Лекция №9 Способы передачи и распределения электрической энергии

 

Общие сведения о способах передачи и распределения электроэнергии

 

Передача и распределение электрической энергии осуществляются электрическими сетями — внутренними (цеховыми) и наружными. Наружные сети часто называют межцеховыми (питание 3УР, 2УР и отдельные РП-10 кВ) или магистральными (питание по туннелям и блокам от 6УР, 5УР до 4УР). Наруж­ные сети до 1 кВ на промышленных предприятиях имеют ограниченное рас­пространение (главным образом, это сети наружного освещения).

Прокладка производится изолированными и неизолированными (голыми) про­водами (преимущественно воздушные ЛЭП). Изолированные провода выполняются защищенными — поверх электрической изоляции накладывается металлическая или иная оболочка, предохраняющая изоляцию от механических повреждений. Изолированные проводники: провода, кабели и шнуры. Неизолированные провода: алюминиевые, медные, стальные шины, токопроводы, троллеи и голые провода.

Для сетей используют твердотянутую медь, покрытую тонкой оксидной пленкой, обеспечивающей хорошее противостояние влиянию атмосферных условий и воздействию химических соединений, содержащихся в промышленных выбросах. Твердотянутый алюминий, применяемый для этих целей, также покрыт пленкой, но подвергается коррозии вблизи моря и ряда производств, связанных с получением или использованием кислот. Большее электрическое сопротивление, худшие монтажные и эксплуатационные свойства, но меньшая стоимость по сравнению с медью определяют область его применения. Стальные проводники требуется подвергать оцинкованию (присадки до 0,4 % меди), их применяют из-за дешевизны, для малых нагрузок (в сельских сетях). Предпочтительнее использовать биметаллические, в которых стальные проволоки, несущие механическую нагрузку, снаружи покрыты слоем электролитической меди или алюминия.

Транспорт электроэнергии в системах электроснабжения осуществляется:

1) воздушными линиями — устройствами для передачи и распределения электроэнергии по проводам, расположенным на открытом воздухе и прикрепленным при помощи изоляторов и арматуры к опорам или кронштейнам, стойкам на зданиях и инженерных сооружениях (мостах, путепроводах, эстакадах и т. п.);

2) кабельными линиями — устройствами для передачи электроэнергии, состоящими из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами (заделками) и крепежными деталями;

3) токопроводами — устройствами для передачи и распределения электроэнергии, состоящими из неизолированных или изолированных проводников и относящихся к ним изоляторов, защитных оболочек, осветительных устройств, поддерживающих или опорных конструкций;

4) электропроводками — совокупностью проводов и кабелей с относящимися к ним креплениями, поддерживающими защитными конструкциями и деталями.

Сечения проводников устройств канализации электроэнергии выбираются: а) по нагреву (с учетом нормальных, послеаварийных, ремонтных режимов) максимальным током в течение получаса; б) по экономической плотности тока; в) по условиям динамического действия и нагрева при коротком замыкании.

Нормированное значение по нагреву и по экономической плотности тока j_эк определяется ПУЭ. По экономической плотности тока не выбирают: сети промышленных предприятий и сооружений до 1 кВ при Т _max до 4000-5000; ответвления к отдельным электроприемникам и пускорегулирующим элементам напряжением до 1 кВ; осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий; сборные шины и ошиновка ОРУ и 3РУ всех напряжений; сети временных сооружений, а также устройств со сроком службы 3-5 лет.

В электроустановках выше 1 кВ по режиму КЗ следует проверять: а) кабе­ли и другие проводники, токопроводы, а также опорные и несущие конструк­ции для них; б) воздушные линии при ударном токе КЗ, равном 50 кА и более, для предупреждения схлестывания проводов при динамическом действии токов КЗ, в электроустановках ниже 1 кВ — только токопроводы, распределительные щиты и силовые шкафы. Стойкими при токах КЗ являются те элементы транспорта электроэнергии, которые при расчетных условиях выдерживают воздействия этих токов, не подвергаясь электрическим и механическим разрушениям или деформациям.

