Общие сведения о кабельных линиях
Силовые кабельные линии предназначены для передачи и распределения электрической энергии постоянного и переменного тока, питающей разнообразные энергетические установки, устройства связи, автоматики и телемеханики. Кабельная линия - это проложенный кабель в совокупности с арматурой и кабельными сооружениями.
Кабелем называется совокупность нескольких проводников, заключённых в общую защитную оболочку (рис.1).
Изолированные проводника называются жилами кабеля. Жилы кабеля используются для образования электрических цепей, по которым передаются электрические сигналы.
Защитная оболочка из пластмассы или металла предохраняет изоляцию жил от воздействия сырости и влаги. Для защиты кабеля от механических повреждений поверх оболочки может быть наложен металлический броневой покров.
Рис. 1 Трехжильный кабель с поясной изоляцией из пропитанной бумаги (а) и его разрезы (б – с круглыми жилами; в - с секторными жилами): 1 – жилы; 2 – изоляция жил; 3 – заполнитель; 4 – поясная изоляция; 5 – защитная оболочка; 6 – бумага, пропитанная компаундом; 7 – защитный покров из пропитанной кабельной пряжи; 8 – ленточная броня; 9 – пропитанная кабельная пряжа
Повышенная защищённость жил кабеля позволяет прокладывать его в любых условиях - на открытом воздухе, под землёй, под водой. В зависимости от способа прокладки кабели делят на воздушные, подземные и подводные.
В промышленности преимущественное применение находят подземные кабели. Кабельные заводы поставляют кабель на деревянных кабельных барабанах. Длина кабеля, навитого на барабан, называется строительной длиной. В зависимости от типа и размеров сечения кабеля она изменяется от 125м до 1000м. При прокладке кабеля приходится соединять между собой строительные длины, подключать жилы кабеля к аппаратуре, укреплять кабель на трассе, делать от него ответвления. Детали и устройства, которые используются для производства этих работ, называются кабельной арматурой.
В состав кабельной арматуры входят:
- металлические и пластмассовые соединительные муфты для герметического соединения жил и оболочек кабеля;
- кабельные боксы;
- кабельные ящики, служащие для герметичной оконечной разделки кабельных жил;
- разветвительные муфты, позволяющие подключить к кабелю с большим числом жил несколько кабелей с меньшим числом жил;
- стальные оцинкованные скобы для закрепления кабеля на столбе или стене здания и т.д.
- пупиновские катушки и ящики;
- согласующие автотрансформаторы и т.д.
Кабельные ящики устанавливают на столбах - кабельных опорах, кабельные боксы монтируют в кабельных будках и шкафах. Иногда в городах и крупных железнодорожных узлах подземные кабели прокладывают в трубах (канализации) и устраивают колодцы и шахты для монтажа и для наблюдения за кабелем. Все эти устройства называют кабельными сооружениями.
Технология монтажа кабельных линий
Кабельные линии прокладывают так, чтобы при их эксплуатации исключалась возможность возникновения опасных механических напряжений и повреждений.
Кабели укладывают с запасом по длине 1—2 % для компенсации возможных смещений почвы и температурных деформаций как самих кабелей, так и конструкций, по которым они проложены. В траншеях и на сплошных поверхностях внутри зданий и сооружений запас создают волнообразной укладкой кабеля («змейкой»), а по кабельным конструкциям (кронштейнам) — образованием стрелы провеса. Создавать запас кабеля в виде колец (витков) не допускается.
Усилия тяжения при прокладке кабелей зависят от способа прокладки, сечения жил, температуры и трассы.
Кабели, прокладываемые горизонтально по конструкциям, стенам, перекрытиям и фермам, жестко закрепляют в конечных точках, непосредственно у концевых муфт и заделок, на поворотах трассы, с обеих сторон изгибов и у соединительных муфт. Кабели на вертикальных участках закрепляют на каждой кабельной конструкции. В местах жесткого крепления небронированных кабелей со свинцовой или алюминиевой оболочкой на конструкциях применяют прокладки из листовой резины, листового поливинилхлорида или другого эластичного материала. Небронированные кабели с пластмассовой оболочкой или пластмассовым шлангом, а также бронированные кабели крепят к конструкциям скобами, хомутами, накладками без прокладок.
