Монтаж кабельных линий до 10 кВ
Силовые кабели предназначены для передачи электроэнергии. Их конструкция определяется величиной рабочего напряжения, а также механическим, химическим, тепловым и иным воздействием среды, в которой будет работать смонтированная кабельная линия. Основными элементами конструкции силовых кабелей являются токоведущие жилы, изоляция жил (между собой и по отношению к земле) и оболочка для защиты изоляции от увлажнения и иного воздействия среды. Оболочка вместе с изоляцией часто сама нуждается в механической защите. В этих случаях применяют броню из стальных лент, стальных оцинкованных плоских или круглых проволок. Стальная броня и оболочка, в свою очередь, должны быть защищены от коррозии — воздействия атмосферы и химически активных веществ, содержащихся в почве или в окружающем воздухе. В зависимости от степени этого воздействия применяют противокоррозионные покрытия или специальные защитные покровы.
Для неподвижной прокладки кабелей используется кабель с бумажной пропитанной изоляцией, высокие диэлектрические свойства которой обеспечивают длительный срок службы (до 30 лет). К недостаткам данной изоляции можно отнести высокую чувствительность к увлажнению. Проникновение даже небольшого количества влаги резко ухудшает диэлектрические свойства бумажной изоляции. По этим причинам для кабелей с бумажной изоляцией применяют только металлические герметизирующие оболочки (свинцовые или алюминиевые), способные обеспечить абсолютную влагонепроницаемость.
Кабели с пластмассовой (поливинилхлоридной или полиэтиленовой) изоляцией не уступают по диэлектрической прочности кабелям с бумажной изоляцией. Кроме того, они обладают большой влаго- и химической стойкостью, механической прочностью; пластмассовая изоляция может применяться без металлических герметичных оболочек.
Это уменьшает вес кабеля и его наружные размеры, упрощает технологию изготовления и монтажа.
В кабеле напряжением 10 кВ включительно применяют пластмассовую изоляцию из поливинилхлоридного пластика. Из этого же материала изготавливают и оболочку кабелей.
Кабели с резиновой изоляцией обладают большей стойкостью к кратковременным перегревам, чем кабели с пластмассовой изоляцией, но имеют низкую короностойкость, поэтому применяются в основном на напряжение 10 кВ.
Устройство силового кабеля показано на рис. 1.
Завод «Камкабель» предлагает новую перспективную продукцию — силовые кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) на напряжение 1 и 10 кВ. Они призваны заменить кабели с поливинилхлоридной (ПВХ) и с пропитанной бумажной изоляцией (БПИ).
Преимущества кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена:
- возможность прокладки на трассах с неограниченной разностью уровней;
- большая пропускная способность за счет увеличения длительной допустимой температуры нагрева жил (90 вместо 70 °С), при перегрузке (130 вместо 90 °С);
- более высокий ток термической устойчивости при КЗ;
- более высокое сопротивление изоляции при рабочей температуре жилы;
- большая стойкость к растрескиванию и химическому воздействию по сравнению с кабелями в ПВХ изоляции;
- меньший вес, диаметр и радиус изгиба;
- низкая допустимая температура при прокладке без предварительного подогрева (-20 вместо 0 °С для кабелей с БПИ);
- снижение расхода на реконструкцию и содержание кабельных линий, повышение надежности эксплуатации, возможность использования кабелей меньшего сечения.
Представленный на рис. 1.54 кабель марки АПвВнг(А)-Б8 расшифровывается так: кабель с алюминиевыми жилами (А), изоляцией из сшитого (вулканизированного) полиэтилена (Пв), оболочкой из ПВХ пластиката пониженной горючести (Внг), категории А по нераспространению горения (ГОСТ 12.2.007.14-75) с низким дымо- и газовыделением (LS или Low Smoke).
Рис. 1. Конструкция силового кабеля:
I — сечение силовых кабелей; а — двужильные 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 — заполнитель; 2 — изоляция жилы; 3 — токопроводящая жила; 4— оболочка; 5— наружный защитный покров; 6— экран на токопроводящей жиле; 7 — бронепокров; 8 — нулевая жила; 9 — поясная изоляция; II — силовой трехжильный кабель марки ААБ: 1 — токопроводящие жилы; 2,4 — фазовая и поясная изоляции; 3 — наполнители; 5 — оболочка; 6 — защитный покров оболочки (подушка); 7 — броня из стальных лент; 8 — наружный защитный покров
Трехжильные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена на номинальное напряжение 10 кВ, кроме того, имеют экраны из медных проволок и медной ленты, накладываемые на каждую отдельную жилу, либо общий экран.
Токопроводящие жилы бывают основными и нулевыми. Основные э/силы предназначены для передачи по ним электрической энергии. Нулевые жилы предназначены для прохождения разности токов фаз (полюсов) при неравномерной их нагрузке. Они присоединяются к нейтрали источника тока. Жилы защитного заземления являются вспомогательными жилами кабеля и предназначены для соединения не находящихся
под рабочим напряжением металлических частей электроустановки, к которой подключен кабель с контуром защитного заземления источника тока.
