10.10. 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.

Условия, определяющие выбор кабелей

К числу факторов, определяющих выбор сечения и типа конструкции кабеля, помимо экономической целесообразности относятся также усло­вия прокладки (различная окружающая среда и условия охлаждения, раз­ность уровней точек трассы), требуемая стойкость к внешним механиче­ским, тепловым и химическим воздействиям, наличие опасности механических повреждений в эксплуатации, степень пожароопасности. Трасса кабельной линии может проходить по участкам с различными грунтами и различными условиями окружающей среды. При этом конст­рукции и сечения кабелей следует выбирать по участку с наиболее тяже­лыми условиями, если длина участков с более легкими условиями не пре­вышает строительной длины кабеля.

Кабели 6—10 кВ с нормальной и обедненно пропитанной бумажной изоляцией при сечении жилы до 70 мм² имеют строительную длину 450 м, при сечениях 95 и 120 мм² — 400 м и при сечениях 150 мм² и более — 350 м. Кабели этих напряжений с изоляцией, пропитанной нестекающим составом, при любых сечениях выпускаются в строитель­ных длинах 250 м. Строительные длины кабелей 20—35 кВ составляют 250 м. Для маслонаполненных кабелей ПО—220 кВ строительные длины определяются проектом прокладки линии и заказываются заводу-изгото­вителю, где по современной технологии могут быть изготовлены фазы таких кабелей длиной от 200 до 800 м [10.17].

При значительной длине отдельных участков трассы с различными условиями прокладки для каждого из них необходимо выбирать соответ­ствующие конструкции и сечения кабелей. Участки трассы кабельной линии могут также находиться в различных условиях с точки зрения охлаждения кабеля. Если такое положение имеет место, то сечение кабеля должно выбираться по участку трассы с худшими условиями охла­ждения, если его длина более 10 м. Для кабельных линий напряжением до 10 кВ, прокладываемых в грунте или в воздухе, допускается примене­ние на одной линии кабелей разных сечений, но не более трех. При этом длина наиболее короткого отрезка не должна быть менее 20 м.

Если трасса имеет вертикальные и наклонные участки, то возмож­ность использования кабелей с нормально пропитанной бумажной изо­ляцией ограничивается допустимой для них разностью уровней. Она определяется допустимым повышением гидростатического давления в оболочке, а также необходимостью предотвращения разрушающей изо­ляцию ионизации в верхних точках при стекании вниз пропитывающего состава. Для кабелей 6 и 10 кВ в алюминиевой оболочке она составляет соответственно 20 и 15 м, в свинцовой оболочке — 15 м. Для кабелей 20—35 кВ допустимая разность уровней равна 5 м.

При больших разностях уровней применяются кабели с обедненно пропитанной изоляцией. Для таких кабелей на напряжение 6 кВ с броней из стальных лент допустимая разность уровней составляет 100 м. Разность уровней для кабелей с нестекающей пропиткой, пластмассовой и резиновой изоляцией не ограничивается.

Применение кабелей с вязкой пропиткой на наклонных участках допускается только со стопорными муфтами, размещенными по трассе в соответствии с допустимыми разностями уровней. Максимальная раз­ность вертикальных отметок между стопорными муфтами МНКЛ низкого давления определяется техническими условиями на кабель и расчетом подпитки при переходных тепловых режимах. Обычно она лежит в пре­делах 20-—25 м.

Кабельные линии, прокладываемые в земле или воде, выполняются обычно бронированными кабелями с внешним покровом, защищающим металлические оболочки от химических воздействий. Антикоррозионную защиту должны иметь и трубопроводы маслонаполненных линий высо­кого давления, прокладываемые в аналогичных условиях.

Если же используется небронированный кабель, то он должен обла­дать необходимой стойкостью к механическим воздействиям при про­кладке во всех видах грунтов, при протяжке в блоках и трубах, а также стойкостью по отношению к тепловым и механическим воздействиям при эксплуатационно-ремонтных работах. Если прокладка осуществляется в помещениях с агрессивной средой, то должны применяться кабели, стой­кие к воздействию этой среды.

В кабельных сооружениях и производственных помещениях могут прокладываться небронированные кабели при условии отсутствия опас­ности механических повреждений в эксплуатации. Если же такая опас­ность существует, то должны применяться бронированные кабели или надежная защита кабелей без брони (коробами, угловой сталью и т.п.).

Кабельные линии, сооружаемые на территориях электростанций и подстанций, рекомендуется выполнять кабелями с броней из стальных лент и с негорючим защитным покрытием. Для линий, прокладываемых в блоках и трубах, как правило, используются небронированные кабели. Однако, учитывая значительные усилия при затягивании кабеля в блоки или трубы, они должны иметь усиленную оболочку. Если лишь участок кабельной линии проложен в блоках или трубах, то при длине этого уча­стка не более 50 м допускается применение бронированных кабелей, но без наружного покрова из кабельной пряжи.