Прокладка кабелей в кабельных сооружениях
При прокладке в одном направлении большого количества кабелей (более 20), что характерно для энергоемких промышленных предприятий, используются кабельные сооружения: тоннели, галереи, эстакады, каналы. Подземный кабельный тоннель (рис. 3.4,а) сооружается из сборного железобетона 1. Внутри тоннеля по опорным конструкциям 2 прокладываются кабели 3. Размеры тоннеля должны обеспечивать двухстороннее обслуживание кабелей.
Галереи и эстакады принципиально отличаются от тоннелей тем, что располагаются над поверхностью земли на железобетонных стойках и используются на производствах, где возможны скопления горючих и взрывоопасных газов, тяжелее воздуха, и в местах с высокой агрессивностью грунта.
На территории промышленных предприятий кабели могут прокладываться в каналах (рис. 3.4,б). Плита 1 верхнего перекрытия канала выполняется съемной, массой не более 70 кг, что обеспечивает подъем этой плиты вручную и удобное обслуживание кабелей при эксплуатации.
При приемке кабельных сооружений под монтаж кабелей проверяется соответствие этих сооружений проекту КЛ. В тоннелях и каналах должны быть выполнены мероприятия по предотвращению попадания в них технологических и грунтовых вод: стыки железобетонных конструкций должны быть герметизированы, полы — иметь уклон не менее 0,5% в сторону водосборников.
Кабельные сооружения должны быть оборудованы электрическим освещением, сетью для подключения переносных светильников и инструмента, обеспечены естественной или искусственной вентиляцией и средствами пожаротушения. Кабельные сооружения большой длины должны делиться на отсеки длиной не более 150 м несгораемыми перегородками.
Рис. 3.4. Прокладка кабелей в тоннеле (а) и канале (б)
В кабельных сооружениях с целью пожарной безопасности кабели прокладываются без наружного джутового покрова, СПЭ кабели — в защитной оболочке из поливинилхдорида пониженной горючести (ПвВнг, АПвВнг).
С целью сокращения количества соединительных муфт кабели в кабельных сооружениях прокладываются, как правило, целыми строительными длинами.
Прокладка кабелей сечением 25 мм2 и более, за исключением небронированных кабелей в свинцовой оболочке, выполняется по кабельным конструкциям (консолями), располагаемыми друг от друга на расстоянии не более 1 м. Небронированные кабели в свинцовой оболочке и небронированные кабели всех исполнений сечением 16 мм2 и менее должны прокладываться по лоткам или полкам. Кабели напряжением до 1 кВ должны располагаться в кабельных сооружениях над кабелями напряжением выше 1 кВ.
После прокладки кабелей каналы закрываются верхними съемными плитами и засыпаются слоем земли толщиной не менее 0,3 м. На огражденных территориях промышленных предприятий засыпка кабельных каналов землей не обязательна. Подземные тоннели должны иметь поверх перекрытия слой земли толщиной не менее 0,5 м.
3.5. Открытая прокладка кабелей
в производственных помещениях
Открытая прокладка кабелей в цехах промышленных предприятий выполняется по опорным конструкциям, изготавливаемым в виде: стальных стоек с полками или лотками; стоек со скобами или кронштейнами; настенных полок и лотков.
Открытую прокладку кабелей ведут как механизированным, так
и ручным способом. Тяжелые кабели большой длины прокладывают с помощью лебедки по линейным и угловым роликам. Легкие и короткие кабели разматывают вручную, а затем переносят и укладывают на опорные конструкции.
Расположение одножильных и трехжильных кабелей на опорных конструкциях (полках, лотках) показано на рис. 3.5. Проложенные кабели жестко закрепляются скобами (хомутами) в конечных точках, непосредственно у соединительных и концевых муфт, с обеих сторон на поворотах трассы.
Конструкции, на которые укладываются небронированные кабели, должны иметь исполнение, исключающее возможность механического повреждения оболочек кабелей. Поэтому в местах жесткого крепления небронированных кабелей со свинцовой или алюминиевой оболочкой используются прокладки из эластичного материала. Небронированные кабели с пластмассовой оболочкой (шлангом), кабели СПЭ, а также бронированные кабели допускается крепить к конструкциям без таких прокладок.
Рис. 3.5. Расположение кабелей на опорных конструкциях
Проход кабелей через перегородки, стены и междуэтажные перекрытия производится в трубах или проемах. После прокладки кабелей зазоры в трубах и проемах должны быть заделаны легко пробиваемым несгораемым материалом.
Все опорные металлические конструкции должны быть электрически соединены между собой и подключены к заземляющему устройству не менее чем в двух местах.
Открыто прокладываемые кабели обозначаются бирками с указанием марки, напряжения, сечения, номера или наименования линии; на бирках соединительных муфт указываются номер муфты и дата ее монтажа. Бирки должны быть стойкими к воздействию окружающей среды и устанавливаются в начале и конце линии и по ее длине через 50 м, а также на поворотах трассы и в местах прохода кабелей через перегородки и перекрытия (с обеих сторон прохода).
Монтаж кабельных муфт
Оконцевание кабелей с целью их подключения к оборудованию выполняется с помощью концевых муфт; соединение отдельных кусков кабелей — с помощью соединительных кабельных муфт. Концевые муфты устанавливаются в начале и конце КЛ. Количество соединительных муфт на 1 км КЛ определяется строительной длиной кабеля.
Муфты изготавливаются из различного материала. Основным требованием, предъявляемым к кабельной муфте, является надежность ее работы. Поэтому муфта должна быть герметичной, влагостойкой, обладать механической и электрической прочностью, стойкостью к воздействию окружающей среды. В наибольшей степени этим требованиям удовлетворяют муфты горячей (термоусаживаемые) и холодной усадки, применяемые для кабелей с любой изоляцией.
Перед монтажом муфты конец кабеля разделывается. Операция разделки кабеля заключается в последовательном удалении с некоторым сдвигом всех слоев кабеля от наружной защитной оболочки до фазной изоляции токоведущей жилы (рис. 3.6 и 3.7). Размеры разделки зависят от напряжения, марки, сечения жил кабеля и приводятся в справочниках и монтажных инструкциях.
Рис. 3.6. Общий вид разделанного трехжильного кабеля с бумажной
изоляцией:
1 — токопроводящие жилы; 2 — фазная изоляция; 3 — общая (поясная) изоляция;
4 — герметичная оболочка; 5 — подушка под броней; 6 — броня из стальных лент;
7 — наружный защитный покров; 8 — проволочный бандаж; 9 — бандаж из ниток
Рис. 3.7. Общий вид разделанного одножильного СПЭ кабеля:
1 — токопроводящая жила; 2 — экран из полупроводящей пластмассы; 3 — СПЭ изоляция; 4 — экран из полупроводящей пластмассы; 5 — водонабухающий слой; 6 — экран из медных проволок; 7 — наружная защитная пластмассовая оболочка; 8 — проволочный бандаж
Термоусаживаемые муфты. Эти муфты используются при любом способе прокладки кабелей, надежны в эксплуатации (срок службы не менее 30 лет), характеризуются простотой монтажа (»1 час для оконцевания и »2 часа для соединения кабелей напряжением 6–10 кВ). Напряжение на КЛ может подаваться сразу же после монтажа муфты.
Широкий диапазон термоусадки позволяет использовать один типоразмер муфты для разных типов кабелей и сечений жил, что значительно сокращает складской запас муфт. Например, всего два типоразмера покрывают весь диапазон сечений кабелей, используемых в распределительных сетях напряжением 6–10 кВ (один типоразмер используется для сечений 70–120 мм2, второй — для сечений 150–240 мм2). Арматура термоусаживаемых муфт практически не подвергается старению и может складироваться неограниченно долго.
Принцип термоусадки основан на технологии изготовления поперечно сшитых полимеров с пластической памятью формы. В комплект термоусаживаемой муфты входят элементы (трубки, манжеты, перчатки, шланги и другие), поставляемые в растянутом состоянии, что позволяет легко их надеть на элементы разделанного кабеля. При нагревании пропан-бутановой горелкой или строительным феном происходит усадка этих деталей и плотный охват элементов кабеля, чем создается, герметичная и механически прочная конструкция. Температура усадки составляет 120–150°С и не является опасной для изоляции кабеля.
Надежную герметизацию обеспечивают специальные клеевые
и мастичные герметики, нанесенные на внутренние поверхности элементов муфты. Одновременно с нагревом термоусаживаемых элементов происходит расплав и растекание герметизирующих материалов с заполнением всех пустот.
Рис. 3.8. Концевая термоусаживаемая муфта для трехжильного кабеля (а) и одножильного кабеля (б):
1 — наконечник; 2 — манжета концевая; 3 — трубка жильная; 4 — пальцевые манжеты и перчатка; 5 — лента регулятор для выравнивания электрического поля; 6 — манжета поясная; 7 — проводник заземления; 8 —шланг
Герметизирующие материалы за счет специальных добавок (ZnO) обладают полупроводящими свойствами и, следовательно, выравнивают электрическое поле. За счет этого полностью исключается причина разрядов в областях повышенной напряженности электрического поля (в контактных соединениях жил, на срезе экрана).
Конструкции термоусаживаемых концевых муфт приведены на рис. 3.8. Основные операции монтажа термоусаживаемой концевой муфты для одножильного кабеля приведены на рис. 3.9.