По режиму КЗ при напряжении выше 1 кВ не проверяют элементы:

1) защищенные плавкими предохранителями со вставками (по электроди­намической стойкости — на номинальный ток вставок до 60 А и независимо от него — по термической стойкости),

2) в цепях к индивидуальным приемникам, в том числе к цеховым транс­форматорам общей мощностью до 2,5 МВА и с высшим напряжением до 20 кВ [если соблюдены одновременно следующие условия: а) в электрической или технологической части предусмотрена необходимая степень резервирова­ния, выполненного так, что отключение указанных приемников не вызывает расстройства технологического процесса, б) повреждение проводника при КЗ не может вызвать взрыва или пожара, в) возможна замена проводника без значительных затруднений];

3) проводники неответственных индивидуальных приемников,

4) провода ВЛ;

5) трансформаторы тока и напряжения при определенных условиях

Температура нагрева проводников при КЗ не должна превышать следующих предельно допустимых значений, °С

Шины:

медные                                                                   300

алюминиевые                                                              200

Кабели с изоляцией:

бумажной на напряжение до 10 кВ                                    200

поливинилхлоридной резиновой                                  150

полиэтиленовой                                                              120

 

Воздушные линии электропередач

 

Основные элементы воздушных линий: провода, изоляторы, линейная арматура, опоры и фундаменты. На воздушных линиях переменного трехфазного тока подвешивают не менее трех проводов, составляющих одну цепь, на ВЛ постоянного тока — не менее двух проводов.

По количеству цепей BЛ делят на одно-, двух- и многоцепные. Количество цепей определяется схемой электроснабжения и необходимостью ее резервирования. Если по схеме электроснабжения требуются две цепи, то эти цепи могут быть подвешены на двух отдельных одноцепных ВЛ с одноцепными опорами или на одной двухцепной ВЛ с двухцепными опорами. Расстояние l между соседними опорами называют пролетом, а расстояние между опорами анкерного типа — анкерным участком.

В зависимости от способа подвески проводов опоры делят на: а) промежуточные, провода закреплены в поддерживающих зажимах; б) анкерного типа — для натяжения проводов, провода закреплены в натяжных зажимах; в) угловые (на углах поворота ВЛ с подвеской проводов в поддерживающих зажимах), могут быть промежуточные, ответвительные и угловые, концевые, анкерные угловые. Укрупненно же опоры ВЛ выше 1 кВ подразделяют на два вида: анкерные — полностью воспринимающие тяжение проводов и тросов в смежных пролетах, и промежуточные — не воспринимающие тяжение или воспринимающие частично. На ВЛ применяют деревянные, стальные и железобетонные.

Деревянные опоры ВЛ все еще распространены в странах, располагающих лесными запасами Достоинства дерева как материала для опор: небольшой удельный вес, высокая механическая прочность, хорошие электроизоляционные свойства, природный круглый сортамент, обеспечивающий простые конструкции. Недостаток — ее гниение, для уменьшения которого применяют антисептики (наиболее эффективный метод — заводская пропитка древесины маслянистыми антисептиками в специальных котлах).

Анкерные и промежуточные угловые опоры для ВЛ 6-10 кВ выполняют в виде А-образной конструкции с составными стойками.

Стальные опоры широко применяют на ВЛ напряжением 35 кВ и выше. По конструктивному исполнению стальные опоры могут быть двух видов: 1) башенные или одностоечные; 2) портальные, которые по способу закрепления разделяют на свободностоящие и на опоры на оттяжках.

Достоинство стальных опор — высокая прочность, недостаток — подверженность коррозии, что требует при эксплуатации проведения периодической окраски или нанесения антикоррозийного покрытия.

Железобетонные опоры по сравнению с металлическими более долговечны и экономичны в эксплуатации, так как требуют меньше ухода и ремонта (они более энергозатратны). Основное преимущество — уменьшение расхода стали на 40-75 %, недостаток — большая масса. По способу изготовления железобетонные опоры делят на: а) бетонируемые на месте установки (большей частью такие опоры применяют за рубежом); б) заводского изготовления.

Провода воздушных линий выполняют неизолированными, состоящими из одной или нескольких свитых проволок. Провода из одной проволоки, называемые однопроволочными (от 1 до 10 мм²), имеют меньшую прочность, их применяют только на BЛ напряжением до 1 кВ. Многопроволочные провода, свитые из нескольких проволок, применяют на ВЛ всех напряжений.

Материалы проводов и тросов должны иметь высокую электрическую проводимость, обладать достаточной прочностью, выдерживать атмосферные воздействия (в этом отношении наибольшая стойкость у медных и бронзовых проводов; провода из алюминия подвержены коррозии, особенно на морских побережьях, стальные провода разрушаются даже в нормальных атмосферных условиях).

Для ВЛ применяют однопроволочные стальные провода диаметром 3,5; 4 и 5 мм и медные до 10 мм (нижний предел ограничен из-за недостаточной ме­ханической прочности, верхний — из-за того, что изгибы однопроволочного провода большего диаметра могут вызвать в его внешних слоях остаточные де­формации, снижающие механическую прочность).

Многопроволочные провода, скрученные из нескольких проволок, более гибкие и могут иметь любое сечение (от 1,0 до 500 мм²). Диаметры отдельных проволок и их количество подбирают так, чтобы сумма поперечных сечений отдельных проволок соответствовала требуемому общему сечению провода. Как правило, многопроволочные провода изготовляют из круглых проволок, причем в центре помещают одну или несколько проволок одинакового диа­метра. Длина скрученной проволоки, естественно, несколько больше длины провода, измеренной по его оси. Это обстоятельство вызывает увеличение фактической массы провода на 1-2 % по сравнению с теоретической, полу­чаемой при умножении сечения провода на длину и плотность. Во всех рас­четах принимается фактическая масса провода, указанная в соответствующих стандартах.

Марки неизолированных проводов обозначают: буквами М, А, АС, ПС — материал провода; цифрами сечение в квадратных миллиметрах. Алюминие­вая проволока А может быть марки AT (твердой неотожженной) или AM (ото­жженной мягкой) сплавов АН, АЖ; АС, АСХС — из стального сердечника и алюминиевых проволок; ПС — из стальных проволок; ПСТ — из стальной оцинкованной проволоки. Например, А50 обозначает алюминиевый провод, сечение которого равно 50 мм², АС50/8 — сталеалюминевый провод сечени­ем алюминиевой части 50 мм², стального сердечника 8 мм² (в электрических расчетах учитывается проводимость только алюминиевой части провода); ПСТЗ,5, ПСТ4, ПСТ5 — однопроволочные стальные провода, где цифры со­ответствуют диаметру провода в миллиметрах.

Стальные тросы (сечение не менее 25 мм²), применяемые на ВЛ в качест­ве грозозащитных, изготовляют из оцинкованной проволоки. На ВЛ напряже­нием 35 кВ применяют тросы сечением 35 мм², для 110 кВ — 50 мм², для 220 кВ и выше — 70 мм².

Сечение многопроволочных проводов различных марок для ВЛ напряже­нием до 35 кВ определяют по условиям механической прочности, а для ВЛ напряжением 110 кВ и выше — на основании потерь на корону. На ВЛ при пересечении различных инженерных сооружений (линий связи, железных и шоссейных дорог и т. д.) необходимо обеспечивать более высокую надеж­ность. Поэтому минимальные сечения проводов в пролетах пересечений должны быть увеличены.

На напряжении 35-220 кВ провода изолируют от опор гирляндами подвесных изоляторов. Для изоляции ВЛ 6-35 кВ применяют штыревые изоляторы.

Каждый изолятор ВЛ 35-110 кВ как элемент, включенный в гирлянду, представляет собой определенную емкость. Несмотря на то, что все изоляторы можно считать одинаковыми, напряжение на них различно и распределяется по некоторой кривой, так как каждый изолятор имеет дополнительно частичную емкость по отношению к земле. Загрязнение изоляторов вызывает ток утечки, который несколько выравнивает кривую распределения и ставит изоляторы в условия более равномерного распределения напряжения по элементам в гирлянде.

Электрический ток, проходя по проводам ВЛ, выделяет тепло и нагревает провод. Под влиянием нагрева провода происходит: 1) удлинение провода, увеличение стрелы провеса; 2) изменение натяжения провода и его способности нести механическую нагрузку; 3) изменение сопротивления провода и потерь электрической мощности и энергии.

Все условия могут меняться при наличии постоянства параметров окружающей среды или при совместном воздействии на работу провода BЛ. При эксплуатации ВЛ считают, что при номинальном токе нагрузки температура провода находится в пределах 60-70 °С и определяется одновременным воздействием тепловыделения и охлаждения или теплоотвода. Теплоотвод проводов ВЛ возрастает с увеличением скорости ветра и понижением температуры окружающего воздуха. При уменьшении температуры воздуха от +40 до -40 °С и увеличении скорости ветра от 1 до 20 м/с тепловые потери изменяются от 50 до 1000 Вт/м. При положительных температурах окружающего воздуха (0-40 °С) и незначительных скоростях ветра (1-5 м/с) тепловые потери составляют 75-200 Вт/м.

 

Кабельные линии

 

Кабельная прокладка стала основной для промышленных предприятий и городов, что объясняется меньшими размерами коридора прокладки (и даже, в отдельных случаях, его отсутствием), большей надежностью, отсутствием грозовых помех.

Кабели, предназначенные для передачи электрической энергии, для питания силовых и осветительных установок, называют силовыми, а кабели для присоединения к приборам и аппаратам распределительных устройств — контрольными.

При маркировке кабелей приняты следующие обозначения: А (первая буква) — алюминиевая жила. Отсутствие А в марке кабеля означает наличие медной жилы; А или ОС — оболочка (алюминиевая или свинцовая) каждой из трех отдельно изолированных жил кабеля; Ц, Р, В, П — изоляция соответст­венно: бумажная, пропитанная нестекающим составом; резиновая; поливи- нилхлоридная; полиэтиленовая (Ц всегда первая буква); В, Н — оболочка из поливинилхлоридного пластиката или маслостойкой резины, не распространяющей горение; Б, П, К — броня из стальных лент, стальных плоских про­волок, стальных круглых проволок; Н, Шп, Шв — наружные покровы; Г — отсутствие наружного покрова; ОЖ в конце марки кабеля означает кабель с однопроволочными жилами.

При маркировке маслонаполненных кабелей приняты следующие обозна­чения: М (первая буква) — маслонаполненный; Н, ВД — низкого или высокого давления; С, А, Аг — оболочка свинцовая, алюминиевая или алюминиевая гофрированная; Т, Тк — прокладываемый в трубопроводе; Шв, Шву — шланг из поливинилхлоридного пластиката; К — броня из круглых стальных оцинкованных проволок. К марке кабеля, пропитанного синтетическим маслом, добавляется буква С.

Проектирование и сооружение кабельных линий (KJ1) должны произво­диться с учетом развития сети, ответственности и назначения линий, характера трассы, способа прокладки, конструкций кабелей. Трассы кабельных линий следует прокладывать по возможности в грунтах, не агрессивных по от­ношению к металлическим оболочкам кабелей. Для подземных KЛ надо уста­навливать охранные зоны по 1 м с каждой стороны от крайних кабелей (в го­родах — на 0,6 м в сторону зданий, сооружений).

При выборе трассы KЛ стараются достичь наименьшего расхода кабеля и обеспечить его защиту от механических повреждений, от коррозии и вибрации, от повреждения электрической дугой при замыкании в соседнем кабеле. Сечение жил кабеля должно соответствовать допустимой токовой нагрузке для участка трассы с наихудшими условиями охлаждения (не ясно сформули­рованное ценологическое ограничение). Каждая КЛ должна иметь свой номер или наименование. На трассе KЛ, проложенной в незастроенной местности, должны устанавливаться опознавательные знаки.

При определении стандартного сечения жил кабелей исходят из следую­щих технических условий:

При выборе сечения по механической прочности F_M самое малое (на­чальное в таблице стандартных значений сечений жил) сечение должно быть механически стойким.

При выборе сечения по нагреву определяют ближайшее большее значе­ние, во всех случаях не следует стремиться повышать сечение без достаточных на то оснований.

При выборе сечения по термической стойкости определяют ближайшее меньшее значение (на основании повышенного процента ошибки, заложенного в самом методе расчета, в сторону превышения сечений из-за неточности исходных данных).

По потерям напряжения выбирают ближайшее большее значение. Иногда можно принять и меньшее, исходя из условий достоверности данных эле­ктрических нагрузок, положенных в основу расчета.

После определения минимально допустимого сечения провода по техническим условиям его сравнивают с экономически целесообразным сечением.

Для выбора термически стойкого сечения жил кабеля определяют значение установившегося тока КЗ (I) и возможное время его прохождения через кабель. Время определяют с помощью установки защиты с наибольшей выдержкой времени при наличии нескольких видов защит и полном времени отключения выключателя (включая время горения дуги).

При наличии зоны нечувствительности у основной защиты термическую стойкость необходимо проверять исходя из времени действия защиты, реагирующей на повреждение в этой зоне, и времени отключения выключателя; при этом в качестве расчетного тока КЗ следует принимать его значение, со­ответствующее месту повреждения.

Кабели, защищенные плавкими предохранителями, на термическую стой­кость к токам КЗ не проверяют, поскольку время перегорания вставки мало и кабель не успевает нагреваться до допустимой температуры.

Кабели при подземной прокладке располагают в траншеях, блоках, кана­лах, туннелях и коллекторах; выше нулевой отметки (с учетом проходов и проездов) на эстакадах и в галереях, на тросах, конструкциях, стенах.

При прокладке кабелей напряжением до 10 кВ в земле рекомендуется в одной траншее помещать не более шести силовых кабелей. При большем коли­честве рекомендуется прокладывать кабели в блоках или в отдельных траншеях с расстоянием между группами не менее 0,5 м.

При пересечении дорог и путей, других подземных коммуникаций, территорий складов, площадок и площадей кабели прокладывают в трубах и блоках. Для промышленных предприятий с насыщенной подземкой и грунтами с неблагоприятными механическими или агрессивными химическими включе­ниями прокладка в блоках при числе кабелей от 4 до 20 становится основной (наряду с эстакадами). Достоинство прокладки в блоках — защищенность от механических повреждений.

При числе кабелей 20 и более их рекомендуется прокладывать в туннелях, по эстакадам и в галереях.

Внутри зданий кабели можно прокладывать по конструкциям зданий (от­крыто, в коробах или трубах), в каналах, блоках, туннелях, трубах, проложен­ных в полах и перекрытиях, по фундаментам машин, в шахтах, кабельных эта­жах и двойных полах.

При передаче в одном направлении больших мощностей можно применять кабели сечением до 2000 мм². В целях удешевления необходимо рассматривать возможность прокладки силовых и контрольных кабелей совместно с кабелями связи, водо-, тепло- и воздухопроводами в общих коллекторах. Кабельные сооружения необходимо рассчитывать на дополнительную прокладку не менее 15% кабелей сверх предусмотренных проектом для всех очередей строительства (резерв для подсоединения дополнительных потребителей во время эксплуатации). При прокладке в помещениях с агрессивной средой следует применять кабели, стойкие к воздействию этой среды.

 

Прокладка кабелей в траншеях

 

Прокладка кабелей в траншеях наиболее проста и дешева. Она экономич­на по такому важному показателю, как расход цветного металла, так как при прокладке в земле в результате лучшего охлаждения пропускная способность кабеля увеличивается по сравнению с другими способами прокладки. На рис. 8.2 приведены примеры кабельных траншей с расположением в них одиночного кабеля и четырех силовых кабелей одного напряжения и принадлежности (назначения).

Прокладку в траншеях не рекомендуется применять: 1) на участках с большим количеством кабелей и там, где возможна разливка горячего металла или разрушающе действующих жидкостей; 2) при большой насыщенности территории подземными и наземными технологическими и транспортными коммуникациями и другими сооружениями; 3) в почвах, содержащих большое количество веществ, разрушающе действующих на оболочки кабелей; 4) в местах, где блуждающие токи достигают опасных значений, большие механи­ческие нагрузки на поверхность земли, возможно частое разрытие грунта.

Для прокладки в земле следует применять преимущественно бронирован­ные кабели, металлические оболочки которых должны иметь внешний покров для защиты от химических воздействий.

В одной траншее с силовыми допускается прокладка трех-четырех кон­трольных кабелей. Глубина заложения от планировочной отметки (поверхно­сти) должна быть не менее: для KЛ до 20 кВ — 0,7 м; 35 кВ — 1 м. Маслона- полненные кабельные линии напряжением 110-220 кВ должны иметь глубину залегания не менее 1,5 м.

Рис. 8.2. Расположение кабелей в кабельных траншеях: а — одиночный кабель; б — четыре основных кабеля одного напряжения и назначения

 

 

При определении длины прокладываемого кабеля необходимо учитывать, что для компенсации температурных деформаций и возможных смешений почвы (механических напряжений) кабели в траншеях укладываются волно­образно (змейкой), что увеличивает длину на 1-2 %.

Дно траншеи по всей длине должно быть присыпано песком или мелкой землей, не содержащей камней, строительного мусора, шлака и т. д., толщина подсыпки — не менее 100 мм. Вдоль всей траншеи для засыпки кабеля должны быть заготовлены песок или мелкая земля (не содержащая мусора). Защитные трубы должны быть уложены на присыпанный песок или землю.

Число соединительных муфт на 1 км вновь строящихся кабельных линий должно быть: не более 4 шт. для трехжильных кабелей 1-10 кВ сечением до 3x70 мм² и 5 шт. сечением (3х95)-(3х240) мм²; 2 шт. для одножильных кабелей. Для кабелей напряжением 110 кВ количество муфт определяется проектом.

Если проектом предусмотрена защита кабелей красным кирпичом или плитами, присыпка над кабелем должна быть не менее 100 мм. При прокладке над кабелями сигнально-предупредительной ленты присыпка должна со­ставлять ≥300 мм, т. е. лента должна быть на глубине 400 мм от планировочной отметки. Сигнальная лента должна быть красного цвета толщиной 0,6-1,0, шириной 150 и 250 мм и иметь четкие надписи «Осторожно кабель». Одну ленту можно прокладывать над двумя кабелями. При большем числе кабелей необходимо укладывать дополнительное количество лент с таким расчетом, чтобы края ленты закрыли кабель с учетом «змейки».

Если трасса кабельной линии (или какой-нибудь ее участок) не может быть нанесена на план с привязкой координат к существующим постоянным строениям, то по трассе устанавливают специальные опознавательные знаки, к которым привязывают линию. Опознавательные знаки наносят в виде надписей на стены постоянных зданий и сооружений или на специальные столбики из бетона или профильной стали на поворотах трассы, в местах установки соеди­нительных муфт, на пересечениях с дорогами (с обеих сторон) и подземными сооружениями, у вводов в здания и через каждые 100 м на прямых участках трассы.

В последнее время получила распространение бестраншейная прокладка кабеля в земле, которая допускается для одиночного бронированного кабеля напряжением до 10 кВ со свинцовой или алюминиевой оболочкой на участках открытой местности и на участках кабельных трасс, удаленных от подземных инженерных сооружений В городских электросетях и на территориях промышленных предприятий, на участках, имеющих подземные коммуникации и пересечения с инженерными сооружениями, бестраншейная прокладка кабелей запрещается.

При бестраншейной прокладке кабель укладывают на глубину 1-1,2 м от уровня поверхности земли. Устройства постели, присыпки мелкой землей и механической защиты кабеля при этом не требуется, что обеспечивает сниже­ние трудоемкости в 7-8 раз по сравнению с прокладкой в открытую траншею Засыпка кабеля производится грунтом, разрезаемым ножом кабелеукладчика при его передвижении. Бестраншейная прокладка производится с самоходного или передвигаемого тяговыми механизмами ножевого кабелеукладчика, ко­торый обеспечивает возможность прокладки во всех категориях грунтов, прохода болот, оврагов и нешироких водных преград. Перед прокладкой барабан с кабелем устанавливают на кабелеукладчике. Разматывают кабель с барабана вручную в процессе прокладки в зависимости от скорости передвижения механизма так, чтобы кабель перед входом в кассету кабелеукладчика не был натянут и имел некоторую слабину

 

Прокладка кабелей в блоках

 

Прокладка кабелей в блоках рекомендуется в следующих случаях, в местах пересечения с железными и автомобильными дорогами; в условиях стесненности по трассе (при большом числе других подземных коммуникаций и сооружений); при вероятности разлива металла или агрессивных жидкостей в местах прохождения кабельных трасс, при прокладке кабельных линий в аг­рессивных по отношению к оболочке кабелей грунтах; при необходимости за­щиты кабелей от блуждающих токов.

Определение допустимых длительных токов I_б для кабелей, прокладывае­мых в блоках, методически отличается от выбора токов для кабелей, прокладываемых в земле (траншее) или в воздухе, и от выбора токов провода воздушных ЛЭП. Таблично задается I₀ — длительный допустимый ток для кабелей 10 кВ с медными или алюминиевыми жилами сечением 95 мм², зави­сящий от конфигурации блока и места размещения кабеля (в том или ином отверстии — номере канала).

 

 

Рис. 8.10. Рабочая конструкция блока

 

Если прокладывают два параллельных блока одинаковой конфигурации, то допустимые длительные токи следует уменьшать: при расстоянии между блоками 500; 1000; 2000; 3000 мм коэффициент уменьшения соответственно 0,85; 0,89; 0,93; 0,96.

Для сооружения блоков применяют: двух- и трехканальные железобетон­ные панели, предназначенные для прокладки в сухих, влажных и насыщенных водой грунтах; асбоцементные трубы для зашиты кабелей от блуждающих токов (см. рис. 8.10, д); керамические трубы для защиты кабелей в агрессивных и насыщенных водой грунтах (при необходимости можно и в сухих грунтах).

В местах изменения направления трассы или глубины заложения блоков, а также на прямолинейных участках большой длины выполняют кабельные ко­лодцы. Число колодцев на прямых участках блока должно быть минимальным, при этом расстояние между соседними колодцами следует принимать максимально возможным с учетом строительных длин кабелей, допустимых усилий тяжения и условий прокладки.

Габариты кабельных колодцев должны обеспечивать: нормальные условия протяжки кабелей с максимальным сечением 3x240 мм² с радиусом изгиба кабеля R = 25 d (d — диаметр кабеля); замену их в случае надобности; установку соединительных муфт с защитными металлическими кожухами длиной 1250 мм. Кабельные колодцы выполняют из кирпича или сборного железобетона. Типы кабельных колодцев: проходной прямого типа; угловой — для изменения направления блочной прокладки с углами поворота 90, 120, 135 и 150°; крестообразный.

Уклон пола колодца должен быть 0,003 в сторону водосборника. Горловины (лазы) кабельных колодцев делают круглыми или овальными с двойными металлическими крышками. Люки круглой формы рассчитывают только на одностороннюю протяжку кабелей и диаметр их не менее 700 мм, а люки овальной формы - на двухстороннюю протяжку кабелей большой длины сечением до 185 мм², ширина люков 800, длина 1800 мм. Колодцы снабжают стальными скобами или металлической лестницей для спуска.

При параллельной прокладке блока с трубопроводами расстояние между трубопроводами и ближайшим кабелем должно быть не менее 250 мм, а при параллельной прокладке с теплоотводом — не менее 2 м. Глубина заложения кабельных блоков (считая от верхнего кабеля) должна быть не менее 1 м при пересечении улиц и площадей и 0,7 м во всех остальных случаях. В производ­ственных помещениях и на закрытых территориях глубина не нормируется. Каждый кабельный блок должен иметь 10 % резервных каналов, но не менее одного канала. Внутренние диаметры отверстий (каналов) железобетонных блоков должны быть не менее 90 мм, внутренние диаметры труб блочной ка­нализации — не менее 100 мм. Уклон кабельных блоков в сторону колодцев не менее 0,2 %. Наименьшие расстояния в свету между трубами блочной ка­нализации, проложенными непосредственно в земле, должны быть такими же, как для кабелей, проложенных без труб.

При прокладке в блочной канализации применяют кабели с голой свинцо­вой оболочкой марок СГ, АСГ, а также кабели с голой поливинилхлоридной оболочкой марок ВВГ, АВВГ, ВРГ, АВРГ. На участках блоков длиной до 50 м допускается также прокладка бронированных кабелей в свинцовой или алю­миниевой оболочке без наружного покрова из кабельной пряжи с покраской брони для защиты от коррозии битумным лаком.

Марки кабелей для каждого конкретного случая определяют при проекти­ровании. При протяжке кабеля марки СГ в блоки с креплением каната к обо­лочке кабеля чулком общая длина канала блока по условиям предельно допу­стимых усилий тяжения не должна превышать 145 м для кабелей сечением до 3x50 мм², 115 м — сечением 3x70 мм², 108 м — 3x95 мм² и выше.

Сквозная протяжка кабеля на двух и более участках без разрезки его в промежуточных колодцах возможна при условии, что после протяжки в колодцах будет создан необходимый запас кабеля по длине для укладки его в опорные конструкции.

 

Прокладка кабелей в кабельных сооружениях

 

Внутри кабельных сооружений (помещений) кабели прокладывают на стальных конструкциях различного исполнения. Кабельным сооружением на­зывается помещение, специально предназначенное для размещения в нем кабелей, кабельных муфт, а также маслоподпитывающих аппаратов и другого оборудования, предназначенного для обеспечения нормальной работы масло- наполненных кабелей. К кабельным сооружениям относятся: кабельные тун­нели, каналы, короба, блоки, шахты, этажи, двойные полы, кабельные эстакады, галереи, камеры, подпитывающие пункты.

Кабельные сооружения должны отделяться от других помещений и сосед­них кабельных сооружений несгораемыми перегородками и перекрытиями. Та­кими же перегородками протяженные туннели должны разделяться на отсеки длиной не более 150 м при прокладке силовых и контрольных кабелей и не бо­лее 100 м при наличии маслонаполненных кабелей. Следует выполнять меро­приятия по предотвращению попадания в кабельные сооружения технологиче­ских вод и масел, а также обеспечивать отвод почвенных и ливневых вод.

Внутри кабельных сооружений кабели прокладывают на стальных конст­рукциях различного исполнения. Кабели больших сечений (алюминиевые 25 мм² и более, медные 16 мм² и более) укладывают непосредственно на конструкциях Силовые кабели меньших сечений и контрольные кабели прокла­дывают в лотках (сварных или перфорированных) или в коробах, которые крепят на кабельных конструкциях или на стенах Прокладка в лотках более надежна и имеет лучший внешний вид, чем открытая прокладка на конструк­циях.

Кабельные сооружения, за исключением эстакад, колодцев для соедини­тельных муфт, каналов и камер, должны обеспечиваться естественной или ис­кусственной вентиляцией Вентиляционные устройства оборудуют заслонками для прекращения доступа воздуха в случае возгорания, а также для предупреждения промерзания туннеля в зимнее время. При прокладке кабелей внутри помещения следует предотвращать перегрев кабелей за счет повышения температуры окружающего воздуха и влияний технологического оборудования (не допускается прокладка кабелей возле маслопровода, над и под маслопроводами и трубопроводами с горючей жидкостью). В полу и между­этажных перекрытиях кабели прокладывают в каналах или трубах. Запрещается прокладка кабелей в вентиляционных каналах, а также открыто по лестничным клеткам Пересечения кабелями проходов следует выполнять на высоте не менее 1,8 м от пола

Рис. 8.11. Размещение кабелей в туннелях и коллекторах прямоугольного сечения а - проходной с двусторонним расположением полок, б - проходной с односторонним расположением полок.

Рис. 8.12. Размещение кабелей в кол­лекторах круглого сечения

 

Кабельные туннели (рис. 8.11) и коллекторы (рис. 8.12) рекомендуется со­оружать в городах и на предприятиях с уплотненной застройкой территории или при большом насыщении территории подземными инженерными комму­никациями, а также на территориях больших металлургических, машиностро­ительных и других предприятий. Кабельные туннели сооружают, как правило, при числе прокладываемых кабелей от 20. Туннели обычно выполняют роль магистральных.

Кабельные туннели прямоугольного сечения предназначены для двусто­ронней и односторонней укладки кабелей и бывают проходного и полупро­ходного исполнений. При большом числе кабелей туннели и коллекторы пря­моугольного сечения могут быть трехстенными (сдвоенными).

На рис. 8.11 показано размещение кабелей в туннелях прямоугольного се­чения. Применение полупроходных туннелей допускается в местах, где под­земные коммуникации мешают выполнить проходной туннель, при этом по­лупроходной туннель принимают длиной не более 15 м и для кабелей напряжением не выше 10 кВ. Проходы в кабельных туннелях и коллекторах должны быть не менее 1 м, однако допускается уменьшение проходов до 800 мм на участках длиной не более 500 мм.

Протяженные кабельные туннели и коллекторы разделяют по длине огне­стойкими перегородками на отсеки длиной не более 150 м с устройством в них дверей. Прокладка кабелей в коллекторах и туннелях рассчитывается с учетом возможности дополнительной прокладки кабелей в количестве не менее 15 %.

Применение в кабельных туннелях небронированных кабелей с полиэти­леновой оболочкой по условиям пожарной безопасности запрещается.

Прокладки кабелей в кабельных каналах находят широкое применение. Кабельные каналы изготовляют типовыми из сборных железобетонных эле­ментов или из монолитного железобетона. В производственных помещениях каналы перекрывают плитами на уровне пола. При прохождении вне зданий на неохраняемых территориях каналы прокладывают под землей на глубине не менее 300 мм в зависимости от нагрузок, которые могут возникнуть на трассе. Если территория охраняется, то применяют полуподземные каналы с естественной или искусственной вентиляцией. Но такие каналы не должны препятствовать транспортным коммуникациям и не должны сочетаться с общей планировкой территории предприятия, так как уровень перекрытия таких каналов возвышается над планировочной отметкой на 50-250 мм.

Каналы выполняются из унифицированных железобетонных лотковых каналов с перекрытиями, из унифицированных железобетонных стеновых плит с основаниями и перекрытиями из монолитного железобетона, а также кирпича.

Способ прокладки кабелей в каналах позволяет обеспечить осмотры и ре­монты кабельных линий в процессе эксплуатации, а также прокладку нового или замену действующего кабеля без производства земляных работ. Кроме то­го, при прокладке кабелей в каналах обеспечивается надежная защита от ме­ханических повреждений. На рис. 8.13 представлены прямые участки унифи­цированных каналов лоткового типа и из сборных элементов. В табл. 8.4 приведены основные размеры унифицированных кабельных каналов.

Основные прямые лотковые каналы, перекрытия к ним, а также основные элементы сборных каналов имеют длину 3 м. Длина и ширина сборных эле­ментов к лотковым и сборным каналам в местах поворотов и ответвлений бе­рется из расчета прокладки в них кабелей напряжением до 10 кВ сечением 3x240 мм² с радиусом изгиба кабеля R = 25d.

Рис. 8.13. Сборные железобетонные каналы: а - лотковые типа ЛК; б - из сборных плит типа СК; 1 - лоток; 2 - плита перекрытия; 3 - под­готовка песчаная; 4 - плита; 5 - основание