книги из ГПНТБ / Сооружение и эксплуатация кабельных линий

кабельной линии должна быть удалена от теплопрово­ дов, а в случаях сближения и пересечения с теплопрово­ дами предусматриваются меры защиты в этих местах кабельной линии. При размещении кабелей следует из­ бегать перекрещивания их друг с другом, а также с тру­ бопроводами.

В целях защиты кабельных линий от повреждений в соответствии с действующими «Правилами охраны вы­ соковольтных электрических сетей», утвержденными По­ становлением Совета Министров СССР 30 ноября 1953 г. № 2866 и «Правилами охраны электрических сетей на­ пряжением до 1 000 В» [Л. 2 и 3] над подземными ка­ бельными линиями выше 1 000 В должны отводиться в установленном порядке земельные участки — площадь и ад кабелем и по 1 м в обе стороны от крайнего кабеля, в пределах которой не допускается укладка других ком­ муникаций без согласования с организацией, эксплуати­ рующей кабельную линию; для подводных кабельных ли­ ний выше 1 000 В установлена охранная зона, определен­ ная параллельными прямыми, проходящими на расстоя­ нии 100 м в обе стороны от указанных кабельных линий.

Чтобы не усложнять эксплуатацию, следует избегать выбора трассы линий через здания, особенно в тех слу­ чаях, когда обход здания осуществляется небольшим увеличением длины кабеля.

1-4. Зоны размещения подземных сооружении и способы прокладки кабельных линии

При проектировании кабельной линии необходимо ру­ ководствоваться следующими основными положениями, приведенными в ПУЭ, а также в нормах СН 80-60.

Вгородах и поселках кабели следует прокладывать

вземле, вне проезжих улиц и проездов (в зоне тротуа­ ров, полос зеленых насаждений, газонов, а также по дво­ рам), прямолинейно и параллельно красным линиям.

По улицам и площадям, насыщенным подземными коммуникациями, прокладку кабельных линий рекомен­ дуется производить в коллекторах и туннелях. При пере­ сечении улиц и площадей с усовершенствованными по­ крытиями и с интенсивным движением транспорта ка­ бельные линии должны прокладываться в блоках или трубах. При реконструкции городских проездов в местах пересечений должны быть заложены в необходимом ко­

20

личестве резервные блоки или трубы на случай ремонта кабельных линий.

На территориях крупных электростанций кабельные линии могут прокладываться в туннелях, каналах и бло­ ках; допускается прокладка одиночных кабельных линий в траншее. На территориях электростанций с установ­ ленными машинами общей мощностью до 25 МВт допу­ скается прокладка кабелей в траншее. ■

На территориях промышленных предприятий кабель­ ные линии мо-гут прокладываться в траншеях, туннелях или блоках, а также в каналах со съемными крышками или плитами.

На территориях подстанций и распределительных устройств кабельные линии могут прокладываться в ка­ налах, блоках, трубах, траншеях и в надземных лотках.

Кабельные линии, отходящие от распределительного устройства центра питания в одном направлении в коли­ честве более 20 кабелей, должны прокладываться в тун­ неле.

Внутри зданий кабельные линии могут прокладывать­ ся непосредственно по конструкциям зданий (как откры­ то, так и в лотках, коробах или трубах), в каналах, бло­ ках, туннелях и трубах, проложенных в полах и пере­ крытиях, а также в фундаментах машин.

При выборе способов прокладки проектируемой ка­ бельной линии согласно ПУЭ прокладка кабелей в земле (траншее) является наиболее экономичной по капиталь­ ным затратам и расходу цветного металла вследствие не­ глубокого заложения и соответственно небольшого объ­ ема земляных работ, отсутствия необходимости крепле­ ния разрабатываемой траншеи от осыпания и обвалов ее стенок и хорошего охлаждения. При этом рекоменду­ ется в одной траншее прокладывать не более шести ка­ белей; расстояние между ними по возможности увеличи­ вать до 200—300 мм; в районах вечной мерзлоты прокла­ дывать в одной траншее не более четырех кабелей с за­ пасом по длине (змейкой), а также у муфт и вводов.

Вместе с тем следует учитывать, что, как показывает опыт эксплуатации, неглубокое залегание кабельных ли­ ний в земле часто является причиной их механического повреждения при производстве земляных работ.

Прокладка кабелей в туннелях допускается при боль­ шом количестве кабелей (более 20), идущих в одном на­ правлении, и невозможности прокладки их в траншеях.

21

В местах, насыщенных Подземными коммуникациями, в виде исключения допускается устройство полупроходиых туннелей протяженностью не более 100 м для кабе­ лей напряжением не более 10 кВ. При числе кабелей бо­ лее 100 силовые и контрольные кабели следует прокла­ дывать в отдельных туннелях и каналах.

Прокладка кабелей в блоках, как наименее экономич­ ная, допускается в местах пересечения с железнодорож­ ными путями и проездами, в условиях чрезвычайной стесненности по трассе, при вероятности разлива метал­ ла и др.

Глава вторая

КАБЕЛИ, ИХ КОНСТРУКЦИИ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

2-1. Общая часть

Кабель представляет собой одну или несколько изо­ лированных и скрученных между собой жил, заключен­ ных в герметическую оболочку, поверх которой могут быть наложены защитные покровы для различных усло­ вий прокладки.

Кабели предназначены для передачи и распределе­ ния электрической энергии в отличие от контрольных ка­ белей, применяемых лишь для целей управления, сигна­ лизации и автоматизации.

Кабели 1—35 кВ являются одним из важнейших ви­ дов сортамента кабельных изделий, выпускаемых ка­ бельными заводами и применяемых во всех областях на­ родного хозяйства. Кабели изготовляются с медными и алюминиевыми жилами. Выпуск кабелей с медными жи­ лами из года в год снижается.

Наибольшее распространение получили кабели с изо­ ляцией из пропитанной бумаги, однако развитие химиче­ ской промышленности и организация массового произ­ водства различных электроизоляционных пластмасс обусловили разработку и внедрение ряда новых эконо­ мических конструкций кабелей с пластмассовой изоля­ цией и оболочками.

В дальнейшем изложении рассматриваются конст­ рукции и технические требования, предъявляемые к

22

каждому элементу конструкции кабелей 1—35 кВ, изго­ товляемых по ГОСТ 340-59 (кабели силовые с изоляци­ ей из пропитанной бумаги в свинцовой оболочке), ГОСТ 6515-55 (кабели с изоляцией из пропитанной кабельной бумаги в алюминиевой оболочке) и ГОСТ 16442-70 (ка­ бели силовые с пластмассовой изоляцией), а также но­ вые конструкции кабелей по техническим условиям

(см. § 2-5).

//

12

Рис. 2-1. Конструкции тре.хжильиых электрических кабелей.

Каждый элемент кабеля и вся конструкция в целом должны обладать достаточной гибкостью для обеспече­ ния технологических удобств в процессе прокладки’и монтажа кабельных линий.

На рис. 2-1 представлены конструкции трехжильных кабелей, состоящих из трех изолированных скрученных между собой жил, выполненных в одном случае в общей поясной изоляции и общей герметической оболочке, а в другом — отдельно освинцованными жилами.

2-2. Жилы кабелей

По количеству жил кабели изготовляются одно-, двух-, трех- и четырехжильными.

23

В связи с широким применением трехфазного пере­ менного тока наибольшее применение получили трех- и четырехжильные кабели. Одно- и двухжильные кабели применяются главным образом для передачи постоянно­ го тока, а также на напряжения 1—35 кВ переменного тока с сечениями свыше 240 мм2.

Для изготовления жил кабелей применяется алюми­ ний из слитков вайербасов, поставляемых по ГОСТ

4004-52, или медь — по ГОСТ 193-53.

Плотность алюминия 2,7 г/см3, температура плавле­ ния 657 °С. Алюминий примерно в 3,5 раза легче меди, сравнительно мягок, но менее тягуч. Плотность меди 8,9 г/см3, температура плавления 1083°С. Медь сравни­ тельно мягка и тягуча.

В зависимости от требований алюминиевые и медные жилы изготовляются различной гибкости. В связи с этим жилы могут быть однопроволочными или мпогопроволочными — скрученными между собой из отдельных про­ волок небольшого сечения.

Для изготовления жил кабелей применяется круглая

Механическая прочность медной проволоки примерно в 3,6 раза больше алюминиевой аналогичного сечения.

Электропроводность медной отожженной проволоки несколько выше неотожженной, у алюминиевой она не зависит от степени отжига. Сопротивление жилы посто­ янному току, пересчитанное на 1 мм2 номинального се­ чения, 1 м длины и температуру 20 °С, не должно пре­ вышать 0,031 Ом для алюминиевой и 0,0184 Ом — для медной жилы, т. е. при одинаковом сечении электричес­ кое сопротивление алюминиевого провода в 1,65 раз больше, чем сопротивление медного. Следовательно, для передачи по кабелю одинаковой мощности при одном и том же напряжении сечение алюминиевой жилы следу­ ет брать большим сечения медной жилы.

Расход материалов (изоляции, оболочки, защитных покровов) для изготовления кабеля с алюминиевыми жилами почти на 25% больше, чем для изготовления ка­ беля с медной жилой эквивалентного сечения, что в из­ вестной степени уменьшает преимущество алюминия по плотности.

24

Существенным недостатком алюминия является его подверженность коррозии, на открытом воздухе он быст­ ро покрывается тонкой пленкой окиси, которая предо­ храняет металл от дальнейшего окисления. Для алюми­ ниевых жил кабеля это не имеет существенного значения так как они надежно защищены бумажной, пласт­ массовой или другой изоляцией, заключенной в гермети­ ческую оболочку. Вместе с тем оксидная пленка, имею­ щая высокое электрическое сопротивление и температу­ ру плавления примерно 2 000°С, значительно усложняет выполнение соединений и оконцеваний алюминиевых жил.

Алюминий имеет большой положительный потенциал, поэтому в местах соприкосновения с другим металлом он всегда будет повреждаемым элементом. На алюми­ ний сильно действуют соляная кислота, щелочи и хлор­ ные соединения. Наличие влаги в окружающей среде по­ вышает интенсивность разрушения алюминия.

Стандартом предусматриваются следующие номи­ нальные сечения кабелей: 2,5; 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240, 300, 400, 500, 625 и 800 мм2.

лях 1—3 кВ и в кабелях 6 кВ с обедненной изоляцией—■ одноили многопроволочные.

Алюминиевые жилы могут быть: сечением до 120 мм2 включительно — однопроволочные, сечением 150 мм2 и более — многопроволочные.

Однопроволочные жилы сечением 70, 95, 120 мм2 дол­ жны изготовляться из мягкого алюминия с относитель­ ным удлинением не менее 25%.

Допускается изготовление алюминиевых жил сече­ нием 25—120 мм2, а для кабелей с обедненно-пропитан- ной изоляцией 70—120 мм2 — многопроволочными уп­ лотненными или комбинированными. В комбинирован­ ных жилах сердечник может быть сплошным или состоять из двух и более фасонных частей, однако при изготовлении сердечника из твердого алюминия общая площадь сечения его не должна превышать 45% сече­ ния всей жилы. Поверх сердечника должно быть нало­ жено не менее одного повива проволок.

Кабельными заводами в 1970 г. изготовлена партия кабелей разных марок и напряжений с сечениями 150—

25

240 мм2 с однопроволочными жилами из мягкого выпрессованного алюминия с относительным удлинением не менее 30% для испытания их и накопления опыта в условиях монтажа и эксплуатации.

По форме сечения жилы изготовляются круглыми, секторными и сегментными (рис. 2-2). Кабели одно- и трехжильные с отдельно освинцованными жилами всех

Рис. 2-2. Сечения жилы.

а — круглое; б — секторное; в — сегментное.

сечений, а также многожильные кабели с поясной изо­ ляцией сечением до 16 мм2 включительно изготовляют­ ся с жилами круглой формы. Многожильные кабели с поясной изоляцией сечением жил 25 мм2 и более изго­ товляются с жилами секторной формы. Четырехжиль­ ные кабели могут иметь четвертую жилу треугольной формы, в этом случае она располагается в центре ка­ беля.

Применение жил, имеющих в сечении формы сектора и сегмента, а для четвертой жилы также форму тре­ угольника, позволяет значительно уменьшить диаметр многожильных кабелей по сравнению с кабелями тех же сечений, но круглой формы, это снижает стоимость ка­ беля на 15—30 %•

Чтобы в многопроволочной жиле отдельные проволо­ ки плотно прилегали друг к другу и не смещались, а также для создания гибкости кабеля производится скрутка жилы. Длина одного полного оборота проволоки вокруг сердечника жилы называется шагом скрутки и выра_жается в миллиметрах или величиной, кратной ди­ аметру скрученной жилы. Для кабелей с бумажной про­ питанной изоляцией с круглыми жилами обычно прини­ мается шаг скрутки от 18 до 20 диаметров жилы.

26

Данные конструкций круглых и секторных жил при­ ведены в табл. 2-1.

При изготовлении жил для кабелей стремятся полу­ чить наибольший коэффициент заполнения, т. е. отноше­ ние суммы площадей всех медных или алюминиевых проволок к полной (включая свободное пространство между проволокамй) площади всей скрученной жилы.

Рис. 2-3. Сечения круглой и сектор­ ной жилы.

а — неуплотненной; б — уплотненной.

а)

Если жила однопроволочная, коэффициент заполне­ ния будет наибольшим — равным единице (100%-ное за­ полнение). В многопроволочной жиле в зависимости от числа проволок и конструкции жилы коэффициент за­ полнения всегда меньше единицы и для круглых неуп­ лотненных жил составляет 71—76%.

Чтобы повысить коэффициент заполнения, умень­ шить диаметр жилы в целях уменьшения отекания пропиточного состава и улучшения электрических харак­ теристик кабеля в связи с удалением из жилы значитель­ ного количества воздушных включений жилы уплотня­ ются. Кроме того, применение уплотняющих жил в кабелях дает экономию от 7 до 10% свинца или алюми­ ния при изготовлении оболочки и уменьшение на 5—9% расхода изоляционных материалов. Коэффициент запол­ нения уплотненных жил весьма высок и может быть до­ веден до 95% •

Уплотнение многопроволочных жил производится об­ жатием их в уплотняющих вальцах. Для многожильных кабелей применение уплотняющих вальцов различного

28

профиля обеспечивает возможность изготовить жилу секторной или сегментной формы в зависимости от на­ значения и получить тем самым круглую форму кабеля..

Следует отметить, что в процессе уплотнения жильи происходит нагартовка проволок, что несколько увели­ чивает электрическое сопротивление жилы. У алюмини­ евых жил изменение сопротивлений при уплотнении по­ лучается меньшим, чем у медных. Вместе с тем созда­ ние более гладкой поверхности жилы при ее уплотнении' повышает электрическую прочность наложенной изо­ ляции.

Нулевая жила кабелей 3X120+1X50 и 3X18 5 + IX Х70 мм2 изготовляется круглой неуплотненной.

Форма сечения н конструкция круглых, секторных неуплотненных и уплотненных жил для трех- и четырех­ жильных кабелей приведены на рис. 2-3. Жила не дол­ жна иметь заусенцев, режущих кромок, выпучивания и обрывов отдельных проволок, могущих повредить бу­ мажную изоляцию. Радиус закругления однопроволач,- ных секторных жил должен быть не менее 0,5 мм.

2-3. Изоляция жил, их скрутка, сушка и пропитка

Надежная и бесперебойная работа кабеля в значи­ тельной мере зависит от качества изоляции. Она должна иметь такую электрическую прочность, чтобы возмож­ ность электрического пробоя ее при напряжении, на ко­ торое рассчитан данный кабель, была исключена.

Пропитанная бумажная изоляция жил кабелей име­ ет высокие электрические характеристики, продолжи­ тельный срок службы, сравнительно высокую допусти­ мую температуру. Все это и невысокая стоимость обес­ печили пропитанной кабельной бумаге ведущее место в изоляции кабелей.

Бумага для изоляции жил кабелей на напряжения до 35 кВ включительно выпускается толщиной 0.125 мм марки К-12 и 0,175 мм марки К-17 из небеленой, суль­ фатной целлюлозы преимущественно натурального цве­ та (ГОСТ 645-59). Для расцветки фаз в многожильных кабелях верхняя лента применяется из цветной бумаги. Технические данные кабельной бумаги приведены в табл. 2-2.

Наложение кабельной бумаги производится путем обмотки жилы бумажными непропитанными лентами.

29