Кабельные ЛЭП

Кабельная линия (КЛ) – линия для передачи электроэнергии, состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей, выполненная каким-либо способом прокладки (рисунок 7.20).

Кабельные линии прокладывают там, где строительство ВЛ невозможно из-за стесненной территории, неприемлемо по условиям техники безопасности, нецелесообразно по экономическим, архитектурно-планировочным показателям и другим требованиям. Наибольшее применение КЛ нашли при передаче и распределении электроэнергии на промышленных предприятиях и в городах (системы внутреннего электроснабжения), при передаче электроэнергии через большие водные пространства и т.п. Достоинства и преимущества КЛ по сравнению с ВЛ:

- неподверженность атмосферным воздействиям;

- скрытность трассы и недоступность для посторонних лиц;

- меньшая повреждаемость;

- компактность линии;

- возможность широкого развития электроснабжения потребителей городских и промышленных районов.

Однако КЛ значительно дороже ВЛ того же напряжения (в среднем в 2 – 3 раза для линий 6 – 35 кВ и в 5 – 6 раз для линий 110 кВ и выше), сложнее при сооружении и эксплуатации.

В состав КЛ входят: кабель, соединительные и концевые муфты, строительные конструкции, элементы крепления и др.

Рисунок 7.20 – Способы прокладки кабелей и кабельные сооружения:

а – земляная траншея; б – коллектор; в – туннель; г – канал; д – эстакада; е – блок

7.5.1 Способы прокладки кабельных линий

Способ прокладки кабелей определяется условиями трассы линии. Кабели прокладываются в земляных траншеях, блоках, кабельных туннелях, коллекторах, по кабельным эстакадам, а также по перекрытиям зданий (рисунок 7.20).

Наиболее часто на территории городов, промышленных предприятий кабели прокладываются в земляных траншеях (рисунок 7.20, а). Для предотвращения повреждений из-за прогибов на дне траншеи создают мягкую подушку из слоя просеянной земли или песка. При прокладке в одной траншее нескольких кабелей до 10 кВ расстояние по горизонтали между ними должно быть не менее 0, 1 м, между кабелями 20 – 35 кВ – 0, 25 м. Кабель засыпают небольшим слоем такого же грунта и закрывают кирпичом или бетонными плитами для защиты от механических повреждений. После этого кабельную траншею засыпают землей. В местах перехода через дороги и на вводах в здания кабель прокладывают в асбестоцементных или иных трубах. Это защищает кабель от вибраций и обеспечивает возможность ремонта без вскрытия полотна дороги. Прокладка в траншеях – наименее затратный способ кабельной канализации электроэнергии.

В местах прокладки большого количества кабелей агрессивный грунт и блуждающие токи ограничивают возможность их прокладки в земле. Поэтому наряду с другими подземными коммуникациями используют специальные сооружения: коллекторы, туннели, каналы, блоки и эстакады. Коллектор (рисунок 7.20, б) служит для совместного размещения в нем разных подземных коммуникаций: кабельных силовых линий и линий связи, водопровода по городским магистралям и на территории крупных предприятий. При большом числе параллельно прокладываемых кабелей, например, от здания мощной электростанции, применяют прокладку в туннелях (рисунок 7.20, в). При этом улучшаются условия эксплуатации, снижается площадь поверхности земли, необходимая для прокладки кабелей. Однако стоимость туннелей весьма велика. Туннель предназначен для прокладки только кабельных линий. Его сооружают под землей из сборного железобетона или канализационных труб большого диаметра. Емкость туннеля – от 20 до 50 кабелей.

При меньшем числе кабелей применяют кабельные каналы (рисунок 7.20, г), закрытые землей или выходящие на поверхность земли. Кабельные эстакады и галереи (рисунок 7.20, д) используют для надземной прокладки кабелей. Этот вид кабельных сооружений широко применяют там, где непосредственно прокладка силовых кабелей в земле является опасной из-за оползней, обвалов, вечной мерзлоты и т.п. В кабельных каналах, туннелях, коллекторах и по эстакадам кабели прокладываются по кабельным кронштейнам.

В крупных городах и на больших предприятиях кабели иногда прокладывают в блоках (рисунок 7.20, е), представляющих асбестоцементные трубы, стыки которых заделаны бетоном. Однако в них кабели плохо охлаждаются, что снижает их пропускную способность. Поэтому прокладывать кабели в блоках следует лишь при невозможности их прокладки в траншеях.

В заданиях, по стенам и перекрытиям большие потоки кабелей укладывают в металлические лотки и короба. Одиночные кабели могут прокладываться открыто по стенам и перекрытиям или скрыто: в трубах, пустотелых плитах и других строительных частях здания.

7.5.2 Кабели

Кабель – готовое заводское изделие, состоящее из изолированных токопроводящих жил, заключенных в защитную герметичную оболочку и броню, предохраняющие их от влаги, кислот и механических повреждений.

Силовые кабели имеют от одной до четырех алюминиевых или медных жил сечением 1, 5 – 2000 мм². Жилы сечением до 16 мм² – однопроволочные, свыше – многопроволочные. По форме жилы круглые, сегментарные или секторные.

Кабели напряжением до 1 кВ выполняются, как правило, четырехжильными, напряжением 6 – 35 кВ – трехжильными, а напряжением 110 – 220 кВ – одножильными.

Защитные оболочки делаются из свинца, алюминия, резины и полихлорвинила. В кабелях напряжением 35 кВ каждая жила дополнительно заключается в свинцовую оболочку, что создает более равномерное электрическое поле и улучшает отвод тепла. Выравнивание электрического поля у кабелей с пластмассовой изоляцией и оболочкой достигается экранированием каждой жилы полупроводящей бумагой.

В кабелях на напряжение 1 – 35 кВ для повышения электрической прочности между изолированными жилами и оболочкой прокладывается слой поясной изоляции.

Броня кабеля, выполненная из стальных лент или стальных оцинкованных проволок, защищается наружным покровом из кабельной пряжи, пропитанной битумом и покрытой меловым составом.

В кабелях напряжением 110 кВ и выше для повышения электрической прочности бумажной изоляции их наполняют газом или маслом под избыточным давлением (газонаполненные или маслонаполненные кабели).

В марке, обозначающей кабель указываются сведения о его конструкции, номинальное напряжение, количество и сечение жил.

У четырехжильных кабелей напряжением до 1 кВ сечение четвертой (нулевой) жилы меньше, чем фазной. Например, кабель ВПГ-1–3х35+1х25 – кабель с тремя медными жилами сечением по 35 мм² и четвертой сечением 25 мм², полиэтиленовой (П) изоляцией на 1 кВ, оболочкой из полихлорвинила (В), небронированный, без наружного покрова – «голый» (Г). Кабель предназначен для прокладки внутри помещений, в каналах, туннелях при отсутствии механических воздействий на кабель.

Кабель АОСБ-35–3х70 – кабель с тремя алюминиевыми (А) жилами по 70 мм², с изоляцией на 35 кВ, с отдельно освинцованными (О) жилами, в Свинцовой (С) оболочке, бронированный (Б) стальными лентами, с наружным защитным покровом. Такой кабель предназначен для прокладки в земляной траншее. ОСБ-35–3х70 – такой же кабель, но с медными жилами.

Конструкции некоторых кабелей представлены на рисунке 7.21.

Четырехжильный кабель напряжением 380 В (рисунок 7.21, а) содержит элементы:

1 – токоведущие фазные жилы;

2 – бумажная фазная и поясная изоляция;

3 – защитная оболочка;

4 – стальная броня;

5 – защитный покров;

6 – бумажный наполнитель;

7 – нулевая жила.

Рисунок 7.21 – Силовые кабели: а – четырехжильный напряжением 380 В;

б – трехжильный с бумажной изоляцией напряжением 10 кВ; в – трехжильный напряжением 35 кВ; г – маслонаполненный высокого давления; д – одножильный с пластмассовой изоляцией; е – многожильные с пластмассовой изоляцией

Трехжильный кабель с бумажной изоляцией напряжением 10 кВ (рисунок 7.21, б) содержит элементы:

1 – токоведущие жилы;

2 – фазная изоляция;

3 – общая поясная изоляция;

4 – свинцовая защитная оболочка;

5 – подушка под броней;

6 – стальная броня;

7 – защитный покров;

8 – наполнитель.

Трехжильный кабель напряжением 35 кВ (рисунок 7.21, в) содержит элементы:

1 – круглые токоведущие жилы;

2 – полупроводящие экраны;

3 – фазная изоляция;

4 – свинцовая защитная оболочка;

5 – подушка;

6 – заполнитель из кабельной пряжи;

7 – стальная броня;

8 – защитный покров.

На рисунке 7.21, г представлен маслонаполненный кабель среднего и высокого давления напряжением 110 – 220 кВ. Давление масла предотвращает появление воздуха и его ионизацию, устраняя одну из причин пробоя изоляции. Три однофазных кабеля помещены в стальную трубу 4, заполненную маслом 2 под избыточным давлением. Токоведущая жила 6 состоит из медных круглых проволок и покрыта бумажной изоляцией 1 с вязкой пропиткой. Поверх изоляции наложен экран 3 в виде медной перфорированной ленты и бронзовых проволок, предохраняющих изоляцию от механических повреждений при протягивании кабеля в трубе. Снаружи стальная труба защищена покровом 5.

Широко распространены кабели в полихлорвиниловой изоляции, производимые трех-, четырех и пятижильными (рисунок 7.21, е) или одножильными (рисунок 7.21, д).

7.5.3 Муфты

Кабели изготавливают отрезками ограниченной длины в зависимости от напряжения и сечения. При прокладке отрезки соединяют посредством соединительных муфт, герметизирующих места соединения. При этом концы жил кабелей освобождаются от изоляции и заделывают в соединительные зажимы.

При прокладке в земле кабелей 0, 38 – 10 кВ для защиты от коррозий и механических повреждений место соединения заключается в защитный чугунный разъемный кожух. Для кабелей 35 кВ используются также стальные или стеклопластиковые кожухи.

На рисунке 7.22, а показано соединение трехжильного низковольтного кабеля 2 в чугунной муфте 1. Концы кабеля фиксированы фарфоровой распоркой 3 и соединены зажимом 4. Муфты кабелей до 10 кВ с бумажной изоляцией заполняются битуминозными составами, кабели 20 – 35 кВ – маслонаполненными.

Для кабелей с пластмассовой изоляцией применяют соединительные муфты из термоусаживаемых изоляционных трубок, число которых соответствует числу фаз, и одной термоусаживаемой трубки для нулевой жилы, усаживаемых в герметизированную муфту (рисунок 7.22, б). Применяют и другие конструкции соединительных муфт.

Рисунок 7.22 – Соединительные муфты для трех- и четырехжильных кабелей напряжением до 1 кВ:

а – чугунная;

б – из термоусаживаемых изоляционных трубок

Рисунок 7.23 – Концевые муфты для трехжильных кабелей напряжением 10 кВ:

а – наружной установки с фарфоровыми изоляторами; б – наружной установки с

пластмассовой изоляцией; в – внутренней установки с сухой разделкой

На концах кабелей применяют концевые муфты или концевые заделки.

На рисунке 7.23, а приведена мастиконаполненная трехфазная муфта наружной установки с фарфоровыми изоляторами для кабелей напряжением 10 кВ.

Для трехжильных кабелей с пластмассовой изоляцией применяется концевая муфта (рисунок 7.23, б). Она состоит из термоусаживаемой перчатки 1, стойкой к воздействию окружающей среды, и полупроводящих, термоусаживаемых трубок 2, с помощью которых на конце трехжильного кабеля создаются три одножильных кабеля. На отдельные жилы надеваются изоляционные термоусаживаемые трубки 3. На них монтируется нужное количество термоусаживаемых изоляторов 4.

Для кабелей 10 кВ и ниже с пластмассовой изоляцией во внутренних помещениях применяют сухую разделку (рисунок 7.23, в). Разделанные концы кабеля с изоляцией 3 обматывают липкой полихлорвиниловой лентой 5 и лакируют. Концы кабеля герметизируют кабельной массой 7 и изоляционной перчаткой 1, перекрывающей оболочку кабеля 2. Концы перчатки и жилы дополнительно уплотняют и обматывают полихлорвиниловой лентой 4, 5, которую для предотвращения отставания и разматывания фиксируют бандажами из шпагата 6.