не отмеча­ются специальной буквой, а алюминиевая жила обозначается буквой А, сто­ящей в начале маркировки.

Следующая буква марки кабеля указывает на материал изоляции, причем

· бумажная пропитанная изоляция не имеет бук­венного обозначения,

· полиэтиленовая изоляция обозначается буквой П,

· поливинилхлоридная — буквой В,

· резиновая изоляция — буквой Р.

Далее следует буква, соответствующая типу защитной оболочки:

· А — алюминиевая,

· С — свинцовая,

· П — полиэтиленовый шланг,

· В — оболочка из поливинилхлорида,

· Р — резиновая оболочка.

Последние буквы указывают на тип защитного покрова. Например, ка­бель СГ имеет медную жилу, бумажную пропитанную изоляцию, свинцовую оболочку, защитные покровы отсутствуют.

Кабель марки АПАШв имеет алю­миниевую жилу, изоляцию из полиэтилена, алюминиевую оболочку и шланги из поливинилхлоридного пластиката.

Наличие в конце обозначения марки кабеля

· буквы Г указывает на отсут­ствие в конструкции кабеля брони и защитного наружного слоя,

· буквы Г в скобках (Г) — гофрированной алюминиевой оболочки,

· букв Шв — гладкой алюминиевой оболочки в поливинилхлоридном шланге,

· буквы Т — усилен­ной свинцовой оболочки для трубных прокладок.

Буква В в конце марки обозначает, в отличие от кабелей с изоляцией в нормальном исполнении, кабели с обедненным пропиточным составом, а бук­ва Ц — кабели с нестекающей массой.

Например, силовой электрический кабель с пропитанной бумагой изоля­цией, с однопроволочными алюминиевыми жилами в алюминиевой оболочке с наружным покровом для прокладки в земле на напряжение до 1 кВ четырехжильный с сечением трех жил по 185 мм² и одной 50 мм² будет иметь следующее обозначение: ААБв (ож) 3 х 185 + 1 х 50 — 1 ГОСТ 18410-73.

Так марка СБ обозначает кабель с бумажной пропитанной изоляцией с медными жилами в свинцовой оболочке (С) с броней из стальных лент (Б) с защитными покровами кабельной пряжи, пропитанной битумом; СБГ — то без брони, голый.

После буквенных обозначений марки кабеля указывается чис­ло и сечение токоведущих жил. Например, АБ-Зх70 — кабель с бумажной изоляцией в алюминиевой оболочке с тремя медными жилами сечением по 70 мм², бронированный стальными лентами с защитным наружным покровом.

КАБЕЛЬНАЯ АРМАТУРА.

Для сращивания отдельных строительных длин кабелей и для герметической изоляции в местах их присоединения к ап­паратуре и к шинам распределительных устройства предусмат­ривается специальная арматура.

Строительные длины кабелей соединяют между собой соеди­нительными муфтами, а к шинам распределительного устройства (РУ) и зажимам электроприемников кабели подключают с по­мощью концевых муфт и заделок. Все кабельные муфты должны удовлетворять требованиям герметичности, влагостойкости, меха­нической и электрической прочности, высокой антикоррозийной защиты и удобства монтажа.

Кабельная арматура, применяемая для соединения отдель­ных кусков кабелей, выполнения концевых разделок, подпитки маслом или газом, весьма разнообразна. Рассмотрим лишь ха­рактерные примеры такой арматуры.

Соединение кабелей производится в соединительных муф­тах. Жилы концов соединяемых кабелей освобождаются от изоляции и свариваются или спаива­ются в специальных гильзах.

После восстановления вручную бумажной изоляции фаз та часть кабеля, на ко­торой были удалены оболочка и за­щитные покровы, заделывается в муфту той или иной конструкции. Муфта кабелей до 1000 в представляет собой чугунный кожух, состоящий из двух половинок и соединяемый болтовым креплением. Внутренняя полость зали­вается изолирующим масляно-битумным составом. Для кабелей напряже­нием 3—10 кв наиболее распростра­ненными являются свинцовые муфты, также заливаемые масляно-битумным составом и помещаемые в защитные чугунные кожухи, как это показано на рис. 1-33, где / — жилы кабеля, 2 — соединительная гильза, 3 — бумажная изоляция, 4 — свин-

Рис. 1-33

цовая муфта, 5 — отверстие для заливки изолирующего состава. На рис. 1-34 показана современная конструкция соединительной муфты кабелей 1 —10 кв из эпоксидного компаунда: 1 — корпус муфты, 2 — распорка, 3 — соединительная гильза, 4 — провод

заземления.