Рис. 2. Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена:
1—токопроводящая жила (материал и сечение жил); АПвВнг (A)LS — алюминий; от 4 до 240 мм² (однопроволочная жила— ОЖ), от 25 до 240 мм² (многопроволочная жила); ПвВнг (A) LS—медь: от 4 до 50 мм² (однопроволочная жила — ОЖ), от 16 до 240 мм² (многопроволочная жила); количество жил: 3 + 1, 4, 5; 2 — изоляция из сшитого полиэтилена (цветовая маркировка жил); 3— центральное заполнение; 4— скрепляющая обмотка; 5— поясная изоляция из ПВХ пластиката пониженной пожароопасности; 6— обмотка из стеклослюдосодержащей ленты; 7 — оболочка из ПВХ пластиката пониженной пожароопасности
Изоляция предназначена для обеспечения необходимой электрической прочности токопроводящих жил кабеля относительно друг друга и заземленной оболочки (земли). Экраны служат для защиты внешних цепей от влияния электромагнитных полей, создаваемых токами, проходящими по кабелю, для обеспечения симметрии электрического поля вокруг жил кабеля и для работы защиты от токов КЗ при пробое изоляции. Заполнители используют для устранения свободных промежутков между конструктивными элементами кабеля с целью герметизации, придания необходимой формы и механической устойчивости его конструкции. Оболочки защищают внутренние элементы кабеля от увлажнения и других внешних воздействий. Защитные покровы служат для защиты оболочки кабеля от внешних воздействий. В зависимости от конструкции кабеля в защитные покровы входят: подушка, бронепокров и наружный покров.
Различным конструкциям кабелей присвоены условные буквенноцифровые обозначения—марки. Первым в марке кабеля указывается материал токоведущей жилы: буква А (алюминиевая), отсутствие буквы указывает на медную жилу. Принадлежность кабеля к контрольным обозначается буквой К перед маркой при медных жилах и после бук-
вы А при алюминиевых. После обозначения материала жилы указывается материал изоляции:
В — поливинилхлоридная; П — полиэтиленовая; Р — резиновая. Отсутствие буквы указывает на бумажную изоляцию с нормальной пропиткой.
Буквенное обозначение оболочки ставится после обозначения изоляции:
А — алюминиевая (гладкая или гофрированная); СТ — стальная гофрированная; С — свинцовая; Р — резиновая; Н — из найритовой резины.
Если на каждой жиле имеется отдельная оболочка, то перед обозначением оболочки ставится буква О.
Отсутствие брони и защитных покровов обозначается буквой Г после обозначения оболочки.
Обозначение брони ставится после обозначения оболочки следующими буквами:
Б — броня из двух стальных лент; П — из плоской стальной оцинкованной проволоки; К—из круглой стальной оцинкованной проволоки.
Цифры после буквенного обозначения указывают число токоведущих жил и их сечение в мм².
Например, АВВГ-3x95 — кабель с алюминиевыми токоведущими жилами, с поливинилхлоридной изоляцией, в поливинилхлоридной оболочке, без наружного покрова, трехжильный с сечением жил 95 мм².
На барабане обозначают марку кабеля, число жил, сечение (мм²), напряжение (кВ), длину (м), массу (т), заводской номер барабана, дату изготовления, номер стандарта и завод-изготовитель. Кроме того, на барабане имеется стрелка, указывающая направление, по которому следует перекатывать барабан с кабелем. Конец наружного витка кабеля прикреплен к барабану с внутренней стороны; конец внутреннего витка выведен на наружную часть барабана и заделан деревянным ящиком или металлической коробкой. Оба конца кабеля имеют герметические заделки.
Барабаны с кабелем в исправном состоянии, зашитые допускают длительное хранение под навесом, но они обязательно должны быть установлены на твердом основании. Кабели с незащищенной пластмассовой оболочкой при длительном хранении в бухтах или незашитых барабанах надо защищать от непосредственного воздействия солнечных лучей. Концы кабелей при хранении заделываются свинцовыми, пластмассовыми или резиновыми колпачками в зависимости от их изоляции.
При погрузке, выгрузке и перевозке барабанов с кабелем следует применять краны, погрузчики, транспортеры, грузовые автомашины и такелажные средства соответствующей грузоподъемности и соблюдать правила безопасности для предупреждения несчастных случаев. Барабан с кабелем должен всегда находиться в положении «на ребро» (нельзя укладывать его на бок во избежание смещения слоев и витков кабеля). В этом положении барабан может перекатываться при небольших толчках или незначительном наклоне основания. По этой причине барабан, установленный в кузов автомобиля, необходимо закрепить при помощи клиньев и оттяжек. На транспортерах, приспособленных для транспортирования кабелей, имеются устройства для крепления барабана с кабелем. Опасно также развивать большую скорость на поворотах.
