|
|
ОглавлениеГлава 1. Состояние электроэнергетики в россии и за рубежом Глава 2. Конструкции воздушных линий электропередачи Основы электроэнергетики: учебно-методические материалы Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуГЛАВА 3. КАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ3.1 Основные определенияВ Правилах устройства электроустановок (ПУЭ) приводятся основные определения. Кабель – это провод, заключенный в герметичную оболочку, который можно прокладывать в воде, земле и на воздухе. Он обычно состоит из одного или нескольких изолированных друг от друга проводников, заключенных в герметичную оболочку из резины, пластмассы, алюминия или свинца. Кабель, имеющий поверх защитной оболочки покрытие (броню) из стальных лент плоской или круглой проволоки для защиты от механических повреждений, называется бронированным. Кабельная линия – линия для передачи электроэнергии или отдельных ее импульсов, состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами (заделками) и крепежными деталями, а для маслонаполненных линий, кроме того, – с подпитывающими аппаратами и системой сигнализации давления масла. Кабельное сооружение – сооружение, специально предназначенное для размещения в нем кабелей, кабельных муфт, а также маслоподпитывающих аппаратов и другого оборудования, предназначенного для обеспечения нормальной работы маслонаполненных кабельных линий. К кабельным сооружениям относятся: кабельные туннели, каналы, короба, блоки, шахты, этажи, двойные полы, кабельные эстакады, галереи, камеры, подпитывающие пункты. Кабельный туннель – закрытое сооружение (коридор) с расположенными в нем опорными конструкциями для размещения на них кабелей и кабельных муфт, со свободным проходом по всей длине, позволяющим производить прокладку кабелей, ремонты и осмотры кабельных линий. Кабельный канал – закрытое, заглубленное (частично или полностью) в грунт, пол, перекрытие и т. п., непроходное сооружение, предназначенное для размещения в нем кабелей, укладку, осмотр и ремонт которых возможно производить лишь при снятом перекрытии. Кабельная шахта – вертикальное кабельное сооружение (как правило, прямоугольного сечения), у которого высота в несколько раз больше стороны сечения, снабженное скобами или лестницей для передвижения вдоль него людей (проходные шахты) либо съемной – полностью или частично – стенкой (непроходные шахты). Кабельный этаж – часть здания, ограниченная полом и перекрытием или покрытием, с расстоянием между полом и выступающими частями перекрытия не менее 1,8 м. Двойной пол – полость, ограниченная стенами помещения, междуэтажным перекрытием и полом помещения со съемными плитами (на всей или части площади). Кабельный блок – сооружение с трубами (каналами) для прокладки в них кабелей, с относящимися к нему колодцами. Кабельная камера – подземное кабельное сооружение, закрываемое глухой съемной бетонной плитой, предназначенное для укладки кабельных муфт или для протяжки кабелей в блоки. Камера, имеющая люк для входа в нее, называется кабельным колодцем. Кабельная эстакадра – надземное или наземное, открытое, горизонтальное или наклонное, протяженное кабельное сооружение. Кабельная эстакада может быть проходной или непроходной. Кабельная галерея – надземное или наземное, закрытое полностью или частично (например, без боковых стен), горизонтальное или наклонное, протяженное, проходное кабельное сооружение. Лоток – открытая конструкция, предназначенная для прокладки на ней проводов и кабелей. Короб – закрытая полая конструкция прямоугольного сечения или другого сечения, предназначенная для прокладки в ней кабелей. 