С целью присоединения к аппа­ратуре или к шинам распредели­тельного устройства на концах ка­белей осуществляются концевые разделки. В простейшем случае раз­делка (рис. 1-35) выполняется в стальной концевой воронке /, име­ющей распорку 2 и заливаемую масло-битумным составом 3.

Наиболее современным типом концевой разделки является конце­вая муфта из эпоксидного компаунда.

Рис.35

Различают прокладку кабелей в помещениях и вне их. Кабельные линии прокладывают в земле, воде, туннелях, ка­налах, шахтах, этажах, коробах, эстакадах и галереях.

Прокладка кабельных линий осуществляется как вне, так и внутри зданий гражданского и промышленного назначений.

Вне помещений кабели прокладывают в большинстве случаев непосредственно в земляных траншеях. Чтобы избежать вмятин и повреждений кабеля из-за резких проги­бов, на дне траншеи создают мягкую подушку из слоя просеянной земли или песка толщиной 100 мм. Кабель засыпают таким же слоем мягкого грунта, а затем покрывают кирпичом или бетонными пли­тами для защиты от механических повреждений. После этого ка­бельную траншею засыпают землей и послойно утрамбовывают.

Основными достоинствами такой про­кладки кабельных линий являются относительная простота осу­ществления и хорошие условия охлаждения кабелей. К недо­статкам такого способа прокладки кабелей могут быть отне­сены неэкономичность или невозможность прокладки более 5— 6 кабелей в одной траншее; значительная механическая повреж­даемость кабелей при всякого рода земляных работах; необхо­димость вскрытия траншей, а следовательно, пешеходных или проезжих путей при ремонтах кабелей, дополнительных про­кладках кабелей и т. п.

В настоящее время прокладка кабелей в земляных траншеях широко применяется на трассах внутри кварталов жилых райо­нов, где в каждой из траншей требуется уложить относительно небольшое количество кабелей (2—4) и где отсутствуют много­слойные покрытия проезжих путей.

При прокладке относительно небольшого числа кабелей (4—8) под усовершенствованными тротуарами, мостовыми и под проезжими частями внутризаводских коммуникаций кабе­ли прокладываются в асбестоцементных трубах, реже в бетон­ных блоках. В этих случаях при сооружении трассы в земля­ную траншею укладывается некоторое количество труб (6—10) или бетонные блоки. Через 25—75 м сооружаются кабельные колодцы, в которых производится укладка кабелей. На рис. 1-38

показана техника прокладки кабелей в блоках: 1 — бетонный блок, 2 — кабельный колодец, 3 — барабан с кабелем, 4 — трос для затяжки кабеля, 5 — монтажные ролики.

К достоинствам такого способа прокладки относится доста­точно надежная защита кабелей от механических повреждений при земляных работах, а также возможность смены поврежденного участка кабеля или монтажа' нового участка без вскры­тия тротуаров, мостовых и т. п. Это упрощает проведение тако­го рода работ и не нарушает движения по пешеходным или транспортным магистралям, что весьма существенно для совре­менных городов и промышленных предприятий. Вместе с тем, такого типа конструкция кабельной трассы достаточно дорога. В случае электрического пробоя кабеля необходимо заменять отрезок кабеля на всем протяжении от одного колодца до другого, что также дорого. Наконец, ухудшенные условия ох­лаждения кабелей заставляют снижать на 25—35% допускае­мые по условиям нагрева токи кабелей. Следовательно, для обеспечения определенной пропускной способности линии при таком способе прокладки необходимо применять большее чис­ло или большие сечения жил кабелей.

В современных городах и на промышленных предприятиях, характеризующихся потреблением значительных мощностей в комплексах зданий или в цехах, количество кабельных линий,, которые необходимо проложить по общей трассе, достигает 20—40 и более. Аналогичное положение имеет место на некото­рых электростанциях при передаче мощности от генераторов ^к распределительным устройствам и повышающим трансфор­маторам. В этих случаях приходится применять прокладку ка­белей в тоннелях или подземных коллекторах. При такой прокладке удобно наблюдать за кабелями во время эксплуатации и проведения необходимых ремонтных работ. В случае повреждения кабеля заменяется относительно небольшой кусок его с Монтажом муфт по концам кабельной вставки. Условия охлаждения кабелей здесь хуже, чем при прокладке в земляной траншее но более благоприятны, нежели при прокладке в тру­бах или блоках. Коллекторы позволяют проложить большое количество кабелей, а также трубопроводы водопроводных и теплофикационных магистралей города или предприятия.