Иногда при производстве работ по монтажу кабельных линий возникает необходимость перекатки барабанов с кабелем на небольшое расстояние по полу здания, мостовой или непосредственно по земле. В таком случае направление вращения барабана небезразлично. Нетрудно убедиться в том, что при перекатке против направления намотки кабеля на витках кабеля будут действовать усилия по касательной, направленные в сторону, противоположную намотке. Эти силы будут стремиться размотать витки кабеля. При перекатке барабана с кабелем по намотке усилия изменяют направление и будут способствовать уплотнению витков на барабане. По этой причине на одной из щек барабана краской нанесена стрелка, указывающая направление, по которому при перекатке необходимо вращать барабан. Следует отметить, что соблюдение этого правила относится только к перекатке барабанов с кабелем. При вращении барабана вокруг оси в процессе размотки направление вращения не имеет значения.
Чрезмерно крутые изгибы кабеля могут оказаться опасными для изоляции и оболочки. Бумажная изоляция выполняется узкими (10:—40 мм) тонкими лентами, которые наматываются на твердую жилу. При сильных изгибах между краями лент образуются зазоры, имеющие меньшую электрическую прочность, или разрывы на бумажных лентах. Пластмассовая изоляция также повреждается при недопустимо крутых изгибах (особенно при температурах ниже -10 °С).
При прокладке кабелей также учитываются минимально допустимые радиусы закругления кабелей. Они определяются как отношение радиуса изгиба кабеля к наружному диаметру его оболочки. Например, для многожильных кабелей в свинцовой или пластмассовой оболочке с бумажной изоляцией это отношение составляет 15, а в алюминиевой—25.
Перед прокладкой кабелей выбирают кабельную трассу, удовлетворяющую следующим требованиям:
- минимальный расход кабеля;
- недопустимость перекрещиваний кабелей друг с другом и различными трубопроводами.
Кроме того, следует учитывать агрессивность грунтов относительно металлических оболочек кабелей и избегать участков с такими грунтами. Еще учитывают возможность защиты кабеля от механических“повреждений, вибраций и повреждений электрической дугой в случае короткого замыкания.
Для компенсации возможных смещений почвы и температурных деформаций кабели прокладывают «змейкой» с запасом 1 %, а в пучинистых грунтах — 3—4 %.
Трассу подземной кабельной линии наносят на план с указанием ее координат относительно существующих ориентиров (долговечных сооружений) или специально установленных знаков, указывающих местонахождение кабельных муфт.
Кабели в зависимости от их конструкции можно прокладывать в различной среде: непосредственно в грунте (траншеях), воздухе (в каналах, тоннелях, блоках, коллекторах, по внутренним или наружным стенам зданий).
Прокладка кабелей в траншеях начинается с обследования трассы, уточнения проекта и сметы. При необходимости в них вносятся изменения.
Осевую линию траншеи и исходные точки для разбивки наносят на трассе согласно привязкам и ориентирам, указанным в плане. Ширина траншеи определяется количеством и типом прокладываемых кабельных линий, допустимыми расстояниями между ними, а также техническими данными применяемого землеройного механизма. При рытье траншеи в слабых неустойчивых грунтах для предупреждения смещения грунтов, образования каверн и присадок ставят крепления. В земле прокладывают бронированныеe кабели, имеющие джутовую или противогнилостную оболочку, и специальные кабели с пластмассовой оболочкой, например кабель марки ААШв. Траншеи роют по возможности прямолинейными. На всех поворотах, пересечениях и других местах трассы размеры траншеи по глубине и ширине делают такими, чтобы можно было проложить кабель с допустимым радиусом закругления и выдержать необходимые расстояния между прокладываемым кабелем и другими сооружениями в местах сближения и пересечения. Дно траншеи выравнивают, удаляют воду (если она имеется), очищают от мусора и подсыпают землю (слоем не менее 100 мм), не содержащую камней, строительного мусора и шлака.
Раскатку кабеля при прокладке его в готовую траншею можно вести различными способами: передвижением барабана с кабелем по трассе на кабельном транспорте, автомобиле или кабелеукладчике (рис. 3, а, 6). На коротких трассах при небольшом числе кабелей можно производить раскатку вручную. При этом барабан с кабелем устанавливают на домкраты и вращают его вручную, разматывая кабель и перенося его вдоль трассы.
Иногда нет возможности раскатывать кабель с барабана на полную длину. В этом случае допускается оставшийся на барабане кабель размотать и уложить временно в виде «петли», а затем перенести его на трассу. Радиусы изгиба должны быть не менее допустимых. При низких температурах прокладка кабеля способом «петли» не допускается.
Если необходимо прокладывать кабель при низких (ниже 0 °С) температурах, то его предварительно прогревают.
Изгибание кабеля при низких температурах представляет опасность прежде всего для его изоляции—бумажной и пластмассовой. Вследствие того, что при низких температурах пропитанная бумага и пластмасса становятся неэластичными, при изгибании кабеля неизбежно образуются разрывы. По этим причинам в нашей стране прокладка, размотка и перемещение кабелей с бумажной или пластмассовой изоляцией на напряжение до 35 кВ допускается только при их температуре не ниже О °С.