Внутри помещений и снаружи в местах, доступных для неквалифицированного персонала, где возможно передвижение автотранспорта, грузов и механизмов, бронированные и небронированные кабели защищают от механических повреждений до безопасной высоты (не менее 2 м от уровня земли или пола и на глубине 0,3 м в земле).
Защиту обеспечивают кожухами из листового металла толщиной 2,5 мм или отрезками стальных труб. Приступая к сооружению кабельных линий, монтажники изучают рабочую документацию: план трассы; продольный профиль; рабочие чертежи конструкций; строительные чертежи кабельных сооружений; перечни мероприятий по герметизации вводов; чертежи перехода кабельной линии напряжением 35 кВ в воздушную; кабельный журнал; спецификации на материалы и изделия; сметы и др
Рис. 2 Грузозахватные приспособления:
а — двухветяевые стропы; б — стальная ось; в — приспособление для подъема барабана с кабелем без применения оси; 1 — крюк; 2 — строп; 3 — серьга и кольцо; 4 — запор; шток; 6 — захват
Как правило, монтаж кабельных линий выполняют в две стадии: сначала внутри зданий и сооружений устанавливают опорные конструкции для прокладки кабелей (работы ведут по совмещенному графику строительно-монтажных организаций); затем прокладывают кабели и подключают их к выводам электрооборудования (работы ведут после завершения комплекса строительных и отделочных работ при условии передачи объекта под монтаж по акту).
В монтажную зону кабели доставляют в заводских упаковках или на инвентарных барабанах. В местах хранения кабели погружают мостовыми кранами, кран-балками, тельферами или автомобильными кранами, автопогрузчиками и другими грузоподъемными устройствами. В качестве грузозахватных приспособлений применяют унифицированные гибкие стропы из стальных канатов с захватами, траверсами и стальные оси.
Перевозку кабелей осуществляют на транспортерах ТКБ-6, ТКБ-10 грузоподъемностью соответственно 6 и 10 т. Транспортер ТКБ-6 перемещают автомобилем, а ТКБ-10 — трактором Т-150.
Рис. 3 Проверка бумажной изоляции кабеля на влажность:
1 — ковш с парафином; 2— термометр; 3 — пинцет; 4 — кабельная бумага
После удаления обшивки с барабана состояние наружных витков оценивают в зависимости от конструктивного исполнения оболочек и защитных покровов. Частыми дефектами кабелей бывают подтеки пропитывающего состава, просветы в наружном покрове из кабельной пряжи; проколы, раковины и разрывы пластмассового защитного шланга; обрывы, смещения, зазоры между витками бронелент; раковины и трещины в свинцовых и алюминиевых оболочках и др.
Наружные витки кабеля с повреждениями удаляют, а его изоляцию испытывают повышенным напряжением. Бумажную изоляцию кабеля перед испытанием проверяют на отсутствие влаги. Для этого ленты, прилегающие к оболочке и жилам, погружают в нагретый до 150° С парафин. Легкое потрескивание и выделение пены свидетельствует об увлажнении изоляции кабеля (во избежание ошибочных результатов к лентам не прикасаются руками). В этом случае от конца кабеля отрезают участок длиной 250—300 мм и проводят повторную проверку. При необходимости эти операции повторяют несколько раз до получения положительных результатов.
После испытания кабеля повышенным напряжением восстанавливают герметизирующие колпачки на его концах.
Технологический процесс прокладки кабеля состоит из следующих операций: установки барабана с кабелем, подъема барабана домкратами, снятия обшивки с барабана, раскатки кабеля равномерным вращением барабана и протяжкой кабеля вдоль трассы в проектное положение.
Раскатку кабеля выполняют ручным или механизированным способом. При ручной раскатке тяжение кабеля осуществляют рабочие-электромонтажники, расставленные таким образом, чтобы на каждого из них приходилась нагрузка не более 0,35 кН. Кабель раскатывают вручную при отсутствии или нецелесообразности применения средств механизации (короткие участки трасс при небольшом числе кабелей). Для облегчения труда электромонтажников используют линейные и угловые ролики или обводные устройства.
Способы механизированной раскатки кабелей разнообразны.