3.2 Общие сведенияКабельная канализация электроэнергии имеет положительные и отрицательные стороны. Для электрических кабельных линий характерны следующие преимущества по сравнению с воздушными: – более длительный срок службы, отсутствие потребности в материалах для опор; – большая надежность при эксплуатации из-за отсутствия внешних атмосферных воздействий – таких, как ветер, гололед, грозовые перенапряжения; – отсутствие опор и проводов, загромождающих территорию предприятий и крупных городов; – значительное снижение опасности для людей и животных в случае аварии кабельной линии; – возможность передачи практически всех встречающихся в современной практике потоков мощности; – возможность прокладки в любых природных и атмосферных условиях (на воздухе, в земле, под водой и т. п.); – возможность эксплуатации в любых климатических условиях (сильные ветры, интенсивные гололеды и т. п.). Однако кабельные линии обладают также и недостатками, к которым относятся следующие: – высокая стоимость кабельной сети по сравнению с воздушной; – потребность в более квалифицированном персонале при сооружении и эксплуатации кабельной линии; – трудность нахождения и исправления повреждений; – подверженность почвенной коррозии и воздействию блуждающих токов. Традиционные силовые кабели для передачи и распределения электрической энергии выполняются: – с пропитанной бумажной изоляцией; – для вертикальных и крутонаклонных трасс; – кабели давления (маслонаполненные и газонаполненные); – с полиэтиленовой изоляцией; – с резиновой изоляцией. Совершенствование конструкции и технологии изготовления позволило создать более совершенные кабели традиционного типа и активно вести новые разработки. В настоящее время европейскими производителями кабельной продукции разработаны, испытаны и созданы промышленные образцы кабеля сверхвысокого напряжения (СВН) рекордной пропускной способности напряжением: – до 1000 кВ – маслонаполненные с поперечным сечением токоведущей части 2500 мм2, пропускная способность 3 млн. кВт; – до 500 кВ – с изоляцией из сшитого полиэтилена с поперечным сечением токоведущей части 2500 мм2, пропускная способность 1,9 млн. кВт. Проектирование и сооружение кабельных линий должны производиться на основе технико-экономических расчетов с учетом развития сети, ответственности и назначения линии, характера трассы, способа прокладки, конструкции кабеля и т. п. При выборе трассы кабельной линии следует по возможности избегать участков с грунтами, агрессивными по отношению к металлическим оболочкам кабелей. Над подземными кабельными линиями в соответствии с действующими правилами охраны электрических сетей должны устанавливаться охранные зоны в размере площадки над кабелями: – для кабельных линий выше 1 кВ по 1 м с каждой стороны от крайних кабелей; – для кабельных линий до 1 кВ по 1 м с каждой стороны от крайних кабелей, а при прохождении кабельных линий в городах под тротуарами – на 0,6 м в сторону зданий, сооружений и на 1 м в сторону проезжей части улицы. Для подводных кабельных линий до и выше 1 кВ в соответствии с указанными правилами должна быть установлена охранная зона, определяемая параллельными прямыми на расстоянии 100 м от крайних кабелей. Охранные зоны кабельных линий используются с соблюдением требований правил охраны электрических сетей. Трасса кабельной линии должна выбираться с учетом наименьшего расхода кабеля, обеспечения его сохранности при механических воздействиях, обеспечения защиты от коррозии, вибрации, перегрева и от повреждения соседних кабелей электрической дугой при возникновении КЗ на одном из кабелей. При размещении кабелей следует избегать перекрещиваний их между собой, с трубопроводами и пр. При выборе трассы кабелей маслонаполненной линии низкого давления принимается во внимание рельеф местности для наиболее рационального размещения и использования на линии подпитывающих баков. Кабельные линии должны выполняться так, чтобы в процессе монтажа и эксплуатации было исключено возникновение в них опасных механических напряжений и повреждений, поэтому: – кабели должны быть уложены с запасом по длине, достаточным для компенсации возможных смещений почвы и температурных деформаций самих кабелей и конструкций, по которым они проложены; укладывать запас кабеля в виде колец (витков) запрещается; – кабели, проложенные