Прогревать кабель можно в утепленной палатке, тепляке или в любом теплом помещении. Продолжительность такого прогрева составляет от 1 до 3 суток в зависимости от температуры в тепляке и длины кабеля на барабане.
Рис. 3. Механизмы для укладки кабеля в траншее: а— кабельный транспортер; 1— передняя тележка; 2— ручной тормоз; 3— стойка; 4— платформа; 5— откидной трап; 6 — консоль; б — трубоукладчик; 1 — барабан с кабелем; 2 такелажная траверса; 3 — зажим; 4 — втулка-удлинитель;
5 — ось траверсы
Значительно быстрее кабель прогревается электрическим током. Источником тока в таких случаях служат сварочные трансформаторы или сварочные машины. Имеются также трансформаторы для прогрева кабелей. Величина тока не должна превышать допустимую при длительной нагрузке для кабеля данного сечения при прокладке его в воздухе. Электропрогрев продолжается от 1 до 3,5 ч (до того момента, когда температура наружного покрова кабеля достигнет 20—30 °С).
Для электропрогрева кабеля необходимо разделать его наружный и внутренний концы, на которых должны быть смонтированы временные, но вполне надежные концевые заделки. Пренебрегать этим требованием недопустимо. Внутри кабеля при его остывании после прогрева создается некоторый вакуум, вследствие чего он жадно всасывает воздух из окружающей среды. Вместе с воздухом в кабель может проникнуть влага, и бумажная изоляция увлажнится.
При температуре ниже 0 °С кабель с бумажной изоляцией после прогрева надо прокладывать в короткие промежутки времени. Например, при температуре от 0 до -20 °С время прокладки ограничивается одним часом.
После прокладки кабель засыпают слоем земли толщиной 100 мм, утрамбовывают ее, а для защиты кабелей от механических повреждений укладывают красный кирпич в один слой или бетонные плиты, либо сигнальную ленту, составляют акт на скрытые работы и засыпают траншею. Трамбовка уменьшает тепловое сопротивление грунта, и кабели меньше перегреваются, работая даже с полной нагрузкой.
Тепловое сопротивление среды может быть определено по формуле так называемого теплового эквивалента закона Ома, согласно которому разность температур кабеля и окружающей среды равна произведению теплового потока на тепловое сопротивление этому потоку:
где Аt — разность температур, °С;
Р — тепловой поток, Вт;
S — тепловое сопротивление, град./Вт.
По аналогии с удельным электрическим сопротивлением введено понятие об удельном тепловом сопротивлении а, которое определяется по формуле:
откуда
где /—длина пути теплового потока, см;
q — сечение, перпендикулярное тепловому потоку, см²;
а — удельное тепловое сопротивление, °С • см/Вт или Омт- см.
В ПУЭ токи нагрузки для кабелей до 35 кВ при прокладке их в грунте приняты для почв с удельным тепловым сопротивлением в размере 120 Омт- см.
В действительности удельное тепловое сопротивление грунта не является постоянной величиной. Оно уменьшается по мере увеличения глубины заложения кабеля и приближения грунтовых вод. Удельное тепловое сопротивление грунта изменяется в зависимости от количества осадков в году. Наилучшей теплопроводностью обладает крупный песок, за ним следуют мел, глинистый песок и глина. Очень большое значение имеет утрамбовка грунта. Исследования показали, что в результате утрамбовки теплопроводность, а следовательно, и тепловое сопротивление грунта изменяются па 50 %.
Из сказанного выше могут быть сделаны практические выводы. Если по условиям местности (например, скалистый грунт) для подсыпки под кабель и засыпки над ним первого слоя необходимо использовать привозной мягкий грунт, то при прочих равных условиях следует применять для этой цели крупнозернистый с примесью глины песок, способствующий задержанию влаги в слое подсыпки. Далее во всех случаях прокладки кабелей в траншеях в обязательном порядке необходимо трамбовать слой грунта под кабелем и над ним.
Кирпичный слой необходим для защиты от механических повреждений кабелей напряжением до 20 кВ, если глубина траншеи не превышает 1 м. Траншею с кабелем напряжением до 1 кВ защищают лишь на участках, где вероятны механические повреждения.
При параллельной прокладке в одной траншее нескольких кабелей расстояние между ними (в свету) должно быть не менее 100 мм.
Для ввода кабеля, выходящего из траншеи в здание, в стене заранее закладывают отрезки стальных или чугунных труб, размещенных на расстоянии друг от друга (в свету) при горизонтальном расположении не менее 100 и при вертикальном — не менее 250 мм.
Диаметр труб должен превышать наружный диаметр кабеля в 1,5—2 раза, а длина заведенного в здание кабеля должна иметь запас до 2 м на случай замены концевых муфт.