При прокладке кабелей в траншеях с движущихся транспортных средств (кабельный транспортер, кран-трубоукладчик, специальная тележка) раскатку кабеля производят со скоростью до 3 км / ч, регулируя вращение барабана тормозом. При механизированной прокладке кабеля тяжение контролируют динамометром. Барабан на домкрате приподнимают над основанием на 15—20 см для свободного вращения вокруг оси.
Рис. 4 Приспособление для раскатки кабеля: а — угловой универсальный ролик; б —г — линейные ролики
На сложных трассах с многими поворотами и резкими перепадами высотных отметок используют комплект протяжных устройств с автономным приводом ПИК-4У. Если длина трассы не превышает 180 м и имеет один угол поворота, используют одно устройство; при длине трассы 200—300 м с поворотами применяют два привода, а при длине трассы 500 м с поворотами — три-четыре привода. Кабели напряжением до 1000 В защищают там, где возможны механические повреждения: в местах частых раскопок, в местах перехода через улицы, дороги, вдоль проезжей части.
Рис. 5 Привод ПИК-4У для тяжения кабеля:
1 — двигатель; 2 — редуктор; 3 — прижимное устройство; 4 — движитель; 5 — направляющие;
6— ролик; 7— лебедка; 8 — рама; 9 — стойка
Кабели напряжением выше 1000 В защищают от механических повреждений красным кирпичом или бетонными плитами на всем протяжении трассы. Предварительно кабель покрывают слоем песка или чистой земли толщиной 100 мм. После завершения указанных операций траншею зарывают. Бронированные силовые кабели с металлическими оболочками на протяженных участках прокладывают с передвигаемого или самоходного кабелеукладчика. Перед прокладкой трассу очищают от пней и корней деревьев, выравнивают откосы, засыпают ямы.
При использовании ножевого кабелеукладчика типа КУ-150 с пассивным рабочим органом его буксируют двумя (или более) тракторами 1 и 2, так как усилия, необходимые для расклинивания грунта ножом Р, составляют 170—440 кН. Кабелеукладчик 3 снабжен кассетой 8 с входным лотком 4 для прохода разматываемого с барабана 5 кабеля 7. К кабелеукладчику прицеплен транспортер 6 кабельных барабанов.
Рис. 6 Механизированная колонна для прокладки кабеля ножевым кабелеукладчиком
При движении кабелеукладчика его нож входит в грунт на глубину 1,2—1,3 м, а в образующуюся щель укладывается кабель.
После прохода ножа щель под действием массы грунта закрывается, а кабель остается на глубине 1—1,2 м и не требует защиты от механических повреждений. В процессе прокладки электромонтажники вращают барабан 5 с кабелем так, чтобы последний перед входом в кассету имел некоторый провес.
При прокладке кабелей в блоках до начала работ очищают каналы блока от цементного раствора и строительного мусора протяжкой контрольного цилиндра, соединенного с тремя ершами 2. Устройство легко проходит в чистых и исправных каналах, без стуков и задержек. Цементную пыль, оставшуюся после протягивания устройства через каналы, удаляют сжатым воздухом от компрессора.
Минимальный диаметр блоков принимается равным 1,5-кратному наружному диаметру кабелей, но не менее 90 мм. Внутренний диаметр асбестоцементных труб, предназначенных для прокладки многожильных кабелей, принимают равным 1,5-кратному диаметру кабелей. Наименьший допустимый диаметр труб 50 мм при длине их до 5 м и 100 мм — при большей длине.
При прокладке кабелей в блоке необходимо обеспечить полную водонепроницаемость трубопровода. Для этого проводят следующие мероприятия:
после монтажа испытывают трубопровод давлением воздуха или воды;
герметизирующие уплотнения устраивают в местах выхода кабеля из трубопровода (заполнение пряжей с битумом и т.п.).
Для прокладки в блоках и трубах применяют специальные небронированные кабели марки СГТ или АСГТ. На участках длиной не более 50 м, например, в случаях перехода кабелей из траншеи в блок применяют бронированные кабели со снятым верхним джутовым покровом. При этом броню промывают бензином, и после красят асфальтовым лаком.
Предельно допустимое усилие тяжения за жилы кабеля в каналы блока определяют как Р\ равное 1/6 (предел прочности суммы жил кабеля, которая для медных жил берется из расчета 26, а для алюминиевых — 16 кГ / мм2).
Для затягивания в каналы блока каната приводной лебедки используют стальную проволоку диаметром 4—5 мм, заложенную при сооружении блочной канализации. Если такая проволока не была заложена в канал, ее протяжку на участках длиной до 50 м выполняют непосредственным проталкиванием во входное отверстие.
В каналах большой длины используют пневмоканалопроходчики, протаскивающие капроновый шнур диаметром 2—3 см при избыточном давлении сжатого воздуха 600—700 кПа.
Барабаны с кабелем размещают по трассе так, чтобы можно было монтировать соединительные муфты в колодцах блока. Кабели больших сечений и большой протяженности затягивают в каналы стальным зажимом, закрепленным непосредственно за жилы на концах кабеля.
В процессе затягивания кабеля, для уменьшения трения и механического износа поверхности кабеля его смазывают солидолом или тавотом толщиной слоя 2 мм. Необходимо следить за тем, чтобы кабель в промежуточном колодце не испытывал чрезмерного натяжения.
Если два участка трассы имеют неодинаковую длину, протяжку кабеля начинают на более длинном участке. Затем сматывают кабель с барабана на длину второго участка (с припуском на муфтовое соединение), раскладывают его в виде петли на земле и отрезают кабель у барабана.
Далее, затянув трос на втором участке, спускают конец петли кабеля в колодец и, прикрепив конец кабеля к этому тросу, производят окончательную затяжку кабеля, следя за тем, чтобы радиус изгиба кабеля при опускании петли в колодец не был меньше допустимого.
Конец кабеля, отрезанный у барабана и опущенный в колодец, должен быть запаян. По обеим сторонам соединительных муфт (на расстоянии 1 м от муфты) концы кабеля закрепляют на опорных конструкциях колодца. В местах сближения кабелей на расстояние, меньше допустимого, на кабели необходимо надевать нарезанные из асбестоцементных труб кольца с вырезом в них вдоль оси щелей, равных по ширине 1,1 диаметра кабеля.
При прокладке кабелей в туннелях и каналах сначала готовят трассу. Для этого проверяют соответствие проекту строительной части, вентиляции, пожарной сигнализации, наличие огнестойких перегородок. Далее устанавливают сборные кабельные конструкции, стойки которых приваривают к закладным элементам стеновых панелей. В местах спуска кабеля из вентиляционной шахты в туннель и на углах поворота размещают универсальные обводные устройства. По роликам раскатывают кабель, используя лебедку, транспортер или специальный автомобиль. Затем укладывают кабельные опорные конструкции с запасом 2 % и закрепляют в конечных точках трассы, а также на изгибах, концевых заделках и у соединительных муфт.
Кабели к электродвигателям взаиморезервируемых пожарных насосов прокладывают по разным трассам.
Кабельные туннели, помещения, этажи должны быть разделены перегородками на отсеки, длина которых определяется технологией тушения пожаров, но не более 150 м.
Кабельные эстакады и галереи должны быть отделены от кабельных туннелей, полуэтажей и других помещений несгораемыми перегородками, иметь перекрытия вверху и внизу, а также входные двери.
Кабели в кабельных сооружениях прокладывают таким образом, чтобы были обеспечены проходы для их монтажа, ремонта и замены (в том числе в местах входа и выхода кабелей из них). Пересечения. кабелей должны происходить в разных плоскостях.
На эстакадах, в галереях при проверке строительной готовности сборных кабельных конструкций их закрепляют шпильками. Крепить можно также болтами или приваркой к закладным элементам. Для открытой прокладки применяют анкерные устройства и натяжные зажимы.
Барабаны расставляют вдоль трассы и подготовляют их к прокладке кабеля. Кабель раскатывают тяжением канатом лебедкой с электрическим приводом по роликам и обводным устройствам. В начале, конце и на поворотах трассы устанавливают направляющие желоба, обильно смазанные тавотом. Кабели прокладывают без наружного покрова с противокоррозийным покрытием или наружным покровом из несгораемых материалов. В производственных помещениях (машинные залы, кабельные полуэтажи и др.), на прямых участках длиной до 200 м по сборным кабельным конструкциям, лоткам или коробам, размещаемым на различной высоте, отдельные контрольные и силовые кабели (пучки кабелей) прокладывают с помощью механизированного приспособления МПНН «непрерывная нить». Оно состоит из электропривода /, двух пар телескопических стоек 2, оснащенных траверсами, поддерживающих 4 и линейных универсальных 5 роликов, замкнутого каната 3, кабельного захвата 6 и зажима 7.
