Электрические сети

Провода и кабели. Классификация, обозначение и способы прокладки

1. Основные термины и определения. Способы прокладки проводов и кабелей

1.1. Классификация и правила выбора силовых низко- и высоковольтных кабелей

Экономичность электроустановок в значительной мере определяются потерями электроэнергии: чем меньше сопротивление проводников, тем меньше потери. Для уменьшения электрических потерь необходимо увеличивать сечение токонесущей жилы, но чрезмерное увеличение сечений проводов и кабелей существенно удорожает линии.

В связи с этим в СН 423-71 и ПУЭ предусмотрены требования к выбору сечения токонесущих элементов – сечения проводов и кабелей выполняют по экономической плотности тока, по минимуму проведенных затрат на монтаж и эксплуатацию, а при их соизмеримости предпочтение следует отдавать варианту с лучшими показателями по величине электрических потерь. При выборе способа и места прокладки кабелей и проводов необходимо учитывать условия местности, стараться наносить минимальный ущерб зеленым насаждениям.

Внешнее электроснабжение ПП и жилых массивов, питание удаленных внеплощадочных объектов осуществляют по ВЛЭП и кабелям. Кабельные линии используют, когда установке опор ВЛЭП препятствуют условия окружающей среды, плотность застройки, степень загруженности территории наземными и подземными коммуникациями, а также когда применение кабелей обеспечивает определенные технико-экономические преимущества.

Кабели бывают силовые и контрольные. Их также классифицируют по виду изоляции и конструктивным особенностям (например, с броней или без), по номинальному напряжению: кабели высокого и низкого напряжения и т.д. (см. рис. 4).

К группе низкого напряжения относятся кабели, предназначенные для работы в электрических сетях переменного напряжения 1÷ 35 кВ с частотой 50 Гц. Эти же кабели могут быть использованы и в сетях постоянного тока. Их выпускают с пропитанной бумажной, пластмассовой (например, поливинилхлоридной) и резиновой изоляцией. Наиболее перспективной для кабелей является пластмассовая изоляция, которая проще в изготовлении, более удобна при монтаже и эксплуатации.

К группе кабелей высокого напряжения относятся кабели напряжением 110÷330 кВ (в Украине только до 110 кВ), а также кабели постоянного напряжения до 100 кВ.

Силовые электрические кабели низкого напряжения изготавливаются 2-х, 3-х, 4-х- и 5-жильными, а на напряжение 6–10 кВ – одножильными (кабели с полиэтиленовой изоляцией на напряжение 10 кВ) и трехжильными (кабели с бумажной изоляцией на напряжение 6–10 кВ и полиэтиленовой изоляцией на напряжение 6 кВ), кабели на напряжение 110 кВ и выше – только одножильными.

Применять прокладку высоковольтных кабелей в траншеях начали с 30-х годов 20 века. Это были маслонаполненные кабели (МНК) – кабели, у которых пропитанная бумажная изоляция работает под постоянным избыточным давлением изоляционного масла. Применение избыточного давления масла предотвращает возникновение пустот в структуре изоляции при изменениях температуры, повышает электрическую прочность и увеличивает технический ресурс изоляции за счет отсутствия разрушающих частичных разрядов при рабочих напряженностях электрического поля. Но согласно опыту многолетней эксплуатации, более высокие показатели надежности имеют МНК низкого давления.

В 1932–1937 гг. были сооружены и испытаны опытные маслонаполненные кабельные линии на напряжение 110 кВ. В 1937 г. такие линии были построены в Москве, и они успешно работают по настоящее время. Следующим шагом увеличения напряжения кабельных сетей было повышение давления в кабельных оболочках. Использование повышенного давления масла в МНК увеличило электрическую прочность изоляции и дало возможность разработать кабели переменного тока на напряжение 500 кВ. Увеличение давления потребовало повышения прочности защитных покровов, например, усиление свинцовых оболочек медными лентами. Была предложена новая конструкция МНК – в стальной трубе.

В СССР с 1963 г. начали изготавливать МНК напряжением 110 – 500 кВ различных типов и маркоразмеров, были разработаны конструкции и освоено производство кабелей на напряжение 110 кВ в алюминиевой гладкой или в гофрированной оболочке, на напряжение 150 кВ – в свинцовой или алюминиевой гофрированной оболочке, освоены серии маслонаполненных кабелей высокого давления на напряжение 220, 330 и 500 кВ. В настоящее время в нашей стране в эксплуатации находятся следующие типы кабелей:

  1. кабели низкого давления в свинцовой оболочке, работающие при давлении до 0,098 МПа; в свинцовой оболочке с упрочняющим покровом, работающие при давлении 0,0245÷0,294 МПа; в алюминиевой оболочке, работающие при давлении 0,0245÷0,49 МПа;
  2. кабели высокого давления в стальной трубе с маслом, работающие при давлении 1,08÷1,57 МПа;
  3. кабели с пластмассовой изоляцией на напряжение 110 кВ. Для надежной работы при переходных тепловых процессах избыточное давление масла должно быть 0,015÷0,590 МПа для кабелей в свинцовой оболочке, 0,015 – 0,98 МПа для кабелей в алюминиевой оболочке, 0,98 – 1,76 МПа для кабелей в стальном трубопроводе.

Кабели низкого давления изготавливают на напряжение 110, 150 и 220 кВ, а кабели высокого давления — на 110, 220, 330, 380 и 500 кВ. МНК кабель может быть изготовлен без свинцовой оболочки; в этом случае он погружается в специальный транспортировочный контейнер, заполняемый маслом. К марке кабеля со свинцовой оболочкой добавляется буква «С – свинец» – МНСК.

На рис. 1 представлен кабель низкого давления марки МНСК.

Кабель низкого давления марки МНСК схема

Кабель низкого давления марки МНСК

Рисунок 1 – Кабель низкого давления марки МНСК: 1 – канал для циркуляции масла; 2 – токопроводящая жила; 3 – экраны по жиле и изоляции; 4 – изоляция; 5 – свинцовая оболочка; 6 – ленты поливинилхлорида или полиэтилентерефталата; 7 – медные твердокатаные ленты; 8 – слои битумного компаунда; 9 – лента битуминированной кабельной бумаги; 10 – стеклопряжа или пропитанная кабельная пряжа; 11 – броня из круглых стальных оцинкованных и медных проволок

Для сооружения кабельных линий на напряжение 110 кВ в Украине в основном применяются кабели низкого давления (около 95 % общего количества кабелей). Кабели на напряжение 110 кВ высокого давления применяются в отдельных случаях и в зависимости от конкретных условий (при прокладке через водоемы, при значительной разности уровней прокладки и пр.). Для кабельных линий 150 кВ до настоящего времени применялись только МНК низкого давления в свинцовой или алюминиевой гофрированной оболочке.

В городах в кабельных линиях напряжением 220 кВ применяются кабели низкого и высокого давления. Длина линий подвода электроэнергии в города от электростанций доходит до 15 км и осуществляется в основном кабелями высокого давления. Кабельные линии для электроснабжения ПП преимущественно сооружаются с использованием кабеля низкого давления. При сооружении кабельных линий 220 кВ для отвода мощности от энергоблоков ГЭС(ГАЭС) к ОРУ, при передаваемой мощности 300÷400 MB·А, а также при напряжении кабельных линий свыше 330 кВ применяют кабели высокого давления. Для вывода мощности от энергоблоков ГЭС (ГАЭС) напряжением 220 кВ используют МНК с центральным маслопроводящим каналом в свинцовой оболочке

Сначала используемая в кабелях жидкость представляла собой смесь минеральных масел, отсюда и пошло название «маслонаполненные». В настоящее время используются разные синтетические жидкости, поэтому кабели чаще называют «жидкостно-наполненные кабели высокого давления» (английское наименование HPFF).

Жидкость в МНК высокого давления является частью системы электрической изоляции кабеля. Чтобы масло равномерно пропитывало изоляцию, его давление должно быть не менее 0,250 МПа. Недостатком использования МНК высокого давления является возможность утечки значительного количества изолирующей жидкости в окружающую среду, т.к. кабель находится под давлением. Иногда нарушение оболочки МНК происходит по вине организаций, ведущих строительные работы в зоне прокладки кабеля.