горизонтально по конструкциям, стенам, перекрытиям и т. п., должны быть жестко закреплены в конечных точках, непосредственно у концевых заделок, с обеих сторон изгибов, у соединительных и стопорных муфт; – кабели, проложенные вертикально по конструкциям и стенам, должны быть закреплены способом, предотвращающим деформацию оболочек и нарушение соединений жил в муфтах под действием собственного веса кабелей; – конструкции, на которые укладываются небронированные кабели, должны быть выполнены образом, исключающим возможность механического повреждения оболочек кабелей; – кабели (в т. ч. бронированные), расположенные в местах, где возможны механические повреждения (передвижение автотранспорта, механизмов и грузов, доступность для посторонних лиц), должны быть защищены по высоте на 2 м от уровня пола или земли и на 0,3 м в земле. Защита кабельных линий от блуждающих токов и почвенной коррозии должна удовлетворять требованиям настоящих Правил и СНиП 3-04.03–85 «Защита строительных конструкций и сооружений от коррозии» Госстроя России. Конструкции подземных кабельных сооружений должны быть рассчитаны с учетом массы кабелей, грунта, дорожного покрытия и нагрузки от проходящего транспорта. Кабельные сооружения и конструкции, на которых укладываются кабели, должны выполняться из несгораемых материалов. Открытая прокладка кабельных линий должна производиться с учетом непосредственного действия солнечного излучения, а также теплоизлучений от различного рода источников тепла. При прокладке кабелей на географической широте более 65° защита от солнечного излучения не требуется. Радиусы внутренней кривой изгиба кабелей должны иметь по отношению к их наружному диаметру кратности не менее указанных в стандартах или технических условиях на соответствующие марки кабелей. Каждая кабельная линия должна иметь свой номер или наименование. Открыто проложенные кабели, а также все кабельные муфты должны быть снабжены бирками с обозначением на них марки, напряжения, сечения, номера или наименования линии. На трассе кабельной линии, проложенной в незастроенной местности, должны быть установлены опознавательные знаки. Трасса кабельной линии, проложенной по пахотным землям, должна быть обозначена знаками, устанавливаемыми не реже чем через 500 м, а также в местах изменения направления трассы. 3.3 Основные типы и марки кабелейСиловые кабели состоят из одной или нескольких токопроводящих жил, отделенных друг от друга и от земли изоляцией. Поверх изоляции для ее защиты от влаги, кислот и механических повреждений накладывают защитную оболочку и стальную ленточную броню с защитными покровами. Токопроводящие жилы, как правило, изготовляются из алюминия как однопроволочными (сечением до 16 мм2), так и многопроволочными. Применение кабелей с медными жилами предусмотрено в специальных случаях, например во взрывоопасных помещениях, в шахтах, опасных по газу и пыли. На переменном токе до 1 кВ применяют четырехжильные кабели. Кабели в сетях переменного тока до 35 кВ – трехжильные, кабели 110 кВ и выше – одножильные. На постоянном токе применяют одножильные и двухжильные кабели. Основные типы кабелей приведены в табл. 3.1, а обозначение марок кабелей – на рисунках 3.1, 3.2, 3.3. Таблица 3.1 Основные типы кабелей
Рис. 3.1. Обозначение типов кабелей с бумажной изоляцией и вязкой пропиткой Рис. 3.2. Обозначение типов кабелей с пластмассовой изоляцией Рис. 3.3. Обозначение типов кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена 3.4 Конструкции силовых кабелей3.4.1. Кабели с поясной изоляцией на напряжение 6(10) кВОсновная масса силовых кабелей на напряжения до 10 кВ выпускается трехжильными с секторными жилами (рис. 3.4), так называемые кабели с поясной изоляцией. Каждая жила изолирована от другой специальной кабельной бумагой (2), пропитанной массой, в состав которой входят масло и канифоль, а все жилы – от земли поясной изоляцией (4), также из пропитанной бумаги. Для обеспечения герметичности кабеля на поясную изоляцию накладывают оболочку (5) без швов. От механических повреждений кабель защищают броней (7) из стальной ленты, а от химических воздействий покрывают асфальтированным джутом (8). Рис. 3.4. Трехжильный кабель с поясной изоляцией из пропитанной бумаги: 1 – жилы; 2 – изоляция жил; 3 – заполнитель; 4 – поясная изоляция; 5 – защитная оболочка; 6 – бумага, пропитанная компаундом; 7 – семиленточная броня; 8 – пропитанная кабельная пряжа Такие кабели выпускаются с медными и алюминиевыми жилами сечением от 6 до 240 мм2. Алюминиевые жилы могут быть однопроволочными во всем диапазоне сечений, кроме того, в диапазоне 70–240 мм2 выпускаются такие кабели с многопроволочными уплотненными жилами. Медные жилы выпускаются в основном многопроволочными, однако в диапазоне сечений от 6 до 50 мм2 применяются также однопроволочные жилы. Используют медные жилы в тех случаях, когда это предусмотрено требованиями ПУЭ, например, во взрывоопасных зонах классов В-1 и В-1а. Для изоляции жил применяют кабельную бумагу, пропитанную вязким составом, резину и пластмассу (поливинилхлорид и полиэтилен). Для крутонаклоненных и вертикальных трасс, где возможно стекание пропиточного состава и, как следствие, ослабление изоляции жил кабеля в верхней части трассы и выпучивание оболочки на нижнем уровне, применяют кабели с обедненной пропиткой бумажной изоляции или кабели с изоляцией, пропитанной нестекающей стекловидной массой на основе церезина. Для кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией жил перепады уровней трассы не ограничивают. Промежутки между изолированными жилами заполняются жгутами из сульфатной бумаги. Электрическое поле в кабелях с поясной изоляцией имеет сложный вид. Силовые линии поля в некоторых областях сечения кабеля не перпендикулярны слоям бумаги, поэтому появляются тангенциальная составляющая электрического поля в изоляции, что существенно ослабляет изоляцию в этих местах. Выпускаемые в нашей стране кабели предназначены для работы в сетях с изолированной нейтралью. При этом в аварийном режиме напряжение между соседними поврежденными фазами будет равно напряжению между этими фазами и оболочкой и равно линейному напряжению сети. Действительно, при замыкании одной из фаз на оболочку в случае изолированной нейтрали последняя приобретает потенциал поврежденной фазы. Следовательно, чтобы в аварийном режиме обеспечить примерное равенство средних напряженностей электрического поля в фазной и поясной изоляции, необходимо выбрать их равной толщины. Однако с учетом того, что аварийные режимы работы кабелей носят кратковременный характер, допускается некоторое увеличение напряженности поля в изоляции кабелей при кратковременных повышениях напряжения. В кабелях российского производства толщина изоляции между фазами приблизительно на 36% больше толщины изоляции между жилами и оболочкой. Для рабочих же режимов средние напряженности электрического поля в фазной и поясной изоляции будут примерно одинаковыми, если толщина изоляции между жилами будет примерно на 70% больше, чем между жилой и оболочкой. Для кабелей на напряжение 6 кВ толщина фазной изоляции составляет 2 мм, а толщина поясной – 0,95 мм, для кабелей на напряжение 10 кВ – соответственно 2,75 и 1,25 мм. Оболочки кабелей изготовляют из свинца, алюминия, резины и пластмассы. Алюминиевые оболочки достаточно герметичны и механически более прочные по сравнению со свинцовыми. Алюминий имеет повышенную стойкость к вибрационным нагрузкам. Высокая электропроводность алюминия дает возможность использовать алюминиевые оболочки в качестве четвертой жилы, что обеспечивает значительную экономию алюминия, изоляционных и защитных покровов. Однако кабели с алюминиевыми оболочками нельзя применять в условиях воздействия на них агрессивных сред. Внимание! Авторские права на книгу "Основы электроэнергетики. Учебно-методический комплекс" (Холянов В.С., Холянова О.М.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||||||||||