Рис 7. Приспособление для механизированной прокладки кабеля «непрерывная нить»
Телескопические стойки размещают в начале и конце трассы и закрепляют их враспор между полом и перекрытием, перемещая вдоль стоек траверсы с роликами и раму с приводным канатом 3. Пучок подготовленных к прокладке кабелей с помощью кабельного захвата 6 и зажима 7 навешивают на нижнюю ветвь замкнутого каната, при движении которого разматывают кабели до места трассы, определенного кабельным журналом.
После прокладки кабелей их отсоединяют от тяговых канатов и укладывают на полки кабельных конструкций, на лотки или в короба, обеспечивая необходимые нормируемые расстояния между кабелями в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
Затем заземляют конструктивные элементы кабельной линии: металлические кабельные конструкции, корпуса кабельных муфт и оболочки, броню силовых и контрольных кабелей, присоединяют стальные трубы к контуру заземления полосовой сталью сечением не менее 100 мм2, или медными проводниками сечением 6 мм2 для кабелей сечением токопроводящих жил до 10 мм2 и 25 мм2 — для кабелей с жилами 150—240 мм2. Проложенные кабели, муфты и заделки маркируют, размещая на них бирки прямоугольной, круглой или треугольной формы. Кабельные линии напряжением до 1000 В испытывают мегаомметром напряжением 500—2500 В в течение
1 мин. Сопротивление изоляции не нормируется, но в исправном кабеле оно должно быть не менее 0,5 МОм.
Кабели в холодное время года прокладывают без предварительного подогрева, если температура воздуха в течение 24 ч до начала работ не была ниже:
0° С — для силовых бронированных и небронированных кабелей с бумажной изоляцией (низкой, нестекающей и обедненно пропитанной) в свинцовой или алюминиевой оболочке;
7° С — для контрольных и силовых кабелей напряжением до 35 кВ с пластмассовой или резиновой изоляцией и оболочкой с волокнистыми материалами в защитном покрове, а также с броней из стальных лент или проволок;
15° С — для контрольных и силовых кабелей напряжением до 10 кВ с поливинилхлоридной или резиновой изоляцией и оболочкой без волокнистых материалов в защитном покрове, а также с броней из профилированной стальной оцинкованной ленты;
20° С — для небронированных контрольных и силовых кабелей с полиэтиленовой изоляцией и оболочкой без волокнистых материалов в защитном покрове, а также с резиновой изоляцией в свинцовой оболочке.
Подогрев кабелей перед прокладкой производят внутри стационарных или передвижных помещений, а прокладку выполняют при температуре от 0 до — 10° С в течение не более 1 ч; от — 10 до
20° С — не более 40 мин; от — 20° С и ниже — не более 30 мин.
Небронированные кабели с алюминиевой оболочкой в поливинилхлоридном шланге, да^ке предварительно подогретые, не допускается прокладывать при температуре окружающего воздуха ниже
20° С. При температуре окружающего воздуха ниже — 40° С прокладка кабелей всех марок не допускается.
При температуре прокладки ниже — 20° С кабели в течение всего периода раскатки подогревают. Электропитание для прогрева подводят к наружному концу кабеля, укладываемому в начале трассы и закрепляемому в непосредственной близости от источника подогрева (при этом прокладку кабеля осуществляют с барабана, перемещаемого вдоль трассы).
При прокладке предварительно подогретого кабеля создают повышенный запас 3—4 % по длине вместо 1—2 %, так как после охлаждения длина кабеля сокращается значительнее, чем в обычных условиях.
Надежность и долговечность кабелей в эксплуатации во многом определяются качеством их прокладки. Состояние кабелей после их прокладки оценивают по наличию повреждений наружных покровов, оболочек, изоляции и токопроводящих жил.