1.4. Монтаж и испытания силовых кабельных линий
1.4.1 Общие сведения
Кабели применяют для передачи электроэнергии (силовые кабели), для проводной связи и сигнализации (кабели связи), для передачи энергии и сигнализации на радиочастотах (радиочастотные). Силовые кабели изготавливают на номинальное напряжение от 110 В до 500 кВ.
Силовой кабель состоит из следующих основных элементов: токопроводящих жил, изоляции оболочек и защитных покровов.
Токопроводящие жилы – проводники электрического тока.
Изоляция обеспечивает электрическую прочность токопроводящих жил относительно друг друга и «земли» – металлической оболочки.
Оболочки предохраняют внутренние элементы кабеля от разрушения влагой, кислотами, газами и т. п..
Защитные покровы предохраняют оболочки кабеля от внешних воздействий. К ним относятся: подушка, бронепокров и наружный покров.
Кроме перечисленных основных элементов в конструкцию кабеля могут входить экраны, жилы защитного заземления и заполнители.
Силовые кабели различаются:
- по роду металла токопроводящих жил – кабели с алюминиевыми и медными жилами;
- по роду материала, изолирующего токопроводящие жилы: с бумажной, пластмассовой и резиновой изоляцией;
- по роду защиты изоляции жил кабелей от влияния внешней среды – кабели в алюминиевой, свинцовой, пластмассовой и резиновой оболочке;
- по способу защиты от механических повреждений – бронированные и небронированные;
- по количеству жил – одно-, двух-, трёх-, четырёх- и пятижильные.
Токопроводящие жилы кабеля изготавливают из алюминия и меди: одно- и многопроволочными. В разрезе они имеют вид круга, сегмента или сектора.
1.4.2 Прокладка кабелей внутри и вне зданий
Кабельная линия прокладывается по трассе, которая намечается исходя из условий наименьшего расхода кабелей, а также их сохранности от механических повреждений, коррозии и вибрации.
Трасса кабельных линий вне зданий выбирается с учётом существующих и предполагаемых к постройке зданий и сооружений. Её выбирают так, чтобы кабели имели наименьшее количество пересечений с различного рода трубопроводами, железнодорожными, шоссейными, трамвайными путями и телефонными кабелями и т. п..
Трассу кабелей внутри зданий намечают так, чтобы обеспечить: наименьшее количество обходов кабелями различных трубопроводов (особенно горячих) и конструкций, наименьшее количество проходов через стены, междуэтажные перекрытия и т. п., свободный доступ к кабелям на случай ремонта, наименьшую вероятность механических повреждений кабелей. прокладку кабеля в близи нагретых поверхностей выполняют на расстоянии, исключающем его нагрев выше допустимого, при этом должна быть предусмотрена защита кабеля от возможного прорыва горячих веществ в местах установки фланцев или задвижек.
Трасса кабельной линии для перехода под полотном железнодорожных дорог, а также при пересечении ручьёв, каналов, рек и т. п. выбирается так, чтобы пересечение происходило в наиболее узком месте перехода и по возможности под углом, близким к 90°.
Барабаны с кабелями в зависимости от их количества, массы и размеров, а также местных условий доставляют к месту прокладки непосредственно перекаткой или перевозкой на грузовых машинах, автопогрузчиках, кабельных транспортёрах, платформах и специальных кабельных автомобилях, оборудованных погрузочно-разгрузочными лебёдками и механизмами для раскатки кабеля. Зимой барабаны с кабелями перевозят на санях, прицепляемых к тракторам или автомашинам. На заболоченных участках трассы и по топкой грязи барабаны перевозят на стальных листах, прицепляемых к тракторам. Перевозимые барабаны прочно расклинивают и закрепляют проволокой или тросом на транспортных средствах. Барабаны с кабелями доставляют по возможности к самому месту прокладки. При отсутствии в здании или тоннеле места, необходимого для установки барабанов, их располагают вне здания или тоннеля в близи места прокладки.
Рытьё траншей на участках, на которых отсутствуют усовершенствованные покрытия (асфальтовые, мостовые и пр.), а также на местах, свободных от древонасаждений и различного рода подземных сооружений и коммуникаций, выполняют механизированным способом, применяя траншейные экскаваторы, обеспечивающие возможность рытья траншей, как в грунтах сезонного промерзания, так и в многолетнемерзлых грунтах и др.
На загородных участках укладку одиночных кабелей выполняют при помощи специальной машины- кабелеукладчика, который ножом-клином разрезает и раздвигает грунт и в образовавшуюся щель укладывает кабель.