Кабели напряжением 110÷220 кВ, прокладываемые в стальной трубе, используются примерно с конца 1950-х годов. В них все три фазы, изолированные бумажной лентой, пропитанной полимерной изоляционной жидкостью и усиленной оплеткой, обмотанной по спирали, в форме трилистника укладывают в стальную трубу с покрытием. Затем выполняют проверку трубы на герметичность. Трубу защищают от коррозии методом катодной защиты. Для обеспечения возможности работы в экстремальных условиях (высокая температура жилы) в трубе применяют рециркуляцию или принудительное охлаждение жидкости. Для этого параллельно трубе с системой рециркуляции и охлаждения прокладывают дополнительную трубу для отбора охлаждающей жидкости. Общий вид кабеля высокого давления в стальном трубопроводе представлен на рис. 2.

МНК высокого давления схема МНК высокого давления в стальной трубе

Рисунок 2 – МНК высокого давления в стальной трубе, напряжение 110 кВ марки МВДТ 3X400 мм2

С начала 70-х г.г. 20-го века кабели с бумажной изоляцией при среднем и высоком напряжениях стали заменять кабелями с пластмассовой изоляцией. Среди пластмассовых изолирующих материалов наиболее предпочтительным является сшитый полиэтилен (СПЭ), имеющий большой запас термической стойкости и хорошие диэлектрические свойства: низкую величину относительной диэлектрической проницаемости и низкий фактор потерь. Практика применения СПЭ кабелей в Западной Европе и США показывает, что повреждаемость кабеля с СПЭ-изоляцией в 3÷50 раз ниже, чем у кабелей с бумажной пропитанной изоляцией, и они имеют преимущества:

  • при прокладке по местности с большой разницей уровней, при прокладке по пересеченной местности, в вертикальных и наклонных коллекторах;
  • для усиления диэлектрических свойств изоляции не используют жидкие компоненты (масло), что упрощает монтажное оборудование, время и стоимость прокладки, повышает надежность и безопасность для окружающей среды;
  • в кабелях с СПЭ большая пропускная способность за счет увеличения допустимой температуры токоведущей жилы: токи нагрузки примерно на 20÷30% могут быть больше, чем для кабелей с бумажной маслонаполненной изоляцией;
  • СПЭ имеют меньшие вес и диаметры, допускают меньшие радиусы изгиба, что упрощает их прокладку на сложных трассах как по кабельным сооружениям, так и в траншеях. Более подробная информация о СПЭ-изоляции приведена в п. 6.1.5;
  • для однофазных кабелей возможны большие строительные длины (до 2000÷4000 м) без промежуточных муфт.

При выборе типа силового кабеля напряжением 330 кВ для прокладки в траншее обычно проводят сравнение маслонаполненных и СПЭ кабелей. Опыт прокладки кабелей напряжением 330 кВ различных компаний и анализ технической документации позволил сделать вывод, что эти кабели могут быть равноценными по экономическим затратам и имеют одинаковую надежность. Следует помнить, что в каждом случае выбор следует вести индивидуально, с учетом технологических возможностей и номенклатуры наиболее вероятных заводов – поставщиков. Напряжение, при котором возможна прокладка кабелей в траншеях, непрерывно растет.

1.2. Маркировка и конструкции силовых и контрольных кабелей

1.2.1. Маркировка силовых кабелей

Вся кабельно-проводниковая продукция имеет свою маркировку, которая показывает их характеристики и конструктивные особенности. Для того чтобы правильно выбрать необходимый кабель или провод из достаточно широкого ассортимента, необходимо знать, что означает та или иная маркировка.

Маркировка кабеля – это нанесение разметки, условных знаков, этикеток, бирок и/или электронных маркеров на кабель. Маркировка силовых кабелей содержит данные о материале жилы, виде изоляции и оболочки, типе защитного покрова и особенностях конструкции. Маркировка бывает цветовая, буквенная и цифровая.

Дополнительную маркировку имеет изоляция жил многопроволочных кабелей. Это делается для того, чтобы понять, какой провод соответствует какому в начале и в конце кабельной линии. Возможна цветовая маркировка, при которой фазная изоляция проводов различается по цвету. При цифровой маркировке жилы нумеруются. Некоторые проводники (кабели) внешне похожи. Чтобы их идентифицировать, на внешнее покрытие провода (кабеля) через равные промежутки наносят дополнительную информацию: аббревиатура и/или название завода-изготовителя, год выпуска.

Изготовители сами определяют полноту нанесения данных, что определяется их технической возможностью и утверждается в ТУ.

Любой кабель имеет три основные составляющие: токопроводящая жила, фазная изоляция и защитная оболочка. Помимо этого, возможно наличие поясной изоляции, экрана, брони и других элементов, рис. 3.

Схема силового кабеля

Рисунок 3 – Схема силового кабеля: 1 – токопроводящие жилы; 2 – собственная изоляция жилы; 3 – бумажный наполнитель; 4 – изоляция жил относительно оболочки; 5 – защитная оболочка; 6 – защитный покров оболочки; 7 – стальная броня; 8 – наружный защитный покров

1) Токопроводящая жила изготавливается из медных или алюминиевых проволок. Алюминий дешевле и легче, но обладает меньшей, чем медь, проводимостью и гибкостью, быстро окисляется на воздухе. При маркировке кабеля с алюминиевым электропроводящим материалом название проводника начинают с буквы «А». Медные провода не имеют отдельного буквенного показателя.

Если жила состоит из одной проволоки, то она называется монолитной или однопроволочной, если из многих – многопроволочной и выглядит, как скрученный пучок проволок. Чем тоньше эти проволоки, тем более гибким будет провод или кабель. Медные гибкие проводники всегда многопроволочные. Для подключения перемещаемого ЭО применяют только многопроволочные кабели.

Сечение проводящей жилы выбирают в зависимости от силы тока, т.е. от мощности нагрузки. Так как удельная проводимость алюминия меньше, чем проводимость меди, он выдерживает меньшие нагрузки.

Следовательно, при равной нагрузке сечение алюминиевой жилы должно быть больше, чем медной, но медные силовые кабели дороже.

Многожильный силовой кабель имеет обозначение: «мк» (многопроволочная круглая жила) или «мс» (многопроволочная секторная жила). Одножильный силовой кабель имеет обозначение «ок» (однопроволочная круглая жила). При использовании монолитных жил к маркировке кабеля в конец аббревиатуры в скобках добавляют «ож» (одножильный). Дополнительной маркировки силовых кабелей для неподвижного подключения нет, они понимаются «по умолчанию».

Четырехжильный кабель предназначен для четырехпроводных сетей переменного тока. Четвертая жила является заземляющей или зануляющей, поэтому ее сечение, как правило, меньше сечения основных жил. Однако в некоторых случаях, при прокладке кабелей, например, во взрывоопасных помещениях, сечение четвертой жилы выбирается равной сечению основных жил. На рис. 4 приведена общая структура обозначения кабелей, а на рис. 5 – некоторые варианты сечений силовых кабелей.

обозначение кабелей

Рисунок 4 – Общая структура обозначения кабелей

Сечения проводника проставляются рядом с буквенной аббревиатурой. Обычно это произведение двух чисел, в котором первое показывает количество жил, а второе – их сечение.

сечения силовых кабелей

Рисунок 5 – Варианты сечений силовых кабелей: а – двухжильные кабели с круглыми и сегментными жилами; б – трехжильные кабели с поясной изоляцией и отдельными оболочками; в – четырехжильные кабели с нулевой жилой круглой, секторной и треугольной формы

1 – токопроводящая жила, 2 – нулевая жила, 3 – изоляция жилы, 4 – экран на токопроводящей жиле, 5 – поясная изоляция, 6 – заполнитель, 7 – экран на изоляции жилы, 8 – защитная оболочка, 9 – броня, 10 – покров брони

Например, 3х1,5 – трехжильный провод, с сечением жил 1,5 мм2 каждая. Если приведена сумма двух или более произведений – это показатель того, что у кабеля есть группы жил разного сечения: (3х50 + 1х16) – три жилы сечением 50 мм2 и одна – 16 мм2. Если стоит одно число – это (по умолчанию) проводник с одной жилой указанного сечения: ПВ3 2,5 то же, что и ПВ3 1х2,5.

2) Фазная изоляция – диэлектрик, который покрывает каждую жилу. Изоляция обеспечивает необходимую электрическую прочность токопроводящих жил по отношению друг к другу и к заземленной оболочке (к «земле»). Для фазной изоляции может применяться пропитанная специальным раствором бумага, резина, поливинилхлоридный пластикат (ПВХ-пластикат) и многое другое. Сведения о фазной изоляции включают в названия.