При протягивании кабеля через трубы он может быть поврежден усилиями тяжения. Чтобы избежать повреждений, обильно смазывают кабель у ввода в канал. В некоторых случаях усилия контролируют с помощью динамометра.
Примерная величина усилия тяжения кабеля по роликам на горизонтальных прямых участках трассы определяется по формуле:
F= 0,25 Q, кгс,
где Q — вес протягиваемого кабеля, кг.
Если количество роликов недостаточно и не исключается возможность скольжения кабеля, то расчет производится по формуле:
F=0,35Q.
Усилия тяжения кабеля резко возрастают при протягивании его через трубы.
В кабельных каналах прокладываются кабели без наружного джутового противогнилостного покрова, т.е. имеющие в марке кабеля букву Г в конце маркировки.
Каналы выполняют в виде заглубленных в землю или расположенных на поверхности земли железобетонных конструкций. Кабели прокладывают в них на металлических кронштейнах и непосредственно по дну канала глубиной не более 900 мм (рис. 4, а, б, в). Питающие кабельные линии прокладывают в земле в основном в траншеях, а в пределах крупных городов на коротких участках — в специальных железобетонных блоках или асбоцементных трубах.
Рис. 4. Сборные железобетонные каналы и расположение в них кабелей: а — из железобетонных плит с расположением кабелей на полках; б — лоткового типа с расположением кабелей на полках; в — лоткового типа с расположением кабелей на дне канала
Рис. 5. Сборная кабельная конструкция:
1 — стойка; 2 — полка; 3 — окно
На тяговых подстанциях применяют кабели одно-, двух-, трех- и четырехжильные. Одно- и двухжильные силовые кабели используют в цепях оперативного постоянного тока (от аккумуляторной батареи к элементному коммутатору и в цепях питания соленоидных приводов силовых выключателей). Силовые кабели применяют на напряжения до 1,10 кВ и реже — на 35 кВ, контрольные кабели — на напряжение до 500 В с числом жил от 4 до 37, сечением каждой жилы 1—2,5 мм² и реже (в цепях релейной защиты) — сечением 4—6 мм.
Для укладки кабеля в каналах строители или монтажники приваривают к закладным деталям полки из круглой, плоской или угловой стали или же устанавливают сборные кабельные конструкции (рис. 5), на которых в утвержденных проектом местах укрепляют в окнах 3 полки 2. Кабельные конструкции обязательно заземляют.
Кабель поставляют на монтажную площадку на барабанах. Погрузку и выгрузку барабанов с кабелем производят краном на железнодорожном ходу или автокраном. Барабаны с исправной обшивкой и прочно заделанным концом кабеля можно перекатывать на короткие расстояния по ровной поверхности вручную или автокраном. При перекатке под них не должны попадать какие-либо твердые предметы (камни, бревна), которые
могут привести к повреждению барабана и кабеля. По рыхлому и мягкому грунту барабаны перекатывают по настилу из досок.
Барабаны доставляют к месту укладки кабеля или к монтажным проемам в здании подстанции и устанавливают на специальные козлы или домкраты. Раскатку кабеля ведут в направлении стрелки, нанесенной на барабане. Длина прокладываемых концов обычно небольшая. Куски кабеля заранее отмеренной длины отрезают у барабана или кабель раскатывают и укладывают на бровку вдоль канала по всей трассе, а затем отрезают у барабана и опускают на кабельные конструкции. Кабель отрезают секторными ножницами НУСК-300 или усиленными секторными ножницами НБК-2. Допускается применять ножовки. Раскатывать кабель непосредственно на конструкции не разрешается. При размотке кабель, особенно голый и небронированный, нельзя волочить по земле. Рабочие должны держать кабель на весу на руках или на плечах и передвигаться с ним вдоль канала или вести раскатку на специальных роликах, расставленных по трассе в определенных местах. На прямолинейном участке трассы рабочие или ролики должны находиться на расстоянии не более 5 м друг от друга и на каждом месте, где необходим поворот кабеля.
Для голых кабелей в свинцовой оболочке при раскатке на конструкции принимают меры по защите оболочки от повреждения в месте соприкосновения с конструкцией (например, устанавливают прокладки из картона). Кабели, проложенные горизонтально, закрепляют в начале и конце поворота, причем минимальный радиус изгиба допустим такой же, как у концевых муфт или воронок. На вертикальных трассах кабель закрепляют во всех точках. В начале и в конце трассы, а при частых изгибах и поворотах — ив середине на кабель навешивают маркировочные бирки. Для защиты от коррозии броню кабеля без наружного джутового слоя покрывают кузбасским лаком.
Размещение кабелей на одной полке и по этажам полок, а также расстояния между проложенными кабелями по горизонтали и вертикали должны соответствовать проекту и ПУЭ.
Внутри производственных помещений прокладывают только бронированные кабели без наружного покрова и небронированные кабели с негорючей облочкой. Здесь допускается прокладка непосредственно по стенам, потолкам, балкам, фермам или по специальным кабельным конструкциям и лоткам, предварительно установленным на опорных поверхностях . При этом кабели должны быть доступны для осмотра и ремонта.
Оконцевание кабеля для присоединения его к электрическим установкам осуществляется путем монтажа концевых муфт или концевых заделок.
Оконцевание и соединение кабелей должно выполняться герметичным, чтобы исключить возможность попадания в них влаги из воздуха, паров и кислот, так как это может привести к резкому снижению сопротивления изоляции. Герметизацию при соединении и оконцевании выполняют с помощью кабельных муфт и воронок (металлических и эпоксидных), заполненных битумными, маслоканифольными массами или эпоксидными составами. Сухая концевая заделка также должна обеспечить герметичность кабелей без применения кабельных масс только с помощью липкой поливинилхлоридной изоленты, резиновых (найритовых) и других перчаток или трубок.
Герметизация должна быть выполнена так, чтобы она не нарушалась под действием возникающих внутри кабеля в процессе его эксплуатации давления или вакуума. Для кабелей с бумажной изоляцией герметизация должна также предотвратить возможность вытекания пропитывающего состава кабеля.
Для надежности концевых муфт и заделок кабелей с бумажной изоляцией большое значение имеет выбор и правильное применение влагонепроницаемых оболочек (задача эта осложняется тем, что все органические изоляционные материалы в той или иной мере влагонепроницаемы). Необходимо также обеспечить стойкость оболочек к атмосферным воздействиям (к их числу помимо действия влаги, содержащейся в воздухе и выпадающей в виде осадков, относятся отложение пыли, перемена температуры и действие солнечных лучей и света).
Механическая прочность муфт и заделок должна быть достаточной для того, чтобы выдержать электродинамические усилия и механические воздействия, которые могут иметь место при монтаже, испытании и эксплуатации кабельной линии.
Для кабелей 6—10 кВ применяют комплекты из термоусадочных перчаток и трубок (фирмы «Райхем» и др.).
Материалы, из которых выполнены наружные оболочки муфт и заделок, должны обладать химической стойкостью, чтобы выдержать длительное воздействие химических веществ, находящихся в воздухе. Наружные оболочки должны быть также защищены от воздействия материалов, содержащихся внутри кабеля (в частности, для муфт и заделок кабелей с бумажной изоляцией оболочки должны быть маслостойкими).
Основой термоусаживаемых муфт являются вулканизируемые полимеры. Термопласты, используемые для производства муфт, обладают способностью к усадке при нагревании. Их термостойкость и стойкость к действию химикатов в сравнении с невулканизированными термопластами намного выше. Наряду с отличными изоляционными свойствами и герметичностью, муфты обладают и высокой механической прочностью, стойкостью к воздействию окружающей среды, ультрафиолетового излучения и различных щелочных химикатов. Широкий диапазон термоусаживаемости отдельных частей позволяет использовать один типоразмер муфты для нескольких типов кабелей и сечений жил, что, в свою очередь, значительно сокращает потребность в запасных муфтах, находящихся на хранении. Муфты при хранении практически не подвергаются старению.
Отдельные термоусаживаемые части муфт поставляются в растянутом состоянии, что позволяет легко надеть их на разделанные концы кабелей. При нагревании, например с помощью пропанбутановой газовой горелки, происходят их усадка и плотный водонепроницаемый охват кабеля, причем термоплавкий клей, нанесенный на внутреннюю стенку термоусаживаемой трубки, заполняет все пустоты. Кабельная муфта создает таким образом в месте соединения новую изоляцию, полностью отвечающую требованиям, предъявляемым к изоляции кабеля.
Концевая заделка — это устройство, предназначенное для присоединения кабеля к электроаппаратуре внутренней установки.
Рис. 6. Термоусаживаемая концевая муфта наружной установки типа КНТп: I — манжета концевая; 2 — трубка жильная; 3 — изолятор; 4 — манжета пальцевая; 5 — перчатка высоковольтная; 6 — лента-регулятор; 7 — детали непаянного заземления; 8 — манжета поясная
Термоусаживаемые концевые муфты (рис. 6) предназначены для оконцевания трехжильных силовых кабелей с бумажной пропитанной и пластмассовой изоляцией напряжением до 10 кВ. Они изготавливаются в трекинго-эрозионностойком исполнении для установки на открытом воздухе, в том числе в качестве мачтовых. Диапазон допустимых температур окружающей среды от +50 до -50 °С. Перед разделкой на кабель надевают поясную манжету (см. рис. 6).
Рис. 7. Разделка концов кабеля:
1 — оболочка; 2 — броня; 3 — покров; 4 — изоляция поясная; 5 — экран; 6— оболочка
Разделку производят по размерам, показанным на рис. 7, затем разводят жилы, надевают на них отрезки трубки жильной и усаживают их прогревом паяльной лампой или газовой горелкой. Прогрев ведется от корешка кабеля. Лентой-регулятором обматывается корешок разделки. На нагретую до температуры 60—70 °С оболочку, на жилы кабеля надевают перчатку и усаживают ее прогревом. Усаженная перчатка не должна иметь морщин, из-под кромок юбки и пальцев должен выступать избыток клея-герметика.