Вскрытие усовершенствованных покрытий восполняют, как правило, пневматическим и электрифицированным инструментом. Прокладка кабелей при пересечениях авто - и железных дорог выполняется открытым (рытье траншей) или закрытым способом (прокол, горизонтальное бурение).
Кабель прокладывают в траншее глубиной 800мм. При пересечении улиц, площадей, шоссейных и железнодорожных путей глубина укладки увеличивается до 1,1м. Уменьшение глубины укладки до 0,6м допускается при вводе кабелей в здание, а также при пересечении линией подземных сооружений при условии защиты кабелей от механических повреждений. При этом учитывается возможность планирования местности. Ширина дна траншеи для прокладки силовых кабелей до 10кВ должна быть не менее: 300мм для 1-ого-2-х кабелей; 400мм для 2-х-3-х кабелей; 500мм для 3-х-4-х кабелей; 630мм для 4-х-5-и кабелей; 800мм для 5-и-6-и кабелей.
Для удобства выполнения соединений кабелей в муфтах ширину траншеи в этих местах на длине 2м увеличивают при укладке 2-х кабелей до 1,5м и на каждую последующую рядом лежащую муфту - по 350мм. Муфты располагают в траншее шахматном порядке.
При механизированной прокладке кабелей применяют специальные распорные ролики, по которым кабель, раскатываемый с барабана, перемещают при помощи лебедки, трактора, автомобиля и т.д. На поворотах в траншее устанавливают угловые ролики. Барабан с кабелем для размотки устанавливают обычно на специальных безосевых или винтовых домкратах. Для прокладки кабеля в траншеях применяют специальную кабельную машину на базе грузового автомобиля марки ЗИЛ. Раскатка кабеля может производиться также с помощью барабаноподъёмника, движущегося кабельного транспортера или трубоукладчика.
При пересечениях кабели до 1000В прокладывают поверх кабелей более высокого напряжения, так как вероятность повреждения в кабелях до 1000В больше.
Широко применяется также стендовая заготовка кабелей, сущность которой заключается в предварительной заготовке в мастерской мерных отрезков кабелей со смонтированными концевыми заделками и концевыми муфтами.
Проложенные в траншее кабели засыпают землей: вначале слой мягкой земли или песка, а затем грунт, вынутый из траншеи. При засыпке кабельных траншей применяют бульдозеры, катки или трамбовки. Кабели на всем протяжении должны быть защищены от механических повреждений путем покрытия их плитами или кирпичом (но не силикатным) в один слой. При прокладке на глубине 1-1,2м кабели можно не защищать от механических повреждений. Кабели до 1000В должны иметь такую защиту лишь на участках, где вероятны механические повреждения.
При прокладке кабелей в траншеях около здания кабель, ближайший к зданию, прокладывают на расстоянии не менее 0,6м от его фундамента. На вводе в здание делают растянутые полукруги кабеля длиной 1-1,5м, образуя запас на случай демонтажа концевых муфт и нового монтажа их. Ввод
кабелей в здание из траншеи выполняют через отрезки асбоцементных и подобных труб. Пространство между кабелем и трубой забивают, несгораемым и легко пробиваем материалом.
Кабели по мостам, плотинам, дамбам прокладывают в несгораемых трубах под пешеходной частью моста, подвешивают или, закрепляют, открыто в местах, недоступных посторонним лицам.
Прокладка кабелей в производственных помещениях.
Кабели, прокладываемые внутри зданий, не должны иметь горючих наружных защитных покровов. При открытой прокладке кабели до 1000В закрепляют на стенах скобами или в хомутах с расстоянием между двумя рядом лежащими кабелями 35мм, но не менее диаметра кабеля.
Для прокладки кабелей широкое применение получили сборные кабельные конструкции, отличающиеся повышенной несущей способностью и соединением полки со стойкой, не требующим сварки. Такие сборные конструкции комплектуют на месте монтажа из отдельных элементов. Получили распространение также сварные кабельные конструкции. Кабели укладывают непосредственно на полках конструкций, на сварных и перфорированных лотках, в коробках и т.д. Крепление кабельных конструкций может производиться и пристрелкой стальными дюбелями.
На прямых участках расстояние по линии прокладки между двумя соседними креплениями кабелей или конструкциями принимают равным 800-1000мм. При вертикальной прокладке кабели жестко закрепляют через каждые 1000-2000мм. Все металлические конструкции при прокладке кабелей заземляют.