Есть некоторые различия в обозначении изоляции для контрольных, силовых и нестационарных кабелей . При маркировке силовых кабелей негибкого подключения буква, обозначающая фазную изоляцию, помещается сразу после идентификатора токопроводящего металла: на втором месте – для Al, на первом – для Cu. Изоляция, наложенная на жилу кабеля, называется изоляцией жилы, а наложенная поверх изолированных скрученных или параллельно уложенных жил многожильного кабеля – поясной изоляцией. Поясная изоляция покрывает общую скрутку жил.

3) Защитная оболочка (рис. 3, (8)) защищает изоляцию жил кабеля от влаги и воздуха, выполняется из свинца, алюминия, поливинилхлорида или негорючей резины. Для предохранения защитной оболочки от повреждений при наложении брони и изгибах кабеля на нее накладывают защитный покров (8), пропитанный антикоррозийным битумным составом. Броня (9) выполняется из ленточной стали или оцинкованной проволоки и защищает оболочку от внешних механических воздействий. Снаружи кабель защищен синтетическим или битумным покровом (10).

Бумажная изоляция кабелей пропитывается вязкими пропиточными составами (маслоканифольными или электроизоляционными синтетическими). Недостатком кабелей с бумажной пропитанной изоляцией являются ограничения их прокладки по наклонным трассам. Разность высот между их концевыми заделками не должна превышать:

  • для кабелей напряжением до 3 кВ: в алюминиевой оболочке – 25 м, в свинцовой оболочке небронированных – 20 м, бронированных – 25 м;
  • для кабелей напряжением до 6 кВ: в свинцовой оболочке – 15 м, в алюминиевой – 20 м;
  • для кабелей напряжением 10 кВ в свинцовой и алюминиевой оболочке – 15 м.

Кабели любого напряжения с обедненно-пропитанной изоляцией (ГОСТ 18410-73) и с нестекающим пропитывающим составом (ГОСТ 18409-73) применяют при прокладке на вертикальных и наклонных трассах без ограничения разности уровней. Без ограничения разности уровней, как кабели с пластмассовой и резиновой изоляцией, можно прокладывать кабели с бумажной изоляцией, пропитанные составом на основе церезина или полиизобутилена. Эти составы имеют повышенную вязкость, поэтому при нагреве не стекают вниз.

Силовые кабели с резиновой изоляцией применяют в сетях переменного тока до 1 кВ и постоянного тока до 10 кВ. Резиновая изоляция выполняется из сплошного слоя резины или из резиновых лент с последующей вулканизацией.

ПВХ-изоляция может быть наложена сплошным слоем или выполнена композиционным способом, она может быть выполнена с использованием самозатухающего (не поддерживающего горение) и вулканизированного полиэтилена. Кабели высокого напряжения с ПВХ-изоляцией наиболее перспективны.

Маслонаполненные кабели низкого и высокого давления в маркировке содержат букву М (в отличие от газонаполненных, в которых газ используется для изоляции и для создания избыточного давления и которые обозначаются буквой Г), а также букву, обозначающую давление масла в кабеле и связанные с этим особенности конструкции, например:

  • кабель марки МНС – маслонаполненный кабель низкого давления, в свинцовой оболочке, с упрочняющим и защитным покровом;
  • кабель марки МВДТ – маслонаполненный кабель высокого давления в стальном трубопроводе.

4) Оболочка кабеля сверху покрывает защитную оболочку и предохраняет внутренние элементы кабеля от влаги, кислот и газов. Оболочки бывают алюминиевые, свинцовые, стальные гофрированные, пластмассовые и резиновые негорючие (найритовые).

В четырехпроводных сетях переменного тока с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1 кВ допускается использовать в качестве четвертой (нулевой) жилы собственную алюминиевую оболочку, за исключением установок, работающих во взрывоопасных средах, и установок, в которых ток в нулевом проводе при нормальных условиях составляет более 75 % тока в фазной жиле.

Обозначение защитной оболочки в маркировке кабелей идет после обозначения типа изоляции: А – алюминий; С – свинец; В – поливилхлоридная изоляция; резина не имеет отдельной маркировки.

5) Экраны применяют для защиты расположенных рядом линий от влияния электромагнитных полей токов, проходящих по кабелю, и для обеспечения симметрии электрического поля вокруг жил кабеля. Их выполняют из полупроводящей бумаги, из алюминиевой или медной фольги. Некоторые проводники дополнительно могут экранироваться полупроводящими материалами: резиной, пластикатами, бумагой или металлическими лентами. Иногда в маркировке кабеля наличие экрана не указано, иногда оно может обозначаться буквой «Э» после изоляции.

6) Заполнители необходимы для герметизации и заполнения свободных промежутков между конструктивными элементами кабеля, для придания необходимой формы и обеспечения механической устойчивости.

В качестве заполнителей используют жгуты из бумажных лент или кабельной пряжи, нити из пластмассы или резины.

7) Бронирование и дополнительная защитная оболочка. Защитные оболочки защищают внутренние оболочки кабелей от действия химических и механических факторов, от коррозии. К защитным оболочкам относятся «подушка» (подкладка), броня и наружный покров. В зависимости от конструкции кабеля применяют от 1 до 3 защитных оболочек.

Подушка выполняется из пропитанной кабельной пряжи, ПВХ и полиамидных лент, крепированной бумаги или битума. Для предохранения брони от коррозии ее покрывают наружным покровом из слоя кабельной или стеклянной пряжи, пропитанной битумным составом, а в некоторых конструкциях поверх слоев пряжи и битума еще накладывают выпрессованный ПВХ или полиэтиленовый шланг. Для защиты от механических повреждений оболочки кабелей покрывают стальной ленточной или проволочной броней из круглых или плоских проволок. Броня воспринимает растягивающие усилия, возникающие при вертикальной прокладке кабелей или по наклонным трассам.

У гибких кабелей брони нет, т.к. она уменьшает гибкость. Название гибких кабелей начинается с КГ, дополнительного обозначения отсутствия брони у гибких кабелей нет. Отсутствие защитного покрова брони кабелей обозначается буквой Г («голый»).

Некоторые примеры обозначения брони:

  • Б – две стальные ленты, наложенные без зазоров, с защитной подушкой;
  • Бб – ленточное бронирование, без подушки;
  • Бл – бронирование стальными лентами с подушкой, содержащей лавсан;
  • Шв – шланг из ПВХ-пластиката; Шп – шланговый полиэтилен;
  • Шпс – самозатухающий полиэтилен;
  • БбШв – ленточная броня, покрытая виниловым шлангом.

В некоторых случаях в маркировке кабеля применяются обозначения дополнительных защитных элементов, которые располагают в конце основной аббревиатуры. Например:

  • АСБл(ож) – алюминиевый силовой, в бумажной изоляции и в свинцовой оболочке, бронированный лентами, содержит лавсан, одножильный;
  • КГВВ – гибкий, в ПВХ-оболочке, изолирован ПВХ – пластикатом;
  • КВВГ – медный (обозначения нет), контрольный, в оболочке, с ПВХизоляцией, голый;
  • КГЭ – медный (обозначения нет), гибкий, экранированный, в резиновой оболочке и с резиновой изоляцией;
  • ПвБбШв – медный, силовой, изолированный вулканизированным полиэтиленом, бронированный стальными лентами, в ПВХ-шланге;
  • АВЭВБбШв – алюминиевый силовой, экранированный, с фазной и поясной изоляциями из ПВХ, с бронированием типа БбШв;
  • АВБбШв (с особой аббревиатурой) – А – токопроводящая алюминиевая жила; В – ПВХ изоляция жил; Б – броня из двух стальных лент; б – без подушки; Шв – защитный покров из выпрессованного шланга из ПВХ-пластиката.

Если изоляция кабеля имеет способность не поддерживать горение, рядом с его аббревиатурой ставят «нг». Если он также обладает свойством низкого газо-дымо-выделения, рядом с аббревиатурой проставляется нг-нд, нг, нгд. Кабели, у которых жилы не скручены между собой, имеют в названии букву «П» – параллельные. В маркировке проводников с использованием заполнителя для фиксации токопроводящих жил используется буква «з». Изоляция из пропитанной кабельной бумаги отдельно не маркируется.

