Основные элементы кабельных линий

Кабельной линией называется сооружение, предназначенное для передачи электроэнергии, состоящее из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами (заделками) и крепежными деталями. Кабельные линии прокладывают в земляных траншеях, в подземных кабельных сооружениях (туннели, каналы, коллекторы) непосредственно по строительным поверхностям или на специальных кабельных конструкциях, на лотках и тросах, в трубах, открыто на эстакадах и т.п. Монтаж регламентирован рядом технологических правил и требований, при соблюдении которых обеспечивается сохранность того уровня электрической и механической прочности кабеля, который достигнут на заводе при его изготовлении.

Основными элементами кабельных линий являются силовые кабели, муфты и инженерные сооружения. Силовые кабели состоят из токопроводящих жил, изоляция жил, оболочки для защиты от увлажнения и других воздействий среды, брони из стальных лент или проволоки для защиты от механических повреждений и противокоррозионное покрытие или специальный защитный покров.

В соответствии с ГОСТ 24183 - 80 кабели силовые с пластмассовой изоляцией изготовляются на номинальное переменное напряжение 0,66; 1; 3; 6; 10; 35 кВ. Сечения токопроводящих жил кабелей установлены в соответствии с рядом номинальных сечений, рекомендованных МЭК и принятых в большинстве стран: 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500; 625; 800; 1000 мм² . Многожильные кабели с пластмассовой изоляцией изготовляются с сечением жил до 240 мм²  и числом жил до 5.

В зависимости от условий применения кабели изготовляются с алюминиевыми или медными токопроводящими жилами. Двухжильные и трехжильные кабели имеют жилы одинакового сечения. Четырехжильные и пятижильные кабели имеют три жилы одинакового сечения и жилы нулевую и заземления, сечение которых отличается от основных жил. Четырехжильные кабели также могут иметь все жилы одинакового сечения. Минимальное сечение алюминиевых жил кабелей установлено из условий механической прочности и равно 2,5 мм² . В соответствии с требованиями ПУЭ значительная часть выпускаемых четырехжильных кабелей с пластмассовой изоляцией имеет сечение нулевых жил не менее 50% сечения основной жилы.

Для облегчения монтажа кабелей и осуществления фазировки жил изолированные жилы многожильных кабелей имеют отличительный цвет или обозначение цифрами, начиная с нуля. Установлено следующее соответствие между цветовой и цифровой маркировками:

Номер жилы кабеля Цвет

1 ......................... Белый или желтый

2 ......................... Синий или зеленый

3 ......................... Красный или малиновый

4 ......................... Коричневый или черный

0 ......................... Голубой

Изоляция жил заземления отличаются от изоляции всех других жил в кабеле, она выполняется двухцветной - желто-зеленого цвета.

В четырехжильных кабелях с нулевыми жилами меньшего сечения допускается отсутствие маркировки нулевой жилы, так как при монтаже ее можно легко отличить по геометрическим размерам.

Основными электрическими параметрами, контролируемыми в процессе производства кабелей и при их эксплуатации, являются электрическая прочность изоляции и ее электрическое сопротивление. В процессе производства изолированные жилы кабелей на напряжение 0,66-6 кВ проходят испытание повышенным напряжением.

Кабели в готовом виде испытывают на заводе - изготовителе переменным напряжением, приложенным к каждой жиле. При этом испытаниям подвергают все строительные длины, а также выборочно образцы кабелей, отобранных от испытанных строительных длин с целью отбраковки кабелей, имеющих недопустимые дефекты в изоляции. Испытания отрезков кабеля проводят при периодических проверках не реже 1 раза в 6 мес. Эти испытания характеризуют уровень электрической прочности изоляции кабелей.

Электрическое сопротивление изоляции кабелей измеряют на каждой строительной длине при нормальных климатических условиях. Нормируемые минимальные значения электрического сопротивления изоляции кабелей, пересчитанные на 1 км длины, приведены в ГОСТ 24183-80. Измерения электрического измерения изоляции кабелей при длительно допустимой температуре проводят на образцах длиной не менее 3 м после их выдержки при заданной температуре не менее 2 ч.

 Муфты.  Для соединения и оконцевания силовых кабелей, а также для их присоединения к электрооборудованию применяют кабельные муфты и специальные заделки (рис 6.6 – 6.12).

Рис.6.6 Чугунная соединительная муфта СЧ: 1-нижняя половина корпуса; 2-верхняя половина корпуса; 3-подмотка из смоляной ленты; 4-крышка; 5-заливочное отвер­стие; 6-соединительные болты; 7-фарфоровые распорки; 8-земляющий болт; 9-провод заземления; 10-соединительные гильзы; 11-уплотнитель; 12-кабельный состав.

Рис.6.7. Соединительная муфта ПСсл для кабелей напряжением до 3 кВ:

l-кабель; 2-адгезионные прослойки по изоляции; 3-термоусаживаемая трубка;

4-подмотка из ленты ЛЭТСАР; 5-общая подмотка из ленты ЛЭТСАР или ПВХ 6;

6-гильза; 7-адгезионные прослойки под трубкой; 8-провод заземления; 9-кожух.

Рис.6.8. Свинцовая муфта типа СС:

1-проволочный бандаж; 2-провод заземления;

3-корпус муфты; 4-заливочное отверстие;

5-заливочный состав; 6-подмотка лентой ЛЭТСАР; 7-соединителгьнж гильза; 8-подмотка из роликов шириной 5 и 10 мм.

Рис. 6.9. Эпоксидная соединительная муфта СЭС для соединения трехжильного кабеля с алюминиевой оболочкой с четырехжильным:

1-корпус муфты; 2-места пайки перемычки;

3-перемычка из медной проволоки; 4-распорка;

5-соединение ну­левой жилы с перемычкой и проводом заземления; 6-соедииение основных жил; 7-трехжильный кабель; 8-уплотнительное резиновое кольцо; 9- четырехжильный кабель.

Рис.6.10. Концевая заделка из самосклеивающихся лент КВсл(а) и ко­нусный уплотнительный вкладыш:

1-наконечник; 2,3-подмотки из ленты ПВХ или ленты ЛЭТСАР или ЛЭТСАР ЛПм; 4-изоляций жилы;

5-крестообразная уплотнительная подмотка; 6,9-цен-тральный и боковой вкладыши; 7-бандаж из ленты ЛЭТСАР; 8-герметиеирующая подмотка; 10-линия среза при изготовлении вкладыша.

Рис.6.11 Концевые эпоксидные за­делки внутренней установки КВЭ и КНЭк(а) и КВЭт(б):

1-провод заземления; 2,4-бандажи, подмотки на ленты ЛЭТСАР ЛПм; 5-корпус; 6-жила кабеля

7-трубка, 8-хомут; 9-наконечник; 10-адгезионная прослойка из лака КО - 916; 11-оболочка;

12-подмотка из хлопчатобумажной ленты, пропитанной эпоксидным компаундом; 13-поясная изоляция.

Рис.6.12. Концевые заделки в рези­новых КВР(а) и термоусаживаемых полиэтиленовых (б) перчатках: 1-наконечник; 2,13-резиновая и по­лиэтиленовая термоусаживаемая перчатки; 4,5-подмотки проре- зиненой и маслостойкой резиновой ленты; 6-броня кабеля; 7-оболочка; 8-хомут; 9-поясная изоляция; 10-токопроводящая жила; 11-герметиаирумщий клей расплав; 12-термоусаживаемая манжета. .

Муфты кабелей с пластмассовой изоляцией имеют следующее

обозначение, табл. 6.1.

Таблица 6.1 Маркировка муфт

Характеристика элемента конструкции	Буквенное обозначение
Тип муфты: соединительная ответвительная соединительная переходная концевая наружной установки концевая мачтовая концевая внутренней установки	С О СП КН КМ КВ

В конце обозначения марки муфты, если она различается по маркоразмерам, после дефиса следует цифровое обозначение маркоразмера.