При прокладке кабелей внутри зданий в местах, где может производиться перемещение механизмов, оборудования, грузов, транспорта, а также в местах, доступных не только обслуживающему электротехническому персоналу, кабели ограждают на высоту до 2м от пола коробами из листовой стали и т.п. для защиты их от механических повреждений. Такую же защиту кабелей выполняют и в местах их пересечений с технологическими и другими трубопроводами. Скрытую прокладку кабелей внутри здания осуществляют в каналах, сооружаемых в полу.
Ранее широко применявшаяся прокладка кабелей в трубах все больше заменяется открытой прокладкой кабелей и прокладкой на лотках и в коробах.
На лотках прокладывают небронированные контрольные и силовые кабели до 1000В сечением до 16мм кв. Количество прокладываемых кабелей ограничивается максимально допустимой равномерно распределенной нагрузкой на лотки. Прокладку кабелей выполняют однослойно или многослойно. Также возможна прокладка кабеля пучками (но в один ряд), при этом пучки кабелей скрепляют обоймами или бандажами.
Контрольные кабели прокладывают на лотках с силовыми кабелями (кроме потребителей первой категории). При многоярусной прокладке кабелей контрольные кабели обычно укладывают на лотках нижнего яруса, силовые– верхнего. Если кабели не являются взаиморезервирующими, их укладку выполняют без сплошных горизонтальных несгораемых перегородок. Прокладка рабочих и резервных кабелей на одном лотке запрещается. Кабели при прокладке на лотках крепят перфорированной лентой, полоской с пряжкой, хомутом, скобой и т.п. , при этом применяют мягкие прокладки из пергамента, рубероида и т. п. На прямых участках трассы при горизонтальной прокладке крепления не требуются, а при вертикальной прокладке расстояние между креплениями – не более 1м.
В коробах прокладывают силовые кабели напряжениям до 1000В. Прокладка в коробках рекомендуется взамен прокладки в трубах и открытых прокладок на лопатках при стесненных условиях трассы. Прокладку кабелей в коробах выполняют аналогично прокладке на лотках.
Между стенами зданий, а так же между стенами внутри помещения и его колоннами выполняют прокладку силовых кабелей до 1000В на тросах. Трос и марку кабеля принимают в соответствии с проектом. Кабель при монтаже прикрепляют к тросу до подъема и напряжения, а затем с помощью монтажных боков или лебедки производят подъем, натяжку и крепление троса вместе с кабелем.
Прокладка кабелей в кабельных сооружениях надежно защищает их от механических повреждений при различных земляных работах. К кабельным сооружениям относятся; кабельные туннели, блоки, эстакады, галереи, каналы, короба, шахты, этажи и подвалы. Для прокладки в кабельных сооружениях, как и в помещениях, применяют кабели только без горючего наружного покрова.
Прокладку кабелей в туннелях и коллекторах применяют обычно, если число кабелей, идущих в одном направлении, больше 20. При двустороннем расположении конструкций контрольные и силовые кабели размещают на противоположных сторонах. При одностороннем расположении контрольные кабели размещают под силовыми и отделяются от них горизонтальной перегородкой.
Механизированную раскатку кабеля в туннелях выполняют, как правило, с помощью лебедки, к канату которой прикрепляют кабель и раскатывают его по трасс. На одном конце трассы устанавливают на домкратах барабан, а на другом конце – тяговую лебедку.
После окончания монтажа кабельной сети трассы кабельных линий наносят на план с привязкой их координат к существующим постоянным строениям. Если трасса не может быть нанесена на план, то по ней наносят опознавательные знаки, к которым и производиться привязка линии. Опознавательные знаки выполняют в виде надписей на стенах постоянных зданий и сооружений или на столбиках из бетона и профильной стали на поворотах трассы, в местах установки соединительных муфт, на пересечениях с дорогами и с другими подземными сооружениями, у вводов в здания и через каждые 100 м на прямых участках трассы. Маркировку кабелей выполняют путем прикрепления (подвески) к кабелям бирок (значков). Бирки для кабелей, прокладываемых в зданиях, туннелях и блоках, обычно делают из оцинкованной стали толщиной 1-2мм или пластмассы, а для кабелей в земляных траншеях, - только из пластмассы.
Для кабелей до 1000В принято применять бирку прямоугольной формы, а для кабелей выше 1000В – круглой формы. Для нанесения маркировки на пластмассовые, свинцовые и алюминиевые бирки применяют механические карандаши МКБ.
Для соединения и оконцевания силовых кабелей, а так же для их присоединения к электрооборудованию применяют кабельные муфты и специальные заделки.