На переходах через дороги, проезжие части улиц и под желез­нодорожными путями кабель прокладывают в асбоцемент­ных или бетонных трубах. Такая прокладка защищает кабель от вибрации и делает возможным ремонт его без вскрытия дорог. При пересечении электрифицированных железных дорог надо позаботиться об уменьшении вредного влияния, оказывае­мого на кабель блуждающими токами (электролитическая корро­зия). Этой цели отвечают изолирующие асбоцементные трубы, пропитанные гудроном или битумом,

Прокладка в трубах, а не в земле, ухудшает охлаждение кабеля, что должно учитываться при выборе его сечения.

При параллельной прокладке большого количества кабелей, а также в местах, особо насыщенных другими подземными комму­никациями, приходится прибе­гать к специальным сооруже­ниям: коллекторам, туннелям, каналам и блокам.

Коллектор —подземное сооружение круглого или прямо­угольного профиля, предназна­ченное для совместного разме­щения в нем кабельных линий (силовых и связи), водопровода и теплопровода. Применение коллекторов особенно целесо­образно при сооружении новых или при реконструкции сущест­вующих улиц крупных городов.

Т у н н е л ь—подземное сооружение, предназначенное для прокладки только кабельных ли­ний (силовых и связи). Туннели могут быть круглыми и прямоугольными в сечении, проходными и полу проходными. Последние обладают пониженной высотой (до 1,5 м) и должны иметь в длину не свыше 100 м, причем использовать. Расположе­ние кабелей в туннелях — двустороннее, по одному или несколь­ку кабелей на полке (рис. 2-46). Для сооружения туннелей приме­няют сборный железобетон и канализационные трубы. Емкость одного туннеля — от 20 до 50 кабелей.

Тоннельные или коллекторные прокладки кабелей не применяются, если возможны скопления в них производственных или естест­венных горючих или ядовитых газов. В связи с этим в ряде случаев на промышленных предприятиях наиболее целесооб­разной считается прокладка кабелей на лотках специальных наземных эстакад, расположенных на высоте 4,5—6,5 м над землей и поддерживаемых специальными опорами.

При решении задач электроснабжения промышленных предприятий и различного рода зданий оказывается необхо­димым прокладывать кабели внутри помещений. В таких случаях кабели прокладываются в каналах в полу производст­венных помещений (рис. 1-40) или в специальных лотках, или на кронштейнах, укрепленных на стенах.их можно только для кабелей напряжением до 10 кВ.

При меньшем количестве кабелей применяют кабельные каналы, закрытые землей или выходящие на уровень поверхности земли. Недостатком закрытых кана­лов является то, что их приходится вскрывать при прокладке новых или при ремонте уже проложен­ных кабелей.

В больших городах с усовер­шенствованными покровами улиц и тротуаров иногда для проклад­ки кабелей применяют кабель­ные блоки. Обычно — это асбестоцементные трубы диаметром 100 мм, стыки которых задела­ны бетоном. В местах, где направление трассы меняет­ся или где требуется разместить соединительные кабельные муфты, сооружают кабельные колодцы.

Прокладка кабелей в блоках во многих отношениях уступает кабельные блоки с вертикаль­ным расположением труб. Следует упомянуть и о том, что нестандартность расстояний между колодцами приводит к нерациональному использованию строи­тельной длины кабелей. Наконец, при повреждении кабеля прихо­дится заменять сразу целый кусок его длиной, равной расстоянию между двумя колодцами.

Маслонаполненные кабели напряжением 110 кВ среднего давле­ния прокладывают в проходных туннелях и земляных траншеях. В последнем случае применяют асфальтированный или бронирован­ный кабель и всю кабельную линию, фазы которой укладывают по треугольнику, защищают от механических повреждений железобе­тонными плитами. Внутри помещений силовые кабели прокладывают:

а) горизонтально— на металлических полках или кронштей­нах, непосредственно по полу кабельных помещений (подвалов)или под полом — в кабельных каналах, накрытых плитами;

б) вертикально — по стенам или по металлоконструкциям (в шах­тах) с креплением их скобами через 0,8—1,0 м. При совместной прокладке силовых и контрольных кабелей их отделяют друг от друга огнестойкими плитами или коробками, причем силовые кабели,
как правило, прокладывают над контрольными.

Кабели, предназначенные для прокладки в помещениях, тунне­лях, каналах и блоках, должны быть в целях противопожарной безопасности лишены наружного покрова из кабельной пряжи (джута).

Дата добавления: 2014-01-07