Указанная буквенная маркировка кабелей не ограничивается описанными правилами. Согласно ПУЭ в трехфазных сетях фазные жилы (токопроводы, шины) маркируются цветом: желтым, зеленым и красным, – соответственно фазы «А», «В» и «С». Нулевая жила, как правило, имеет голубой цвет. Заземляющую жилу обозначают зелено-желтым цветом, иногда (по старым нормам) – черным.

В табл. 1 приведена расшифровка букв, используемых в маркировке кабельно-проводниковой продукции. Наиболее часто встречающиеся в электрических сетях Украины кабели представлены в табл. 2.

1.2.2. Маркировка проводов, контрольных кабелей и шнуров

Проводники бывают силовые, контрольные, телефонные, передающие цифровые, аналоговые и интернет – сигналы.

1) Контрольные провода всегда многожильные (не путать с многопроволочными), используются для передачи электроэнергии к аппаратуре и для контроля за ее работой. Маркировка контрольных кабелей стационарного подключения содержит в себе букву К: у медных кабелей она стоит в начале аббревиатуры, у алюминиевых – она вторая, сразу после буквы А. Затем, сразу после буквы К, пишут обозначение изоляции.

2) Телефонные провода (кабели) обозначаются буквой Т, а в остальном их маркировка похожа на маркировку силовых проводников.

Таблица 1 – Расшифровка букв, используемых в маркировке кабелей и проводников

МаркировкаРасшифровкаМаркировкаРасшифровка
медная жиладвойная алюмополимерная лента
Аалюминиевая жилаШпшланг из полиэтилена
АСалюминиевая жила +

свинцовая оболочка

Швзащита из ПВХ шланга
ААалюминиевая жила +

алюминиевая оболочка

Пссамозатухающий полиэтилен
Бкабель с броней, есть

антикоррозийное покрытие

Ооболочка поверх всех фаз кабеля
Бнс защитой, не горитКГгибкий кабель
ПполиэтиленСсвинцовая оболочка
ВПВХ пластикат

(изоляция)

Пвполиэтилен вулканизированный
Гголый кабель без защиты

(если в конце),

кабель для горной промышленности

(если в начале)

Кконтрольный кабель (если в начале)

, броня из стальных проволок

(если в конце)

РрезинаНмаслостойкая резина, не

поддерживает горение

НРизоляция не горитнгкабель не горит (в конце)
Маркировка латинскими буквами
HFизоляция кабеля не

содержит галогенов

Txнизкий уровень токсичности

выделяющихся при горении газов

LSнизкий уровень выделения

дыма при горении

FRогнестойкая оболочка

Например, ТППэп – телефонный, экранированный, с двойным изолированием (фазным и поясным) и оболочкой из полиэтилена; ТППэпЗ – то же, но с заполнителем; ТППэпБбШп – бронированный вариант ТППэП.

3) Маркировка проводов для воздушной прокладки строится по тому же принципу, что и у кабелей. Но есть отличия. Так, АС – не алюминиевый с покрытием из свинца (не в свинцовой оболочке), а алюминиевый со стальным сердечником (С).

4) Самонесущий изолированный провод (СИП) – алюминиевый провод в изоляции из полиэтилена (Более подробно см. 1.5).

Таблица 2 – Примеры часто используемых кабелей

Вид и буквенное обозначениеОписание
АВВГ

АВВГ

Круглый/плоский небронированный кабель или провод с алюминиевым одножильным проводниками, содержит от 1 до 4 жил, негорючий, используется в сухих помещениях или офисах для скрытой проводки.
ВВГ ВВГНебронированный кабель с одножильным медным проводником, в кабеле – от 1 до 4 жил. Есть негорючая модификация (ВВГнг) и модификация с пониженным дымовыделением (ВВГнг-LS)
ПВС

ПВС

Круглый кабель с медными многожильными проводниками
ШВВП

ШВВП

Плоский с медными многожильными проводниками, малого сечения, максимально 0,75 мм2. Применяется для подключения бытовых электроприборов
NYM

NYM

Аналог ВВГнг, выпускаются только круглыми
АСБ

АСБ

Кабель с токопроводящими алюминиевыми жилами, имеет свинцовую оболочку и дополнительную стальную защиту
FUJIKURA

FUJIKURA

Оптический кабель связи, используется для передачи оптических сигналов в линиях связи
нг-FRLS

нг-FRLS

Кабель для одиночной или групповой прокладки, огнестойкий, не способствует горению при групповой прокладке, с пониженным дымо- и газовыделением
КВВГ

КВВГ

Кабель контрольный с ПВХ – изоляцией и оболочкой без защитного покрова. Используется для неподвижного присоединения к электроприборам, в кабельных коробах, в помещениях, на открытом воздухе, в условиях агрессивной среды
ВВГнг-FRLS

ВВГнг-FRLS

Кабель с изоляцией жил и оболочкой из ПВХ-пластика, без защитных покровов, с пониженной горючестью и газо-выделением, с термическим барьером в виде обмотки проводника двумя слюдосодержащими лентами
FUJIKURA

FUJIKURA

Оптический кабель связи, используется для передачи оптических сигналов в линиях связи
СИП

СИП

Скрученный изолированный провод из алюминиевых жил, покрытых светостабилизированным полиэтиленом повышенной прочности, стойкий к действию ультрафиолета. Применяется в сетях 0,4 – 35 кВ при строительстве магистралей, линейных ответвлений, при сооружении вводов в жилые и административные здания

В названии проводов СИП цифра обозначает тип полиэтилена:

  • «4» – термопластичный светостабилизированный (СИП-4);
  • «5» – светостабилизированный сшитый (СИП-5);
  • «5нг» – светостабилизированный сшитый, не поддерживающий горение (СИП-5нг).

5) Монтажные, установочные, соединительные провода и шнуры. Маркировка названий проводников и шнуров данных типов близки к принципам маркировки кабелей. Здесь используют букву П, означающую «провод», или Ш – «шнур». Например:

  • АПВ – одножильный алюминиевый провод с ПВХ-изоляцией;
  • ШВВП – шнур с медной жилой, с виниловой изоляцией и оболочкой, плоский.
  • ППВ – медный провод, плоский, с ПВХ-изоляцией;
  • АППВ – то же, только алюминиевый.

В маркировке медных проводов могут быть цифры 1-4 (ПВ1 – ПВ4), которые обозначают класс гибкости:

  • провод ПВ-1 имеет однопроволочную жилу большого сечения (до 16 мм2), т.е. он жесткий;
  • провода ПВ-2, ПВ-3, ПВ-4 – гибкие провода, в которых числа 2, 3 и 4 показывают степень гибкости провода: чем выше значение, тем провод более гибкий.

Монтажный провод содержит в названии букву М. Например, провод МГ – медный (медь не обозначена), монтажный, гибкий, неизолированный. Такой провод в Украине наиболее распространен.

При маркировке шнуров первая буква «А», как и при маркировке кабелей, показывает, что жилы шнура алюминиевые, при ее отсутствии – медные. Следующая буква в маркировке (для меди – первая) указывает, что это шнур – маркировка «Ш». Третья буква (для медного провода вторая) показывает материал, из которого собственно изготовлен шнур:

  • «В» поливинилхлоридный;
  • «Р» – резиновый;
  • «Н» – из неритовой резины;
  • «П» – полиэтиленовый.

1.3. Способы прокладки кабелей

1.3.1. Выбор способа прокладки кабелей

Кабели прокладывают в траншеях, каналах, туннелях, блоках, на эстакадах. Внутри помещений кабели прокладывают на специальных стальных конструкциях, в лотках и коробах, на кабельных этажах и полуэтажах. Выбор типа прокладки определяется местом ее размещения:

  • на территориях ПП кабельные линии могут прокладываться в земле (в траншеях), в туннелях, блоках и каналах, по эстакадам, в галереях и по стенам зданий;
  • на территориях электростанций кабельные линии должны прокладываться в туннелях, коробах, каналах, блоках, по эстакадам и в галереях. К удаленным вспомогательным объектам (склады топлива, мастерские) возможна прокладка кабелей в траншеях, но не более шести в одной траншее. Это самый простой и экономичный способ по расходу цветного металла, так как допустимые токи в кабелях примерно в 1,3 раза больше, чем в воздушных линиях;
  • на территориях подстанций и РУ кабели могут прокладываться в туннелях, коробах, каналах, трубах, в земле (в траншеях), в надземных железобетонных лотках, по эстакадам и в галереях;
  • при прокладке кабелей по территориям городов, кроме начальных капитальных затрат, должны учитываться затраты, связанные с проведением эксплуатационно-ремонтных работ, с удобством и экономичностью обслуживания.