Обозначение марки кожуха муфты состоит из двух частей. Первая обозначает тип кожуха: К - кожух защитный, Кз - кожух защитный подземный, Кв - кожух защитный подводный. Вторая обозначает материал, из которого изготовлен кожух: Ч - чугун, П - пластмасса, Ст - сталь.

Пример обозначения муфты ПСслт-2-КзП-3х120 - 6 из самосклеивающихся лент и термоусаживаемых трубок второго маркоразмера с подземным защитным кожухом из пластмассы для кабеля сечением 3х120 мм²  на номинальное напряжение 6 кВ.

К муфтам предъявляются следующие требования:

1. Металлические корпуса и кожухи муфт должны иметь элементы для

заземления.

2. Корпуса муфт должны быть надежно защищены от коррозии.

3. Эпоксидные детали муфт не должны иметь трещин, сколов, раковин

и др. дефектов.

Муфты в зависимости от назначений и конструкций должны выдерживать испытания на механическую прочность давлением масла в течение 1 часа, кроме этого должны выдерживать испытание на герметичность давлением газа в течение 10 минут.

Все соединительные муфты кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение более 1 кВ, за исключением чугунных и эпоксидных, должны быть заключены в пластмассовые, чугунные или стальные защитные кожухи.

При прокладке большого количества кабельных линий применяют специальные инженерные сооружения: кабельные блоки, коллекторы, кабельные туннели и каналы.

 Кабельные блоки обычно выполняют из асбетоцементных труб диаметром 100 мм, применяемых для безнапорной канализации, в некоторых случаях - из замкнутых бетонных блоков или составных бетонных блоков. Кабельные блоки должны иметь достаточную механическую прочность и выдерживать нагрузку от массы слоя грунта, тяжелых грузовых и дорожных машин, применяемых при асфальтировании дорог. Соединение асбестоцементных труб между собой осуществляется муфтами с уплотнением резиновыми кольцами, поставляемыми промышленностью комплектно с трубами, либо специальными стальными манжетками, с последующей заделкой места соединения цементным раствором.

Внутренняя поверхность трубы должна быть гладкой, без задиров, чтобы при протаскивании кабеля не повредить его герметическую оболочку. В местах, изменения направления трассы или глубины заложения кабельных блоков, сооружаются кабельные колодцы, обеспечивающие удобную протяжку кабелей и замену их в случае надобности. Такие колодцы сооружаются также и на прямолинейных участках трассы для размещения муфт. Расстояние между колодцами в этом случае определяется значением предельно допустимого усилия тяжения кабелей. Для стока случайно попавшей воды в каналы труб кабельные блоки выполняются с уклоном (не менее 0,2%) в сторону колодцев. Стены колодцев выполняют из кирпича или сборного железобетона. Кроме того, предусматриваются гидроизоляция колодцев и защита металлических оболочек кабеля от износа в месте перехода кабелей из каналов блока в колодцы.

Кабельные блоки имеют следующие недостатки:

1.Применение специального кабеля марок СГ или АСГ, имеющих утолщенную оболочку, приводит к увеличенному расходу металла на изготовление кабеля по сравнению с нормальными конструкциями.

2. Строительная длина барабанов кабеля используется не рационально в связи с разными расстояниями между колодцами.

3. Повреждение кабеля вызывает необходимость замены всей строительной длины между соседними колодцами, в то время как при других условиях прокладки для ремонта кабеля достаточна вставка небольшой длины (4 -5 м).

4. Износ оболочек в месте выхода кабелей из труб, вызванный колебаниями нагрузок и температуры токопроводящих жил в результате изменения длины кабеля.

5. Содержание колодцев блочной канализации требует значительных затрат труда эксплуатационного персонала.

6. Вероятность коррозии открытых металлических оболочек кабелей от блуждающих токов электрифицированного транспорта (трамвая, железных дорог), а также химической коррозии значительно повышается.

 Коллектором  называется подземное проходное замкнутое сооружение, предназначенное для общего размещения силовых кабельных линий, линий связи и сигнализации, а также трубопроводов.

Размеры коллектора определяют в зависимости от количества и вида размещаемых в нем коммуникаций, а конструкцию его определяет способ строительства. В коллекторе сверху прокладываются на кронштейнах силовые кабели, под ними кабели связи, отделяемые от силовых кабелей горизонтальной перегородкой, еще ниже - водо- и теплопроводы.

Размещение теплопроводов теплосети и водопровода в общем коллекторе оказывает благотворное влияние, так как водопроводом снижается температура, а теплопроводом снижается влажность воздуха, чем устраняется вредное влияние сырости на оболочки кабелей и конструкции.

Коллекторы могут быть круглого и прямоугольного сечений. Коллекторы круглого сечения строятся, как правило, при помощи щитов на глубине 5 м и более закрытым способом, прямоугольного сечения - открытым способом. Для защиты от проникновения вод стены коллектора оклеивают двумя слоями пергамина с устройством защитной стенки толщиной в полкирпича. Соединительные швы между блоками уплотняют и заделывают цементным раствором. Для вводов в коллектор кабельных линий устраивают камеры.

  Кабельным туннелем называется подземное проходное замкнутое сооружение, предназначенное для размещения кабельных силовых линий, линий связи и сигнализации. Как и коллекторы, кабельные туннели могут быть круглого и прямоугольного сечений, они сооружаются аналогичными способами и в зависимости могут быть проходного и полупроходного типов. Проходные и полупроходные туннели имеют одинаковую ширину и отличаются друг от друга только высотой. Размещение кабелей в туннелях зависит от их конструкции и назначения кабелей (силовые, контрольные, кабели связи). Конструкции для укладки кабелей в туннелях состоят из вертикальной стойки и горизонтальной полки (кронштейна). Стойки и полки выполняются сварными из угловой стали с расстоянием между полками 200 мм или сборными из листовой стали. Сборные конструкции состоят из стоек корытнообразной формы с отверстиями и полок П-образного сечения, устанавливаемых в отверстиях. Стойки могут соединяться друг с другом по вертикали. Полки изготовляются в двух исполнениях: без перфорации и с перфорацией для закрепления кабелей в местах их поворота. При горизонтальной прокладке кабелей концы полок должны быть загнуты кверху, чтобы исключить возможность падения крайних кабелей с полок. В случае, когда вертикальная статическая нагрузка на полку превышает допустимую по расчету (70 кг), применяются подкосы, повышающие несущую способность кабельных полок.

Для вывода кабелей из туннелей предусматриваются специальные камеры, пристраиваемые к одной из боковых стенок туннеля. Камера оборудуется люком для осмотра монтажа.

Туннели должны иметь на концах выходы. Кроме того, необходимо предусмотреть аварийные выходы, которые могут встраиваться в надземные сооружения или выполняться в виде люка, открывающегося с помощью шарнирно-связанной с ним откидной лестницы. Конструкции корпуса и наружной крышки люков должны рассчитываться с учетом нагрузки транспорта.

  Кабельным каналом называется подземное сооружение, предназначенное для прокладки небольшого количества кабелей ( не более 15). На участках, где могут быть пролиты расплавленный металл, жидкости с высокой температурой или вещества, разрушающие действующие на металлические оболочки кабельных линий, устройство каналов не допускается.

Способ прокладки кабелей в канале позволяет положить новый или заменить действующий кабель без производства земляных работ, обеспечивает возможность осмотров и ремонта линий в процессе эксплуатации, а также надежную защиту кабелей от механических повреждений. Недостатком этого способа прокладки является необходимость вскрытия верхнего перекрытия при прокладке кабеля, производстве ремонтных работ и осмотре. Ограниченные размеры канала затрудняют движение воздуха и отвод тепла, а скученность кабелей создает опасность их взаимного повреждения в случае возникновения дуги.

Применение монолитного железобетона или кирпичной кладки при сооружении кабельных каналов требует значительных затрат труда и материалов, поэтому основными требованиями, предъявляемыми к конструктивным решениям для кабельных каналов, являются применение сборного железобетона, унификация сборных элементов и индустриализация методов строительства.