Различают соединительные муфты (типа с), ответвительные(тип о), стопорные(тип ст.), стопорно-переходные (тип ст. п) и концевые муфты: наружной установки (тип КН), мачтовые(тип КМ) и внутренней установки – заделки(тип КВ).
Для силовых кабелей до 1кВ с бумажной изоляцией применяют герметичные эпоксидные соединения муфты марки СЭС (со съемной формой), свинцовые муфты марки СС, чугунные муфты марки СЧ и СЧМ (малогабаритная). Для силовых кабелей с пластмассовой изоляцией до 1кВ применяют соединительные эпоксидные муфты марок ПСЭС, ПС с эл – с само склеивающимися изоляционными лентами, Для силовых кабелей 6-10кВ с бумажной изоляцией применяют, муфты марок СЭ (поперечным разъемом), а так же свинцовые муфты марки СС. Для кабелей с изоляцией из вулканизированного полиэтилена – муфты ПВ С ол и для одножильного кабеля с пластмассовой изоляцией 10кВ муфты ПСО сл.
Разделку концов кабеля делают ступенчатой, т.е. на определенной длине кабеля последовательно один за другим удаляют слой конструкции кабеля, пока не обнажается токопроводящие жилы. Слои снимают уступами, поэтому на разделываемом кабеле образуются как бы ступени. Токопроводящие жилы соединяют между собой пайкой, сваркой или опрессовкой в гильзе.
Опрессовку выполняют ручными клещами, механическим, пиротехническим или гидравлическим прессом с помощью сменных матриц. Матрицы подбирают по диаметру трубчатой части наконечника или соединительной гильзы.
Сварку применяют для оконцевания и соединения алюминиевых жил проводов и кабелей всех сечений и для соединения алюминиевых жил с медными. Различают три способа сварки: электросварка контактным разогревом, термитная и газовая сварка.
При оконцевании и соединении алюминиевых жил сваркой применяют флюс ВАМИ. Последний предназначен для удаления пленки окиси с поверхности алюминиевых жил и защиты этой поверхности от окисления.
Пайку применяют, когда отсутствует возможность применения сварки и опрессовки, когда необходимо выполнить ответвления медных жил 160-185мм. Пайку выполняют припоями марок А, ЦО-12 или ЦА-15. Пайку производят с помощью пропан-бутановой горели или бензиновой паяльной лампы; пайку одно проволочных жил 2,5-10мм можно выполнить также с помощью паяльника (сказанное выше относится к алюминиевым жилам).
Пайку медных жил выполняют мягкими оловянно-свинцовыми припоями марок ПОС-40 или ПОС-61. При пайке применяют флюсы из канифоли, стеарина или паяльного жира.
Соединения и оконцевания кабелей с применением эпоксидных компаундов отличается высокой электрической прочностью, стойки к воздействию газов, кислот, сырости и не требует защиты от механических повреждений. В настоящее время соединение и оконцевания кабелей с помощью эпоксидных компаундов широко применяют в кабельных линиях, прокладываемых как внутри, так и вне здания.
Перед монтажом муфт и заделок обязательно выполняют проверку бумажной изоляции кабеля на влажность.
Допускается применять эпоксидные муфты только заводского изготовителя, выпускаемые
в виде комплектов. Каждый комплект представляет собой набор материалов для одной муфты.
Комплект эпоксидной муфты на напряжение 6-10 кВ содержит: литой эпоксидный корпус муфты из двух полумуфт, банку с компаундом в смеси с наполнителем, пузырек с отвердителем и набор необходимых вспомогательных материалов.
Комплект эпоксидной муфты на напряжение до 1000В не содержит литых корпусов, так как в этом случае применяют съемные формы, которые заливают компанаудом на месте монтажа.
Для заливки полостей эпоксидных муфт применяют эпоксидные компанауды с наполнителями, к которым добавляют отвердители. Наполнителем обычно бывает пылевидный кварцевый песок. Марка отвердителя зависит от марки эпоксидного компаунда и от температуры окружающей среды.
Свинцовые муфты типа СС применяют для соединения кабелей с бумажной изоляцией 6 и 10кВ. Соединение токопроводящих жил изолируют лентами кабельной бумаги или пряжи. Для удаления влаги производят прошпарку (поливку) обмотанного места соединения жил горячей маслоканифольной кабельной массой марки МП-1.Концы муфты подпаивают к свинцовой или алюминиевой оболочке кабеля припоем ПОС. Затем муфту заливают кабельной массой на битумной основе марки МБ или МБМ.
В отличие от свинцовых, чугунные муфты заливают битумной кабельной массой в три приема.
В траншеях муфты укладывают всегда горизонтально.