Усаживают пальцевые манжеты и на каждую жилу надевают изоляторы. После оконцевания жил кабеля надвигают до контактной части наконечника предварительно надетые концевые манжеты и усаживают их.
Для кабелей с нетоковедущей металлической оболочкой монтируют детали непаяного заземления (рис. 8). Провод заземления соединяют с броней кабеля с помощью пайки.
Надвинув поясную манжету на юбку перчатки, усаживают ее прогревом, начиная прогрев от перчатки.
После усадки манжета должна полностью перекрывать оболочку, броню и заходить на покров. Из-под кромок усаженной манжеты должен выступить избыток клея-герметика.
Дальнейшие работы, связанные с возможным механическим воздействием на муфту, могут производиться после ее остывания до температуры окружающего возцуха.
Районы электроснабжения (ЭЧС) эксплуатируют воздушные линии электропередачи, на которых смонтированы концевые муфты для наруж-
ной установки. Они (в основном стальные мачтовые и концевые эпоксидные) применяются для соединения кабельных линий с воздушными. Эти муфты обладают большой механической прочностью к атмосферным воздействиям (рис. 9,10).
Рис. 9. Стальная мачтовая муфта КМ:
1 — крышка; 2— изолятор; 3 — контактный стержень; 4 — наконечник провода заземления; 5 — конус муфты; 6 — корпус муфты
Рис. 8. Монтаж деталей непаяного заземления
Мачтовые муфты заливают битумной массой МБМ в несколько приемов: сначала — до уровня фланцев изоляторов, затем, после остывания предыдущей заливки,—до покрытия штырей проходных изоляторов. Когда вновь залитая масса остынет до температуры, превышающей температуру окружающего воздуха на 10— 15 °С, муфту заливают окончательно до уровня, указанного в специальной инструкции.
Рис. 10. Концевая эпоксидная мачтовая муфта для наружной установки:
1 — корпус; 2 — проходной изолятор;
3 — корпусная подмотка; 4 — шейка муфты, 5 — провод заземления; 6 — скоба для крепления; 7 — кабельный наконечник
На тяговых подстанциях часто оконцовывают контрольные кабели, причем кабели с бумажной изоляцией на ОРУ оконцовывают в воронках, в ЗРУ используют сухую концевую заделку, а кабели с резиновой изоляцией оконцовывают только сухой заделкой и покрывают лаком (рис. 11).
Рис. 12. Сухая концевая заделка контрольного кабеля с бумажной изоляцией с применением полихлорвиниловых лент, трубок и лаков
Эпоксидные соединительные муфты для кабелей с бумажной изоляцией марки СЭ (рис. 13) выполняются в эпоксидных корпусах из эпоксидного компаунда. Компаунд К-115 кроме эпоксидной смолы ЭД-20 содержит пластификатор, который необходим для уменьшения хрупкости отливки и повышения стойкости к резким изменениям температуры (например, полиэфир). Наполнитель, входящий в состав компаунда К-115, вводится для увеличения его массы и снижения коэффициента теплового расширения, так как эпоксидные смолы имеют очень высокий коэффициент теплового расширения, в несколько раз превышающий тот же коэффициент для металлов. Применение смол без наполнителей может привести к возникновению механических повреждений при изменении температуры и отслоению компаунда, т.е. нарушению герметичности муфты. В качестве наполнителя используют измельченный кварцевый песок, имеющий хорошие электроизоляционные свойства и низкий коэффициент теплового расширения.
В комплект эпоксидной муфты входят, кроме эпоксидных корпусов, компаунд, отвердитель для заливки муфты и вспомогательные материалы.
Монтаж эпоксидных соединительных муфт начинают со ступенчатой разделки. Затем к оболочке и броне кабеля припаивают заземляющий проводник, соединяют концы жил (термитной сваркой, опрессовкой, электросваркой или пайкой); при этом места сварки или пайки освобождают от заусенцев, кромок и обезжиривают. После этого ставят эпоксидные распорки для фиксации жил кабеля в муфте, провод заземления припаивают к другому концу кабеля, обезжиривают броню и оболочку кабеля, делают герметизирующую подмотку, устанавливают на место эпоксидные полумуфты, уплотняют вводы кабелей в муфты и заливают муфту малой струей компаундом, предварительно смешанным с отвердителем.
Рис. 13. Соединительная эпоксидная муфта марки СЭ:
1 — место пайки провода заземления; 2 — провод заземления; 3 — герметизирующая подмотка; 4 — корпус муфты; 5 — резиновое уплотнительное кольцо; 6 — металлический бандаж; 7 — заливаемый компаунд; 8 — бандаж из суровых ниток; 9 — распорка; 10 — подмотка жилы из маслостойкой полупроводящей ленты марки ЛЭТСАР-ЛППм; 11 — место соединения жил; 12 — бандаж из проволоки
Эпоксидные муфты монтируют при температуре окружающего воздуха не ниже +10 °С.
В кабельных каналах на эпоксидные соединительные муфты надевают защитные кожухи.
Соединительные муфты типа СТп-10 предназначены для соединения трехжильных силовых кабелей с бумажной пропитанной изоляцией напряжением до 10 кВ включительно (рис. 14). Муфты кабелей напряжением до 1 кВ проще, так как не требуется термоусаживаемой трубки для выравнивания напряженности магнитного поля.
Рис. 14. Схема муфты типа СТп-10;
1 — кожух термоусаживаемый; 2 — лента экранная; 3 — термоусаживаемая трубка; 4 — манжета подкладная; 5 — пластина-регулятор; 6 — соединитель болтовой; 7 — манжета изолирующая; 8 — жильная трубка; 9 — перчатка высоковольтная; 10 — лента-регулятор; 11 — лента-герметик; 12 — комплект заземления
Основной целью при разработке новых кабельных муфт было создание муфты, приближающейся по размерам к соединяемым кабелям. Для этого нужно было разработать термоусаживаемую трубку для выравнивания напряженности электрического поля или альтернативное решение, при котором такой же слой для выравнивания напряженности электрического поля будет на внутренней поверхности термоусаживаемой изоляционной трубки. В обоих случаях это достигается использованием принципа сочетания определенного удельного электрического сопротивления и высокой диэлектрической проницаемости, что практически обеспечивает линейное распределение напряженности электрического поля по всей длине изоляции. Термоусаживаемая трубка для выравнивания напряженности электрического поля полностью защищает изоляцию и исключает ее пробой.
Монтаж соединительной муфты начинают с разделки кабеля (рис. 15). Для монтажа провода заземления зачищают бронеленты и обслуживают их припоем ПОС, причем алюминиевую оболочку обслуживают сначала припоем А, а затем припоем ПОС (полуда).
Жилы разводят по шаблону, надевают на них фазные трубки, усаживая их прогревом от корешка разделки до конца жил. Корешок разделки обматывают лентой-регулятором, предварительно обезжирив поверхность оболочки кабеля и прогрев ее до 70 °С. На корешок кабеля надевают перчатку и усаживают ее прогревом (зоны прогрева 1,2,3,4 указаны на рис. 1.6).
Соединение жил кабеля после их зачистки до «металлического блеска» проводят соединителями (рис. 1.68), закрутив болты и изолируя место соединения изолирующими манжетами с прогревом. Предварительно надетую на один из кабелей термоусаживаемую трубку 3 (см. рис. 15) надвигают на место соединения, располагая симметрично относительно краев перчаток и усаживают ее прогревом. Наматывают поверх трубы ленту-экран 2 и присоединяют провод перемычки к оболочке обоих кабелей, припаивая его одновременно на обе бронеленты.
Рис. 15. Разделка кабеля:
1 — покров наружный; 2 — броня; 3 — оболочка; 4 — фазная бумажная изоляция; 5 — поясная изоляция; 6 — проводящий слой; 7 — полуда
Рис. 16. Монтаж термоусаживаемой перчатки
Рис. 17. Соединение жил кабелей
Заканчивают монтаж муфты, надвинув трубку-кожух 1 (рис. 17), усадив ее прогревом от середины к краям.
Только после остывания муфты до температуры окружающей среды можно проводить дальнейшие работы, связанные с возможными механическими воздействиями на нее.
Свинцовые соединительные муфты марки СС (рис. 19) изготавливают из свинцовых труб диаметром от 60 до 110 мм и длиной 450—650 мм в зависимости от сечения и напряжения кабелей. Монтаж начинают с разделки кабеля, которая выполняется так же, как и при монтаже эпоксидной муфты. Затем на разделанный кабель надевают свинцовую муфту и соединяют жилы кабеля, место соединения очищают и прошпаривают кабельной массой МП-1 (маслоканифольная для пропарки), нагретой для температуры 120—130 °С.
Рис. 18. Монтаж термоусаживаемого кожуха
Рис. 19. Свинцовая соединительная муфта для кабеля с бумажной изоляцией
6 и 10 кВ:
1 — бандажи; 2 — провод заземления; 3 — корпус муфты; 4 — заливочное отверстие; 5 — подмотка рулонами; 6 — подмотка рулонами шириной 25 мм; 7 — подмотка роликами шириной 10 мм; 8 — подмотка роликами шириной 5 мм; 9 — соединительная гильза
После этого наматывают подмотку, восстанавливая заводскую изоляцию. Ее восстанавливают кабельной бумагой, пропитанной маслом, плотно укладывая слои, чтобы между ними не образовывались пузыри воздуха. Вторично пропитывают жилы кабеля, надевают муфту и заливают разогретую кабельную массу. После охлаждения и усадки массы ее подливают до полного заполнения муфты, а заливочные отверстия запаивают. Для защиты муфты от повреждений ее помещают в стальной или чугунный кожух.