Рис. 3.9. Монтаж концевой термоусаживаемой муфты:
а — разделанный кабель с наконечником; б — усаживание трубки регулятора,
выравнивающей электрическое поле; в — усаживание жильной манжеты; г — установка проводника заземления и усаживание шланга; д — усаживание концевой манжеты; е — усаживание поясной манжеты
Монтаж концевой термоусаживаемой муфты для трехжильного кабеля принципиально не отличается от монтажа муфты одножильного кабеля. В муфтах трехжильных кабелей используются термоусаживаемые перчатки, надеваемые на три жилы разделанного кабеля.
Конструкция термоусаживаемой муфты для соединения трехжильных кабелей показана на рис. 3.10. Основные операции монтажа такой муфты приведены на рис. 3.11.
Рис. 3.10. Термоусаживаемая соединительная муфта:
1 — защитный корпус; 2 — болтовое контактное соединение жил; 3 — манжета, изолирующая контактное соединение; 4 — перчатка; 5 — фазная трубка; 6 — манжета для герметизации корпуса муфты; 7 — проводник, обеспечивающий непрерывность цепи заземления
Рис. 3.11. Монтаж соединительной термоусаживаемой муфты:
а — усаживание жильных трубок; б — наматывание ленты-регулятора; в — усаживание перчаток; г — соединение жил болтовыми соединителями и обворачивание их пластинами-регуляторами; д — усаживание подкладных манжет; е — усаживание изолирующих манжет; ж — закрепление проводника перемычки и обмотка экранной лентой; з — усаживание шланга; и — наматывание ленты герметика и усаживание поясных манжет; к — установка защитного кожуха (усаживание концевых переходников)
Проводник заземления концевых муфт и проводник перемычки, обеспечивающий непрерывность цепи заземления в соединительных муфтах, монтируются с помощью системы непаянного заземления, поставляемого в комплекте муфты. Контактное соединение заземляющего проводника с металлической оболочкой (экраном) кабеля закрывается герметизирующей лентой, обеспечивающей защиту этого соединения от коррозии.
Проводники заземления муфт выполняются гибким медным проводом. Сечения этих проводников должны быть не менее:
• 16 мм2 — при сечении жил кабеля до 120 мм2;
• 25 мм2 — при сечении жил кабеля до 240 мм2.
При монтаже термоусаживаемых муфт удается уйти от таких экологически вредных операций, как пайка при монтаже свинцовых муфт, битумное наполнение муфт. При термоусадке отсутствуют экологически опасные газовые выделения.
Муфты холодной усадки. Эти муфты обладают всеми достоинствами термоусаживаемых муфт. Кроме того, монтаж муфты холодной усадки не требует операции нагрева, что позволяет сократить время монтажа такой муфты приблизительно в два раза по сравнению со временем монтажа термоусаживаемой муфты.
Муфта холодной усадки состоит из EPDM-резины, предварительно натянутой на удаляемую при монтаже спираль. При удалении спиралевидного корда за специально оставленные с обеих сторон муфты свободные концы корда муфта легко усаживается, обеспечивая полную герметизацию кабеля.
Толстые стенки муфты создают дополнительную защиту от механических воздействий. Кроме того, EPDM-резина устойчива к воздействию влаги, кислот, щелочей и ультрафиолетового излучения.
Соединительная муфта холодной усадки для одножильного кабеля показана на рис. 3.12. Основные операции монтажа такой муфты показаны на рис. 3.13.
Рис. 3. 12. Соединительная муфта холодной усадки:
1 — экструдированный двухслойный силиконовый корпус; 2 — полупроводящая пластина; 3 — общий защитный кожух из ЕПДМ-резины; 4 — мастика для выравнивания электрического поля; 5 — герметизирующая мастика; 6 — медная сетка и соединитель экрана; 7 — соединительная гильза
Рис. 3.13. Монтаж соединительной муфты холодной усадки:
а — подготовка экранов соединяемых кабелей; б — соединение жил опрессованием;
в — наложение на место контактного соединения жил пластины с полупроводящим слоем для выравнивания электрического поля; г — закрытие муфтой места соединения жил кабелей; д — вытягивание спиралевидного корда с той и другой стороны муфты; е — муфта, готовая для подачи напряжения на кабель
Термоусаживаемые муфты и муфты холодной усадки сохраняют гибкость кабеля, не разрушаются при циклических температурных нагрузках и смещениях грунта при смене времен года. Продольное усилие на разрыв муфты составляет 60% от усилия на разрыв кабеля.
Стопорные свойства таких муфт позволяют увеличить допустимую разность уровней кабельной трассы для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией.