1.2. Методика выполнения работы

1) Изучить назначение, конструкцию кабелей сигнализации и блокировки.

2) Изучить конструкцию и материалы токопроводящих жил, экранов, обо-лочки и защитных кабельных покровов, материалы и виды изоляции, виды скрутки жил и строение сердечника кабеля.

1.3. Контрольные вопросы и содержание отчета

1) Что такое кабель, шнур и провод?

2) Приведите требования к токопроводящим жилам кабеля, дайте характеристики материалов для их изготовления.

3) Охарактеризуйте материалы и виды изоляции кабелей автоматики и телемеханики.

4) Каково назначение экранов, оболочки и защитных кабельных покровов?

Практическая работа 2

МАРКИРОВКА И ТИПЫ ЭЛЕМЕНТОВ КАБЕЛЕЙ АВТОМАТИКИ И ТЕЛЕМЕХАНИКИ

Цель работы: изучить маркировку и типы кабелей для сигнализации и блокировки, силовых и контрольных кабелей.

2.1. Основные сведения

Кабели автоматики и телемеханики различаются назначением, конструкцией сердечника, материалами, диаметром и количеством жил, типами и материалами изоляции, видом защитных покровов. Все это отражается в маркировке кабелей.

Маркировка кабелей сигнально-блокировочных, контрольных и си­ловых содержит следующие позиции (при отсутствии в маркировке какого-то обозначения позиции сдвигаются): 123456789 – а × б × в.

Позиция 1. Тип жилы: медная не маркируется, алюминиевая – А.

Позиция 2. Тип кабеля: сигнальный – С, сигнально-блокировочный – СБ, контрольный – К, силовой не маркируется.

Позиция 3. Изоляция жил: бумажно-трубчатая с пропиткой и без нее не маркируется, резиновая изоляция – Р, полиэтиленовая – П, поливинилхлоридная – В, пленкопористая – Пп.

Позиция 4. Гидрофобное заполнение сердечника: его наличие маркируется буквой «З».

Позиция 5. Тип влагозащитной оболочки: свинцовая – С, алюминиевая – А, резиновая негорючая – Н, полиэтиленовая – П, стальная – Ст, поливинилхлоридная – В, усиленная – у, не распространяющая горение – нг.

Позиция 6. Защитные покровы поверх влагозащитной оболочки: если их нет, то кабель называется голым и маркируется буквой Г, стандартная подушка не маркируется, защитные экраны – Э.

Позиция 7. Тип брони: из стальных лент – Б, из стальных оцинкованных плоских проволок – П, из стальных оцинкованных круглых проволок – К, возможно сочетание разных броневых покровов – БК, БП и т. д.

Позиция 8. Покровы поверх брони: без покровов – Г, стандартная наруж­ная подушка не маркируется.

Позиция 9. Экран: его наличие маркируется буквами э и Э.

Позиция а. Число жил.

Позиция б. Тип скрутки не маркируется, парная – П.

Позиция в. Сечение жил.

В сигнально-блокировочных кабелях с парной скруткой значение позиций меняется.

Позиция а – число групп.

Позиция б – число жил в группе.

Позиция в – диаметр жилы.

В силовых кабелях с бумажной изоляцией, пропитанной нестекающим составом, перед маркировкой ставится Ц.

П р и м е р ы м а р к и р о в к и:

СБЗП – 10 × 2 × 0,9 – кабель сигнально-блокировочный, жила медная, в полиэтиленовой изоляции, с гидрофобным заполнением, броня из плоских стальных проволок, с 10 парами жил диаметром 0,9 мм;

АКРВБГ – 14 × 2,5 – контрольный кабель с алюминиевыми жилами с резиновой изоляцией, влагозащитная оболочка из поливинилхлорида, броня из стальных лент, без наружных покровов, 14 жил сечением 2,5 мм;

СБ – 3 × 6 – кабель силовой, жила медная, изоляция бумажная, вла­го-защитная оболочка из свинца, броня из стальных лент, три жилы сечением 6 мм.

Кабели автоматики и телемеханики, проложенные вдоль электрифицированных железных дорог постоянного и переменного тока, подвергаются значительным опасным и мешающим влияниям.