При выборе способов прокладки силовых кабельных линий напряжением до 35 кВ необходимо руководствоваться следующим:

  • при прокладке в земле можно в одной траншее прокладывать не более шести кабелей на расстоянии не менее 0,5 м. При большем количестве кабелей их рекомендуется прокладывать в разных траншеях, каналах и туннелях, по эстакадам и в галереях;
  • прокладка кабелей в туннелях, по эстакадам и в галереях рекомендуется при прокладке более 20 силовых кабелей, идущих в одном направлении;
  • прокладка кабелей в блоках применяется при большой стесненности в трассах прокладки, при пересечении с железнодорожными путями и переездами, при вероятности разлива расплавленного металла и т. п.

1.3.2. Правила прокладки кабелей в траншеях

Прокладка кабелей в траншеях не требует больших затрат на строительные работы, кабели имеют хорошие условия охлаждения. Кабельную линию прокладывают с учетом наименьшего расхода кабеля и обеспечения его защиты от механических повреждений, коррозии, вибрации, перегрева и поджога электрической дугой от рядом проложенных кабелей. Для прокладки силовых кабелей в траншеях применяют кабели, бронированные стальными лентами с наружным покровом из кабельной пряжи. Траншею для кабеля копают на глубину 0,8 м, на дне создают мягкую «подушку» толщиной 0,10 м из просеянной земли или песка. На подушку в один ряд кладут кабели, сверху их засыпают слоем мягкого грунта или песка толщиной не менее 0,10 м (рис. 6).

Прокладка силовых кабелей в траншее схема Прокладка силовых кабелей в траншее

Рисунок 6 – Прокладка силовых кабелей в траншее (размеры в мм): 1 – стена траншеи; 2 – кирпич для защиты от механических повреждений; 3 – мягкий грунт для подсыпки (песок); 4 – силовые кабели

Расстояние «в свету» между кабелями должно быть не менее 0,10÷0,25 м. Если кабели принадлежат разным организациям, то расстояние увеличивают до 0,5 м. Рядом с силовыми кабелями допускается прокладка не более одного пучка контрольных кабелей. Расстояние между контрольными кабелями не нормируется. Ширина траншеи зависит от числа прокладываемых кабелей. В одной траншее размещают не более 6-ти кабелей на напряжение 6–10 кВ или двух кабелей на 35 кВ.

Нормируемые расстояния между кабелями в траншее приведены на рис. 7.

Расстояние 0,5 м можно уменьшить до 0,25 м при разделении кабелей вертикальной перегородкой. Для устранения возникновения опасных механических напряжений, для компенсации возможных смещений почвы и температурных деформаций кабели укладывают с запасом по длине около 2 % («змейкой»). Делать запас кабеля в виде колец (витков) запрещается.

Прокладку кабелей до 10 кВ в траншеях целесообразно применять на неасфальтированных территориях, в местах с малой вероятностью повреждения. Глубина заложения кабеля от планировочной отметки должно быть не менее 0,7 м, а при пересечении с дорогами – не менее 1 м. Если эти расстояния выдержать невозможно, то кабели укладывают в трубы или отделяют друг от друга несгораемыми перегородками.

Расстояния между кабелями, прокладываемых в траншеях

Рисунок 7 – Расстояния между кабелями, прокладываемых в траншеях: 1 – кабель связи или кабель другой организации;2 – кабель 20–35 кВ; 3 – кабель 10 кВ; 4 – контрольный кабель; 5 – железобетонные плиты или кирпичи; 6 – песок

Для защиты кабельной линии напряжением выше 1 кВ от механических повреждений ее по всей длине поверх верхней подсыпки покрывают бетонными плитами толщиной не менее 50 мм или красным кирпичом в один слой поперек трассы. Линии напряжением до 1 кВ покрывают только на участках вероятного разрытия, где возможны механические повреждения. Если кабели напряжением 20 кВ и ниже прокладывают на глубине 1 – 1,2 м, то их можно не защищать от механических повреждений. Необходимое количество кирпича для защиты кабелей в траншее от механических повреждений приведено в табл. 3.

Таблица 3 – Ориентировочная потребность в кирпиче на 100 м траншеи

Ширина траншеи, ммКоличество кабелей в траншееКоличество кирпича,

шт.

силовыхконтрольных
15011 – 5420
3001 – 26 – 10830
4002 – 38 – 121200
5003 – 410 – 161600
6304 – 512 – 202000
8005 – 616 – 202400

На рис. 8 показаны расстояния между несколькими проложенными параллельно кабелями напряжением до 10 кВ, а также между ними и инженерными коммуникациями. К недостаткам способа прокладки кабелей в траншеях можно отнести возможность механических повреждений при земляных работах, затруднение осмотра, выполнение значительного объема работ при выполнении ремонта или замены кабеля.

Прокладка кабелей в траншеях параллельно другим кабелям

Рисунок 8 – Прокладка кабелей в траншеях параллельно другим кабелям и инженерным коммуникациям: Расстояние от кабеля: а – до кабеля в соседней траншее; б – до фундамента здания; в – до трубопровода; г – до теплопровода; д – до автомобильной дороги; е – до железной дороги 1 – кабельная траншея; 2 – трубопровод; 3 – теплопровод; 4 – дорога

Расстояния от кабельных линий до инженерных сооружений нормированы:

  • 0,60 м – до фундаментов зданий;
  • 0,50 м – до трубопроводов (но не менее 2,0 м до теплотрасс);
  • 3÷10 м – от железных дорог;
  • 1 м – от кюветов автомобильных дорог;
  • 10 м – от оси крайнего провода и от опоры ВЛЭП напряжением выше 1 кВ, 1 м – от опоры ВЛЭП напряжением до 1 кВ.

При вводе линии в здания на участках длиной не более 5 м допускается уменьшение глубины заложения до 0,5 м. На закрытых территориях глубина заложения кабелей не нормируется.

Не применяется прокладка кабелей в траншеях:

  • при большом числе кабелей;
  • при большой насыщенности территории подземными и наземными технологическими, транспортными коммуникациями и другими сооружениями;
  • на участках, где возможно разлитие горячего металла или ядовитых жидкостей, разрушающих оболочку кабелей;
  • в местах, где возможны значительные блуждающие токи, большие механические нагрузки, размытие почвы и т. п.

После прокладки отдельные участки кабелей в траншее соединяют, выполняют их концевую заделку и защиту от механических повреждений, проводят внутритраншейные испытания и засыпают траншею.

1.3.3. Правила прокладки кабелей в трубах, в блоках и в туннелях

В случаях, когда требования для прокладки кабелей в траншеях выдержать невозможно и когда кабели пересекаются с инженерными сооружениями, их прокладывают в трубах и блоках. Это наиболее дорогой способ прокладки.

Блоки собирают из асбестоцементных бетонных и керамических труб или из сборных железобетонных конструкций. Прокладка в трубах позволяет заменять кабели без нарушения нормальной работы предприятия. Если кабели проложены раньше, чем возводится сооружение, то рядом с ним прокладывают не менее одной запасной трубы или блока для новых кабелей и для переноса существующих.

На поворотах траншеи и в местах прокладки более 10 кабелей в земле устраивают специальные колодцы. Такие же колодцы устраивают и на прямых участках при прокладке в трубах или в блоках. Расстояние между ними зависит от допустимого механического усилия при протяжке кабеля. В блоки длиной более 50 м укладывают небронированные кабели с утолщенной свинцовой герметической оболочкой (например, СГТ). На участках длиной до 50 м можно применять бронированные кабели без наружных покровов. Линию, состоящую из 6 и более кабелей, следует прокладывать в каналах; а более 20 – в туннелях.

Поверх каналов укладывают съемные плиты. В каналах глубиной до 0,9 м кабели можно располагать на дне; в более глубоких каналах и туннелях – на кабельных конструкциях, рис. 9. Высота туннеля должна быть не менее 1,0÷1,5 м, а проход между конструкциями – не менее 1,0 м. Допускается местное сужение проходов до 0,8 м на участке до 0,5 м. В туннелях устанавливают устройства автоматического пожаротушения и системы извещения о появлении дыма. Для защиты от попадания в туннель воды используют автоматические дренажные системы. Туннели, где кроме кабелей имеются другие коммуникации (водопровод, теплосеть), называют коллекторами. Во всех кабельных сооружениях (туннелях, каналах, коллекторах) допускается применение небронированных кабелей. Для предотвращения коррозии и лучшей теплоотдачи броню окрашивают в черный цвет.