В настоящее время на участках с электротягой переменного тока для кабельных линий автоматики, сооружаемых в земляном полотне, наибольшее применение находят специальные железнодорожные бронированные кабели с повышенным защитным действием оболочки от электромагнитного влияния (например, МКПАБл, МКПАБп, МКПпАШп, МКБАБп), а также кабели с защитным покровом типа БпШп (например, МКПАБпШп или МКПпАБпШп).

Кабели для сигнализации и блокировки предназначены для электри-ческих установок сигнализации, централизации и блокировки, пожарной сигнализации и автоматики при номинальном напряжении 380 В переменного тока частотой 50 Гц или 700 В постоянного тока.

Кабели для сигнализации и блокировки можно условно разделить на основные группы:

с оболочкой и (или) шлангом из ПВХ-пластиката (поливинилхлоридного), не распространяющие горение при одиночной прокладке (марок СБВГ, СБВБГ, СБПБбШв, СБЗПБбШв);

с оболочкой и (или) шлангом из ПВХ-пластиката пониженной горючес-ти, не распространяющие горение при прокладке в пучках (марок СБВГнг, СБВБГнг, СБВБбШвнг);

в утолщенной оболочке из полиэтилена (марок СБПу, СБЗПу);

в ПЭ оболочке с броней из двух стальных лент, с различными типами защитных покровов (марок СБПБГ, СПЗПБГ, СБПБ, СБЗПБ, СБПБбШп, СБЗПБбШп).

Кабели изготавливаются с числом пар 1, 3, 4, 7, 10, 14, 19, 24, 27, 30 и числом жил 3, 4, 5, 12, 16, 30, 33, 40, 42. Могут изготавливаться кабели и по отдельному заказу с числом жил 7, 9, 19, 21, 24, 27, 37, 48, 61.

Токопроводящие жилы кабелей – однопроволочные из медной мягкой проволоки диаметром 0,8; 0,9 или 1,0 мм.

Кабели марок СБВГ и СБВГнг с токопроводящей жилой диаметром 0,8 мм прокладывают только в служебных помещениях.

На токопроводящие жилы наложена изоляция из полиэтилена в виде сплошного концентрического слоя толщиной 0,35 мм для жил диаметром 0,8 мм и 0,45 мм для жил диаметром 0,9 или 1,0 мм.

В кабелях парной скрутки – две изолированные жилы («а» и «б»), резко отличающиеся по цвету, скру­ченные в пару однонаправленной (повивной или пучковой) или разно­направленной скруткой.

При однонаправленной повивной скрутке жилы, или пары, вне за­висимости от их числа, скручены в сердечник концентрическими повивами. В каждом повиве имеются счетная и направляющая жилы (пары), отличающиеся цветом изоляции (одной из жил для кабелей парной скрутки) друг от друга и от остальных жил, или пар, данного повива.

При разнонаправленной или однонаправленной пучковой скрутке жилы, или пары, с числом не более 12 скручены в сердечник или элемен­тарный пучок, скрепленный обмоткой из синтетических нитей или лент. Допускается использование отличительной расцветки изоляции не менее двух пар или жил, имеющих расцветку счетных и направляющих жил (пар).

При разнонаправленной или однонаправленной пучковой скрутке сердечник с числом жил, или пар, более 12 скручен из элементарных пучков. В каждом повиве сердечника, скрученного из элементарных пучков, имеются счетный и направляющий пучки, отличающиеся цветом скрепляющих их нитей или лент: счетная жила, жила в счетной паре, и обмотка скрепляются нитями или лентами элементарного пучка – красного цвета, а направляющие – зеле-ного цвета.

В кабелях марок СБЗПБбШв, СБЗПБбШп, СБЗПБГ, СБЗПБ, СБЗМу свободное пространство сердечника кабеля по всей его длине заполнено гидрофобным заполнителем, что обеспечивает продольную влагонепроницаемость кабеля. Гидрофобный заполнитель должен быть совместимым с изоляцией жил. Сердечник кабеля перекрывается слоем поясной изоляция из полимерных лент.

С 1999 г. на сетях СЦБ МПС России было запрещено применение кабелей без гидрофобного заполнения. Поверх поясной изоляции может быть наложен экран из алюминиевой или алюмополиэтиленовой ленты, который обеспечивает электростатическое экранирование электрических цепей в кабеле.

Поверх поясной изоляции или экрана (при его наличии) наложена оболочка из ПВХ-пластиката в кабелях марок СБВГ, СБВБГ; из ПВХ-пластиката пониженной горючести в кабелях марок СБВГнг, СБВБГнг, СБВБбШвнг; из полиэтилена (ПЭ) в кабелях остальных марок. В кабелях марок СБПу, СБЗПу оболочка из ПЭ может быть наложена в два слоя – один поверх другого.

Поверх оболочки бронированных кабелей располагаются стандартные защитные покровы.

Для кабелей диаметром 15 мм и более на поверхности наружной оболочки или шланга нанесены марка кабеля, опознавательный знак предприятия-изготовителя и год изготовления. Для кабелей диаметром менее 15 мм в ка-честве маркировки используется нить присвоенного предприятию-изгото-вителю цвета. Кабели при температуре 20 °С имеют следующие параметры:

электрическое сопротивление токопроводящих жил диаметром 1,0 мм – не более 23,3 Ом/км; 0,9 – не более 28,8; 0,8 мм – не более 36,6 Ом/км; сопротивление изоляции токопроводящих жил без гидрофобного заполнения – не менее 5000 МОм/км, с гидрофобным заполнением – не менее 4000;

пробивное напряжение – 2500 В переменного тока частотой 50 Гц, приложенное между жилами, в течение 1 мин;

рабочая емкость на частоте 0,8 или 1,0 кГц пар кабелей парной скрутки – не более 100 нФ/км, жил кабелей с одиночными жилами – не более 150;

коэффициент затухания пар кабелей парной скрутки для токопроводящих жил диаметром 1,0 мм – не более 0,94 дБ/км, 0,9 – не более 1,04, 0,8 мм – не более 1,18 дБ/км;

переходное затухание на ближнем конце кабеля на частоте 0,8 кГц между любыми парами кабелей парной скрутки на длине 300 м для 100 %-ных значений – не менее 60,0 дБ, для 80 %-ных – не менее 67,0.

Минимальный срок службы кабелей без гидрофобного заполнения – 12 лет, с гидрофобным заполнением – 17.

Указанные сроки обеспечиваются при следующих климатических ус-ловиях:

– относительная влажность воздуха – до 98 % при температуре до +35 °С;

– верхнее значение температуры окружающей среды – до +60 °С;

– нижнее значение температуры – до –40 °С для кабелей в оболочке или шланге из ПВХ-пластиката или ПВХ-пластиката пониженной горючес­ти и до –50 °С для кабелей остальных марок.

Кабели могут прокладываться механизированным или ручным способом при температуре от +60 до –15 °С для небронированных кабелей и для кабелей с защитным шлангом поверх брони и –10 °С для остальных кабелей.

Растягивающая нагрузка на кабели должна быть не более 50 Н на каждый квадратный миллиметр общего сечения токопроводящих жил.

Допустимый радиус изгиба небронированных кабелей – не менее семи его максимальных наружных диаметров, для бронированных – не менее 12.

Контрольные кабели на номинальное переменное напряжение до 660 В частотой до 100 Гц или постоянное напряжение до 1000 В предназначены для соединения электрических цепей стативов с аппаратурой пультов управления, выносных табло и другого оборудования СЦБ внутренней установки, для подключения электропитания постовых устройств автоматики и связи, монтажа цепей автоматики, сигнализации и релейной защиты трансформаторных подстанций СЦБ, резерв­ных пунктов питания с дизель-генераторного агрегата (ДГА) и цепей дистанционного управления разъединителями высоковольтных линий автоблокировки.

Жилы кабелей – медные или алюминиевые (А) однопроволочные с изоляцией резиновой (Р) или поливинилхлоридной (В), из полиэтилена (П) или самозатухающего полиэтилена (Пс). Изолированные жилы скручены в кабель или уложены параллельно в одной плоскости (в плоских кабелях). Если кабель содержит более четырех жил и последующие повивы, то две, три или четыре центральные жилы могут не скручиваться. Жилы могут быть скручены в пары, а пары – в сердечник кабеля.

У кабелей с защитным покровом БбШв поверх жил наложены поли­этиленовые или поливинилхлоридные ленты или ленты из полиамидной или полиэтилентерефталатной пленки, а также две ленты из специальной бумаги.

Экранирование осуществляется обмоткой медными лентами или лентами из алюминиевой фольги, а также продольным наложением алюминиевых гофрированных лент. Под экраном из алюминиевой фольги проложена медная проволока диаметром 0,4 – 0,6 мм.

Оболочка кабеля – резиновая, не распространяющая горение, поливинилхлоридная или свинцовая.

Первые три буквы маркировки контрольных кабелей определяются материалом жил, изоляции, оболочки. Контрольные кабели выпускаются с медными жилами, резиновой изоляцией, свинцовой оболочкой, различными броневыми покровами КРС, с резиновой изоляцией жил в резиновой негорючей оболочке (Н) КРН, с резиновой изоляцией и поливинилхлоридной оболочкой КРВ, с поливинилхлоридной изоляцией и поливинилхлоридной оболочкой КВВ, полиэтиленовой изоляцией с поливинилхлоридной оболочкой КПВ, изоляцией из самозатухающего полиэтилена и поливинилхлоридной оболочкой КПсВ. Все эти же типы кабелей могут выпускаться с алюминиевыми жилами, в этом случае перед обозначением кабеля добавляется буква А, например: АКРНБ, АКВВБ и т. д.

Контрольные кабели изготавливают с числом жил 4, 5, 7, 10, 14, 19, 27, 37, 52 при номинальной площади поперечного сечения жилы 0,75; 1 и 1,5 мм²; 4, 5, 7, 10, 14, 19, 27, 37 при номинальном сечении жилы 2,5 мм²; 4, 7, 10 при номинальной площади поперечного сечения жилы 4 и 6 мм². При сооружении объектов автоматики и телемеханики при монтаже устройств электропитания применяют контрольные кабели в следующих случаях.

КВВБ, КНРБ, КПсВБ, КРВБГ, КПсПбШв, КПсБбШв – при прокладке в земле в условиях агрессивной среды и в местах, подверженных воздействию блуждающих токов, при условии отсутствия во время эк­сплуатации значительных растягивающих усилий.

КВВГ, КПВБГ, КРВБбГ, КРНБГ, КВВБГ, КВВБ6Г, КПВБбГ – внутри помещений в среде, нейтральной по отношению к свинцовой оболочке, и при отсутствии значительных растягивающих усилий и вероятности механических воздействий; КРВГ, КРНГ, КПВГ – при тех же условиях, но при полном от-сутствии механических воздействий;

КПВБ, КВБбШв – для прокладки внутри помещений в условиях аг­рес-сивной среды при отсутствии значительных растягивающих усилий; КППбШв, КВПбШв – в случае значительных растягивающих усилий;

КПсПбШв, КПсБбШв – при прокладке в пожароопасных помещениях, тоннелях и каналах. При наличии экрана в маркировку вводится буква Э, нап-ример: КВВГЭ.

Строительная длина кабелей  не менее 150 м. Кабели предназначены для эксплуатации при температуре окружающей среды от 50 до +50 °С. Длительно допустимая температура жил кабелей с резиновой и поли­этиленовой изоляцией не должна превышать +65 °С, с поливинилхлоридной изоляцией – +70 °С.

Дня передачи и распределения электрической энергии в высоковольтных питающих линиях трансформаторных подстанций автоблокировки, постов ЭЦ, ДЦ и ГАЦ, а также при сооружении кабельных высоковольтных линий автоблокировки и устройстве вставок в воздушные линии используются силовые кабели на напряжение 10 кВ.

Силовые кабели различают по типу изоляции: кабели с бумажной изоляцией, в том числе пропитанные и маслонаполненные; с пластмассовой и с резиновой изоляцией.

По величине линейного рабочего напряжения силовые кабели под­раз-деляют на напряжение 1 10; 20  35 и 110  500 кВ.

Силовые кабели состоят из одной, трех или четырех одно- или многопроволочных медных или алюминиевых жил, изолированных друг от друга и окружающей среды бумажно-пропитанной, резиновой или пластмассовой изоляцией, герметизированных свинцовыми, алюминиевыми, пластмассовыми или резиновыми оболочками и защищенных, как правило, броней из стальных лент или оцинкованной стальной проволоки, а также защитными антикоррозийными покровами.

Изоляция жил кабелей выполняется из бумажных лент, пропи­танных маслоканифольным составом, из поливинилхлоридного пластиката, полиэтилена, резины.

Диапазон переменного рабочего напряжения, на который рассчитываются силовые кабели, находится в пределах от 660 В до 500 кВ. Величина рабочего напряжения влияет на конструкцию кабелей.

Жилы силовых кабелей выполняются одно- и многопроволочными. В маркировке кабелей с однопроволочной жилой до­бавляется обозначение «ож».

Жилы круглой формы применяются для одно- и трехжильных кабелей в отдельных металлических оболочках всех сечений и для многожильных с поясной изоляцией сечением до 16 мм² включительно. Жилы сечением 25 мм² и более для многожильных кабелей с поясной изоляцией изготавливают сегментной или секторной формы.

Алюминиевые жилы силовых кабелей сечением 6 240 мм² и медные сечением 6 50 мм² выполняют сплошными однопроволочными, соответственно алюминиевые сечением 70  800 мм² и медные сечением 25 800 мм²  многопроволочными.

Силовые кабели имеют изоляцию из бумажных лент, пропитанных маслоканифольным составом. Для вертикальных или крутых кабельных трасс используются кабели с обедненно пропитанной изоляцией или с изоляцией с нестекающим пропитывающим составом.

Силовые кабели с алюминиевыми или медными жилами с бумажной изоляцией, пропитанной маслоканифольными составами, в алюминиевой или свинцовой оболочке с защитными покровами или без них предназначены для передачи и распределения электроэнергии в стационарных электрических сетях на переменные напряжения 1, 3, 6 и 10 кВ, а также в сетях постоянного тока.

Виды конструкции некоторых силовых кабелей с пропитанной бумажной изоляцией изображены на рис. 2.1, где 1  жилы, 2  поясная изоля­ция, 3  оболочка, 4  покров из кабельной пряжи, 5  броня. Жилы кабелей изолируются однослойной кабельной бумагой на основе сульфатной целлюлозы, которую пропитывают маслоканифольным составом. Изоляцию кабелей для нак-лонных и вертикальных трасс обрабатывают обедненным составом, что отмечается в обозначении буквой В через черточку, например: АСБ-В, либо нестекающим составом, что отмечается буквой Ц (добавка церезина), например: ЦСБ.

а б

Рис. 2.1. Внешний вид (а) и конструкция(б) кабеля с пропитанной бумажной изоляцией

Силовые кабели с пластмассовой изоляцией предназначены для передачи и распределения электроэнергии в стационарных кабельных ЛЭП на номинальном переменном напряжении 0,66; 1; 3; 6; 10 и 110 кВ. Кабели используются и для устройства сетей постоянного напряжения, которое может превышать номинальное переменное напряжение кабеля не более чем в 2,5 раза.

Кабели выпускаются с алюминиевыми и медными жилами, с пластмассовой изоляцией жил, в пластмассовой оболочке, с защитными волокнистыми покровами, броней, в стальной гофрированной оболочке, а также без защитных покровов и без брони.

В качестве изоляции используется полиэтилен или поливинилхлоридный пластикат.

Число токопроводящих жил кабелей равно 1, 2, 3, 4, 5 и 6. Жилы могут иметь круглое или фасонное сечение. Номинальное сечение жил  от 1,0 до 240 мм². Кабели на напряжения 3, 6 и 10 кВ изготавливаются только трехжильными.

Кабели с пластмассовой изоляцией общего применения по величине номинального напряжения условно разделяют на кабели низкого (0,66 3 кВ), среднего (6 10) и высокого (110 кВ) напряжения.

Силовые кабели с резиновой изоляцией токопроводящих жил предназначены для передачи и распределения электроэнергии на переменном и постоянном напряжении. Кабели низкого напряжения рассчитаны на переменное напряжение 0,66 и постоянное 1 кВ; кабели среднего напряжения  на переменное и постоянное напряжение 3,6 и 10 кВ. Кабели с резиновой изоляцией жил используются для прокладки на трассах с неограниченной разностью уровней. Оболочки кабелей изготавливают из маслостойкой, не распространяющей горение резины, из поливинилхлорида или свинца. Некоторые марки кабелей выполняют бронированными. Кабели эксплуатируются при температуре окружающей среды от 40 до +50 °С.

Промежутки между жилами могут быть заполнены резиновыми жгу­тами, кабельной пряжей или стеклопряжей. Поверх изоляции жил до­пускается обмотка полиэтиленовой пленкой или прорезиненной лентой.

Кабели в резиновой и поливинилхлоридной оболочке предназначены для эксплуатации при температуре окружающей среды от 40 до +50 °С, а в свинцовой  от 50 до +50 °С.