 

Прокладка кабелей в кабельном туннеле Прокладка кабелей на эстакадах в лотках

а                                                                                                                                 б

переход на кабельный полуэтаж

в

Рисунок 9 – Прокладка кабелей: а – в кабельном туннеле; б – на эстакадах в лотках; в – переход на кабельный полуэтаж

1.3.4. Правила прокладки кабелей в производственных помещениях

В производственных помещениях кабели прокладывают в специальных кабельных сооружениях: в кабельных туннелях, в коробах, в блоках, в кабельных шахтах (проходных и непроходных, рис. 10), по кабельным этажам (рис. 11) и полуэтажам (рис. 13), в двойных полах (рис. 12), по кабельным эстакадам и т.д. В них размещают кабельные муфты, маслоподпитывающие аппараты и другое оборудование. В полу и в междуэтажных перекрытиях кабели прокладывают в трубах или в коробах. Заделка кабелей в строительные конструкции («замоноличивание») не допускается.

При прокладке в производственных помещениях применяют небронированные кабели или с броней, но без защитных покровов из горючих волокнистых материалов. Сечения кабелей не ограничивается. Кабели прокладывают так, чтобы они были доступны для ремонта, а открыто проложенные, например, на лотках, – и для осмотра, рис. 14.

В местах, где возможны механические повреждения, кабели защищают до высоты 2 м.

Кабельные этажи, полуэтажи, туннели и шахты обеспечиваются естественной или искусственной вентиляцией.

Кабель в непроходной кабельной шахте

Рисунок 10 – Кабель в непроходной кабельной шахте

Прокладка кабеля по кабельному этажу

Рисунок 11 – Прокладка кабеля по кабельному этажу

Прокладка кабелей в двойном полу

Рисунок 12 – Прокладка кабелей в двойном полу

Прокладка кабеля по кабельному полуэтажу Прокладка кабеля по кабельному полуэтажу

Рисунок 13 – Прокладка кабеля по кабельному полуэтажу

Вентиляционные устройства имеют заслонки для прекращения доступа воздуха в случае возгорания, поэтому доступ в таких системах к поврежденному кабелю затруднен.

При применении газа в автоматических системах пожаротушения необходима система оповещения об эвакуации обслуживающего персонала.

Открыто проложенные кабели на лотках кабели на лотках

кабели на лотках

Рисунок 14 – Открыто проложенные кабели на лотках

1.3.5. Правила прокладки кабелей в экстремальных условиях

Кабели, пересекающие ручьи, поймы рек и водоотводные канавы, помещают в трубы. В этом случае применяют такие же кабели, как и при прокладке в земле. В зоне выхода из воды труба должна быть продолжена на 10÷30 м. Под водой без труб прокладывают кабели в свинцовой оболочке с броней из плоских или круглых проводок и с внешним защитным покрытием. Под водой возможна прокладка кабелей с резиновой изоляцией и с герметичной оболочкой из винилита. При пересечении рек с быстрым течением необходимо применять кабели с двойной броней из круглых проволок, хорошо воспринимающей растягивающие нагрузки. При пересечении несудоходных и несплавных рек с медленным течением допускается прокладывать кабели с ленточной броней.

В пересыхающих торфяных болотах для прокладки кабеля насыпают трассу из нейтральных грунтов на 1,5 м в обе стороны от линии прокладки кабелей. Под кабелем и над ним должен быть защитный слой грунта не менее 0,3 м. Небольшие водные впадины можно засыпать грунтом или пересекать их по сваям. Над болотом можно прокладывать кабель в трубах, блоках или в закрытых лотках на высоте 0,3 м выше уровня воды. Все эти конструкции крепят к сваям.

В районах вечной мерзлоты и глубокого сезонного промерзания грунта присутствуют неблагоприятные факторы: трещины, «пучения» почвы, просадки, оползни. В этих районах в одной траншее прокладывают не более 4 кабелей, или их прокладывают в кабельных лотках, каналах и коллекторах. Возможна открытая прокладка над землей (воздушная подвеска) в защитных коробах, по эстакадам, в галереях, по стенам и конструкциям инженерных сооружений, под постоянными пешеходными мостиками. При прокладке до 20 кабелей используют деревянные эстакады, более 20 – железобетонные. В особо тяжелых условиях (вечная мерзлота, низкая температура) кабели можно прокладывать по боковым поверхностям коробов теплосетей, водопровода и других сооружений.

В скальных породах, в сухих песках, в мало промораживаемых грунтах и в грунтах с малым пучением траншеи копают до глубины около 0,4 м. В этом случае надо применять кабели с алюминиевой герметической оболочкой и наиболее прочной броней из плоских проволок (АП, ААП). Каналы и подземные лотки для кабелей делают водонепроницаемыми. Для прокладки в «агрессивных» почвах, содержащих вещества, разрушающие оболочки кабелей (солончаки, болота, насыпной грунт со шлаком и строительным мусором), а также в зонах, где возможна электрокоррозия, применяют кабели со свинцовыми оболочками и усиленными защитными покровами типов БЛ, Б2Л, или кабели с алюминиевыми оболочками, усиленные защитными покровами.

При смешанной прокладке («земля–кабельное сооружение» или «земля – производственное помещение») рекомендуется применение тех же марок кабелей, что и для прокладки в земле, но без горючих наружных защитных покровов. Для кабельных линий, прокладываемых по железнодорожным мостам, а также по мостам с интенсивным движением транспорта, рекомендуется применять бронированные кабели в алюминиевой оболочке. Особые требования предъявляют к кабелям, обеспечивающих подвод электроэнергии к электротранспорту. Кабели крепят на специальных лотках, которые подвешивают на специальных конструкциях или по стенкам транспортных туннелей, рис. 15. В местах перехода кабельных линий с берега в море, при наличии сильного морского прибоя, при прокладке кабеля на участках рек с сильным течением и размываемыми берегами, а также на больших глубинах (до 40 – 60 м) следует применять кабель с двойной металлической броней.

Установка кабельных линий на лотках

Рисунок 15 – Установка кабельных линий на лотках для электрифицированных железных дорог и метрополитена

1.4. Механизмы для прокладки кабелей

Правильно организованная транспортировка кабелей гарантирует их сохранность и, следовательно, долговечность эксплуатации кабельных линий. Условия транспортировки кабелей должны соответствовать требованиям нормативных документов (ГОСТ, ОСТ, ТУ и т.д.) . Перемещение барабанов от складских площадок к месту прокладки выполняют с помощью мостовых кранов, кран-балок, тельферов, автопогрузчиков, специальных грузозахватных приспособлений и т.д. Для отмотки кабеля барабан устанавливают на домкраты, на барабаноподъемники и на другие приспособления.

Кабельный барабан перемещают при помощи лебедки, трактора или автомобиля. При размотке кабеля барабан вращают против направления стрелки, нанесенной краской. При транспортировке к месту прокладки барабана с кабелем машиной возможна раскатка кабеля непосредственно с автомобиля, рис. 16. На такой машине устанавливают: генератор для подогрева кабеля на барабане в зимнее время; насос для откачки воды из траншей; вентилятор для проветривания колодцев; лебедка протяжки кабеля в трубах и блоках. При массе барабана до 3 тонн раскатка кабеля может производиться также с помощью барабаноподъемника (рис. 17, а), движущегося кабельного транспортера или трубоукладчика.

Прокладка кабелей в траншеях с кабельных барабанов, установленных на автомобилях

а

Прокладка кабелей в траншеях с кабельных барабанов Прокладка кабелей в траншеях с кабельных барабанов

б                                                                                                                                    в

Рисунок 16 – Прокладка кабелей в траншеях с кабельных барабанов, установленных на автомобилях

Не допускается размотка кабеля с барабана без тормозного приспособления. При вращении барабана необходимо следить, чтобы при размотке и прокладке кабеля на нем не образовывались «барашки» (перекручивание кабеля). Короткие отрезки кабелей прокладывают вручную.

1.5. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена

В настоящее время прокладка кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) наиболее перспективна.

Полиэтилен для изоляции используют достаточно давно. Но у обычного термопластичного полиэтилена есть серьезные недостатки, главным из которых является ухудшение характеристик при высоких температурах: изоляция из термопластичного полиэтилена начинает терять форму, электрические и механические свойства уже при температуре +85 ºС. СПЭ-изоляция сохраняет форму, электрические и механические характеристики при температуре до +130 °С.

В мировой кабельной промышленности при производстве силовых кабелей используются две технологии «сшивки», принципиальное различие которых заключается в использовании реагента, с помощью которого она происходит. Термин «сшивка» (или вулканизация) подразумевает обработку полиэтилена на молекулярном уровне. Поперечные связи, образующиеся в процессе сшивки между макромолекулами полиэтилена, создают трехмерную структуру, которая определяет высокие электрические и механические характеристики материала, меньшую гигроскопичность, больший диапазон рабочих температур. Она обеспечивает невозможность взаимного движения разных слоев изоляции друг относительно друга, что приводило бы к их взаимной поляризации.

Наибольшее распространение получила технология пероксидной сшивки в среде нейтрального газа, которая при определенных температуре и давлении позволяет получить достаточную прочность по всей толщине изоляции, исключает воздушные включения, обеспечивает хорошие диэлектрические свойства, более широкий диапазон рабочих температур, отличные механические характеристики. Для сшивки используют специальные вещества – «пероксиды».

Менее распространенной является силанольная сшивка, при которой в полиэтилен добавляются специальные смеси (силаны) для сшивки при более низкой температуре. Эту, к тому же более дешевую технологию, используют для кабелей низкого и среднего напряжений.

Буквенно-цифровые обозначения (маркировка) СПЭ-кабелей аналогичны другим типам кабелей. Существуют два варианта конструктивного исполнения СПЭ-кабелей – трехжильный и одножильный. В основном СПЭ-кабели выпускаются в одножильном исполнении (рис. 17).

Одножильные СПЭ-кабели имеют преимущества:

  1. повышенная надежность за счет снижения возможности межфазных КЗ и вероятности однофазных замыканий на землю;
  2. возможно выполнение сечения токоведущих жил до 800 мм2. Кабели с таким сечением способны успешно конкурировать с шинопроводами, применяемыми в СЭС энергоемких предприятий.

Одножильный СПЭ-кабель с СПЭ – изоляцией марки АПвПг

Рисунок 17 – Одножильный СПЭ-кабель с СПЭ – изоляцией марки АПвПг: 1 – круглая многопроволочная уплотненная токопроводящая жила; 2 – экран на жиле из полупроводящего СПЭ; 3 – изоляция из СПЭ; 4 – экран по изоляции из полупроводящего сшитого полиэтилена; 5 – разделительный слой из полупроводящей или водоблокирующей ленты; 6 – экран из медных проволок, скрепленных медной лентой; 7 – разделительный слой из двух лент крепированной бумаги, прорезиненной ткани, полимерной или водоблокирующей ленты; 8 – разделительный слой или слюдосодержащая лента; 9 – оболочка из полиэтилена или ПВХ изоляции

Отличительной особенностью трехжильного СПЭ–кабеля является наличие экструдированного межфазного наполнителя из полиэтилена или поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката. Металлический экран кабеля состоит из медных проволок и спирально наложенной медной ленты. Сечение экрана выбирается по условию протекания токов короткого замыкания. Наружная защитная оболочка СПЭ-кабелей предохраняет внутренние элементы кабеля от попадания влаги и механических повреждений при монтаже и эксплуатации, изготавливается из полиэтилена или ПВХ-пластиката повышенной прочности.

Для надежной защиты изоляции кабелей от влаги используется оболочка из алюмополимерной ленты, сваренной с полиэтиленовой или ПВХ оболочкой для радиальной герметизации (рис. 18, рис. 19). Для обеспечения продольной герметизации используется слой водонабухающего материала.

Помимо оболочки из полиэтилена или ПВХ-пластиката (стандартный вариант для кабелей, проложенных в земле), для сложных трасс может использоваться усиленная полиэтиленовая оболочка с продольными ребрами жесткости, а также свинцовая или гофрированная алюминиевая оболочка. Поверх внешней оболочки может быть наложен слой, защищающий кабель от возгорания. Для измерения температуры кабеля вдоль всей трассы и для передачи данных оператору между проволоками экрана или под свинцовой оболочкой кабеля могут быть интегрированы оптоволоконные нити.

конструкция кабелей с СПЭ изоляцией

Рисунок 18 – Элементы конструкции кабелей с СПЭ изоляцией с алюминиевой А2XS(FL)2Y или с медной жилой 2XS(FL)2Y в пластмассовой оболочке

конструкция трехжильных кабелей с СПЭ

Рисунок 19 – Элементы конструкции трехжильных кабелей с СПЭ изоляцией марки 2X(FL)2YVFST2Y на напряжение 132 кВ в стальной трубе

Основные преимущества СПЭ-кабелей перед кабелями с бумажной маслонаполненной изоляцией:

  • пропускная способность СПЭ-кабелей в 1,2 – 1,3 раза больше, благодаря более высокой длительно допустимой температуре;
  • термическая стойкость СПЭ-кабелей при токах КЗ выше благодаря большей допустимой предельной температуре;
  • в 10–15 раз ниже удельная повреждаемость;
  • из-за меньшей гигроскопичности конструктивных элементов и более высоких диэлектрических свойств у СПЭ-кабеля больший срок службы (по данным заводов-изготовителей – более 50 лет);
  • легче условия монтажа. СПЭ-кабели можно прокладывать при отрицательных температурах (до –20 °С) без предварительного подогрева;
  • отсутствие в СПЭ-кабелях масла уменьшает время и стоимость монтажа, повышает их технологичность и экологичность;
  • СПЭ-кабели не ограничены по разности уровней кабельной трассы.

В табл. 4 представлены некоторые сравнительные данные СПЭ-кабелей и МНК. Токопроводящие медные или алюминиевые жилы СПЭ-кабелей изготавливаются уплотненными и герметизированными, а при сечении жилы более 1000–1200 мм2 – сегментированными для уменьшения поверхностного эффекта. Внутренний полупроводящий слой, изоляция и внешний полупроводящий слой выпрессовываются одновременно из композиций СПЭ высокой чистоты. При этом толщина и эксцентриситет слоев непрерывно контролируются приборами лазерного контроля.

Таблица 4 – Сравнительные характеристики кабелей с изоляцией из СПЭ и маслонаполненных кабелей (МНК)

Характеристики кабелейСПЭ-кабельМНК
Длительно допустимая температура жилы, ºС9085
Допустимая температура в аварийном режиме, ºС13090
Максимально допустимая температура жилы при

протекании тока короткого замыкания, ºС

250200
Допустимая плотность 1-секундного тока короткого замыкания, А/мм2:

для медной жилы

для алюминиевой жилы

 

144

93

 

101

67

Относительная диэлектрическая проницаемость ε

при температуре +20 ºС

2,43,3
Тангенс угла диэлектрических потерь tgδ при температуре +20 ºС0,0010,004

Ведущими зарубежными производителями высоковольтных СПЭкабелей являются компании ABB, NEXANS, Pirelli, NKT Cable, корпорация Sumitomo Electric. Ими разработаны и выпускаются одножильные СПЭкабели на напряжение до 420–550 кВ, с сечением токопроводящей жилы до 2500 – 3000 мм2 и с пропускной способностью мощности до 1000 МВ·А, а также трехжильные кабели с СПЭ-изоляцией в стальной трубе (см. рис. 19). Кабели прокладывали так, чтобы при реконструкции старых линий можно было использовать уже существующие трубы.

Мировые тенденции развития кабельных сетей среднего напряжения в течение последних десятилетий направлены на внедрение кабелей с теплостойкой экструдированной изоляцией XLPE (сшитый полиэтилен и этиленпропиленовая резина) с целью замены ими силовых кабелей с МНК. В настоящее время в промышленно развитых странах Европы и Америки практически весь рынок силовых кабелей занимает высоковольтный кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена XLPE.

В Украине высоковольтные кабели с изоляцией из СПЭ (марки XLPE) напряжением от 6 до 330 кВ включительно выпускает завод «Южкабель» (г. Харьков). Кабели выпускают в одно- и трехжильном исполнении; с наружными оболочками из полиэтилена, с изоляцией из ПВХ-пластиката; со стальной ленточной и круглопроволочной броней; с герметизацией от проникновения влаги; с изоляцией, не распространяющий горение и с низким дымо- и газовыделением.

Для повышения надежности прокладки СПЭ-кабеля можно рекомендовать:

  1. на каждую фазу прокладывать два кабеля;
  2. использовать кабели и соединительные муфты производства одного завода (фирмы);
  3. в черте города использовать блоки кабельной канализации, а не прокладывать кабель в земле. Необходимо закладывать запасные блоки кабельной канализации для проведения будущих ремонтов или для замены поврежденного кабеля;
  4. в параллельно проложенных кабелях для уменьшения взаимного влияния (появления индуцированной ЭДС) необходимо использовать метод «поперечных связей» – методами силановой и пероксидной технологии сшивки создавать поперечные связи между макромолекулами материала. Это улучшает свойства полиэтилена за счет создания трехмерной молекулярной структуры;
  5. приемные испытания должны включать тест на совместимость кабеля и соединительной муфты.

2. Охранные зоны кабельных трасс

Для предупреждения несчастных случаев и охраны кабельных линий (КЛ) вдоль них устанавливают охранные зоны в соответствии с «Правилами установления охранных зон объектов электросетевого хозяйства и особых условий использования земельных участков, расположенных в границах таких зон».

Охранная зона КЛ, проложенных в земле, – это участок вдоль КЛ, ограниченный вертикальными плоскостями в обе стороны, отстоящих от крайних кабелей на расстоянии 1 м. Для КЛ напряжением до 1000 В, проходящих в городах под тротуарами, это расстояние равно 1,0 м в сторону проезжей части улицы и 0,6 м – в противоположную сторону.

Охранные зоны устанавливаются:

  1. вдоль подземных КЛ электропередачи. В зоне прокладки КЛ запрещены земляные работы в зоне (в обе стороны) не менее по 0,3 м, при проведении полевых сельскохозяйственных работ, связанных со вспашкой земли, – не менее по 0,45 м (в обе стороны);
  2. вдоль подводных кабельных линий. Охранная зона КЛ, проходящих через судоходные и не судоходные водоемы, – это участок водного пространства от крайних кабелей по 100 м в обе стороны. В охранной зоне запрещено бросать якоря с судов и осуществлять их проход с отданными якорями, цепями, лотами, волокушами и тралами. Дополнительно в зоне подводных КЛ запрещены дноуглубительные и землечерпальные работы, добыча рыбы, животных и растений, устройство водопоев, колка и заготовка льда;
  3. вокруг подстанций.

Лица, производящие земляные работы, при обнаружении кабеля, не указанного в технической документации, обязаны немедленно прекратить работы, принять меры к обеспечению сохранности кабеля, и в течение суток сообщить об этом сетевой организации или в энергонадзор.

3. Этапы монтажа кабельных линий

Монтаж кабельных линий ведут в два этапа. На первом этапе готовят траншеи и другие инженерные конструкции для прокладки кабелей, а внутри зданий и сооружений устанавливают опорные конструкции. На втором этапе прокладывают кабели и подключают их к энергосистеме или к выводам электрооборудования.

На место монтажа кабель доставляется в заводской упаковке (на барабанах), рис. 20, на транспортерах ТКБ-6, ТКБ-10 грузоподъемностью 6 и 10 т. Транспортер ТКБ-6 перемещают автомобилем, а ТКБ-10 – трактором. Удалив внешнюю обшивку барабана, оценивают состояние наружных витков кабеля, обращая внимание на оболочку и защитный покров, на наличие подтеков пропитывающего состава, на образовавшиеся проколы, раковины, обрывы, смещения и зазоры между витками бронелент. Наружные витки кабеля с повреждениями удаляют, а его изоляцию испытывают повышенным напряжением.

Бумажную изоляцию перед испытанием проверяют на отсутствие влаги. Для этого бумажные ленты, прилегающие к оболочке и жилам, погружают в нагретый до +150 ºС парафин. Легкое потрескивание и выделение пены говорит об увлажнении. В этом случае от конца кабеля отрезают участок 250 – 300 мм и проводят повторную проверку. Чтобы избежать ошибок при проверке кабеля на увлажнение, к лентам нельзя прикасаться руками. После испытания кабеля повышенным напряжением восстанавливают герметизирующие колпачки на концах кабеля.

Прокладка кабеля включает следующие операции:

  1. установка и подъем домкратами барабана с кабелем;
  2. снятие обшивки с барабана и оценка технического состояния;
  3. раскатка кабеля равномерным вращением барабана и его протяжка вдоль трассы.

кабельный барабан с изолированным кабелем кабельный барабан с изолированным кабелем

а

моторный кабельный барабан, тяжелая сериямоторный кабельный барабан

б

Рисунок 20 – Кабельные барабаны: а – кабельный барабан с изолированным кабелем; б – моторный кабельный барабан, тяжелая серия

При ручной раскатке кабель протягивают электромонтажники, которых расставляют так, чтобы на каждого приходилась нагрузка не более 35 кг. В холодное время года кабели прокладывают без предварительного подогрева, если температура воздуха в течение 24 часов до начала работ не была ниже:

  1. 0 ºС – для силовых бронированных и небронированных кабелей с бумажной изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке;
  2. (–7 ºС) – для контрольных и силовых кабелей напряжением до 35 кВ с пластмассовой или резиновой изоляцией, с оболочкой с волокнистыми материалами в защитном покрове;
  3. (–15 ºС) для бронированных и (–20 ºС) для небронированных силовых кабелей напряжением до 10 кВ с ПВХ-изоляцией, в защитном покрове с оболочкой без волокнистых материалов, и для контрольных кабелей.

При температуре окружающего воздуха ниже –40 ºС прокладка кабелей любых марок не допускается.

Подогрев кабелей перед прокладкой производят в помещениях, в специальных палатках или в автомобилях.

Разделку концов кабеля производят до начала монтажа в муфтах и заделках. Она заключается в последовательном ступенчатом удалении на определенной длине защитных покровов, брони, оболочки, экрана и изоляции. Размеры разделок определяют по технической документации. Приступая к разделке кабеля в бумажной изоляции, ее проверяют на отсутствие влаги. При необходимости секторными ножницами обрезают влажную изоляцию, лишнюю длину концов кабеля и другие дефектные места. На конце кабеля отмеряют расстояние А (рис. 21) и распрямляют этот участок.

Зоны разделки концов силового кабеля

Рисунок 21 – Зоны разделки концов силового кабеля: 1 – наружный покров; 2 – броня; 3 – оболочка; 4 – поясная изоляция; 5 – изоляция жилы; 6 – жила кабеля; 7 – бандаж; А, Б, И, О, П, Г – зоны разделки

Далее подматывают смоляную ленту и накладывают бандаж (например, из стальной оцинкованной проволоки). Концы проволоки захватывают плоскогубцами, скручивают и пригибают вдоль кабеля. Наружный кабельный покров разматывают до установленного бандажа, но не срезают, а оставляют для защиты брони от коррозии после монтажа муфты.

На броню кабеля на расстоянии Б (50 – 70 мм) от первого проволочного бандажа накладывают второй бандаж. По внешней кромке бандажа ножовкой надрезают ленты брони, затем эту броню разматывают, обламывают и снимают. Для удаления оболочки (О) на расстоянии 50 – 70 мм от среза брони делают кольцевые надрезы на половину глубины оболочки. Надрез выполняют специальным ножом с ограничителем глубины резания и снимают оболочку. Далее жилы кабеля освобождают от поясной изоляции, выгибают по шаблону и готовят место для присоединения заземления.

Разделку кабеля начинают с определения мест установки бандажей, которые считают по формуле: А = Б + О + П + И + Г, (см. рис. 21).

Для присоединения жил кабеля к контактным выводам электротехнических устройств их оконцовывают наконечниками, закрепляемых на жилах опрессовыванием, сваркой или пайкой. Оконцевание однопроволочных жил может быть выполнено формированием наконечника из конца жилы.

Число соединительных муфт на 1 км проектируемых кабельных линий не должно быть более:

  • для трехжильных кабелей напряжением 1 – 10 кВ и сечением до 3х95 мм2 – 4 шт., сечением от 3×120 до 3×240 – 5 шт.; напряжением 20 – 35 кВ – 6 шт.;
  • для одножильных кабелей – 2 шт.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *