Маркировка кабельных трасс и кабелей

Рис.1.4- Соединительная эпоксидная муфта:
1 — бандаж провода заземления, 2 — провод заземления, 3 — герметизирующая подмотка, 4 — корпус, 5 — резиновое уплотнительное кольцо, б — разрезная гильза, 7 — компаунд, 8 — распорная звездочка, 9 — подмотка жилы, 10 — соединительная гильза, 11 — проволочный бандаж

Наиболее сложной и ответственной операцией при монтаже соединительных муфт является восстановление заводской изоляции после соединения жил. Бумажную изоляцию кабелей восстанавливают комплектами роликов, рулонов, бобин и хлопчатобумажной пряжи, поставляемыми заводом-изготовителем

Для ступенчатого восстановления изоляции жил на участке снимают верхние расцветочные ленты.

Для ровного обрыва бумажных лент применяют специальное приспособление или тонкую стальную проволоку с двумя свинцовыми грузиками. Приспособление состоит из обжимной ленты(стальная фольга, фотопленка или другой эластичный материал), которая обхватывает бумагу фазной изоляции жилы.Лента натягивается пружиной.Натяжения регулируют рычагомс пружиной, находящимися в зажиме.Обжимную ленту одним концом закрепляют в прорезях скобы, затем, огибая жилу кабеля, пропускают через буртикии зажим.

Для получения ровного обрыва бумажных лент на изоляцию кабеля навивают виток тонкой струны с грузиками. После снятия определенного количества верхних ленту места намотки струны последнюю месте с грузикамиперемещают к месту соединения на расстояние, равное ширине ступени.

После разделки концов кабелябез перерыва выполняют технологические операции монтажа соединительных муфт. К этому времени на концах кабеля уже надеты все неразъемные изделия, предназначенные для последующих операций (корпуса муфт или полумуфт, уплотнительные резиновые кольца и т. д.).

Разделанные концы кабеля, закрепленные в зажимах стоек специального приспособления, соединяют между собой одним из способов.

После каждой операции (например, механической обработки соединительных гильз) участки, на которых выполняли работы, и прилегающие к ним участки, промывают прошпарочным составом МП-1, разогретым до 120- 130 °С.

Предварительно разогретые ролики и рулоны достают из банки только крючком, исключая попадания на них влаги с рук или инородных частиц.

Восстановление изоляции начинают с оголенных участков жил (между соединительной гильзой и торцом ступенчатой разделки заводской изоляции). Подмотку роликовшириной 5 мм, а затем 10 мм ведут до шести-семи слоев над местом соединения и по заводской изоляции по ширине наматываемых сверху рулонов. Поверхность изоляции каждой пары соединяемых жил выравнивают до цилиндрической формы. При подмотке ролик удерживают между большим и указательным пальцами правой руки и передвигают его сверху вниз. В нижнем положении ролик перекладывают в левую руку и передвигают снизу вверх. Повторяя эти операции, электромонтер равномерно накладывает каждый слой ленты ролика, чтобы исключить воздушные зазоры и складки. Свободной рукой разглаживают наложенные витки ленты ролика. Зазор в стыках между разделкой заводской изоляции и слоями подмотки не должен превышать 0,3 мм. Несовпадение зазоров между лентами в радиальном направлении обеспечивают соответствующей установкой в начале подмотки ролика с вырезом, выполненным при его повороте.

Дальнейшую изоляцию выполняют рулоном. У рулона, взятого из термостата, обрывают два-три верхних слоя бумаги. Рулон зажимают с обоих торцов руками и плотно накладывают на подмотку, выполненную роликами. Во время намотки ленты рулона при каждом обороте подтягивают намотанные слои, вытесняя при этом воздух и лишний пропиточный состав. По окончании перемотки рулона продолжают вращать бумагу в направлении намотки для уплотнения. Эту операцию следует выполнять осторожно, чтобы не сдвинуть с места весь рулон, и быстро, чтобы не дать ему остыть.

Верхние загрязненные руками слои бумаги после затяжки рулона удаляют. Общая толщина изоляции поверх гильзы для кабелей напряжением 6 кВ составляет 5 мм, для 10 кВ — 7 мм.
Рулонную подмотку обрывают на конус приспособлениями или специальными шаблонами, с помощью этого шаблона из цилиндрической части рулона или ролика выдавливают внутренний конус, который затем срезают. Оставшаяся часть рулона при намотке с одного конца создает ступенчатую конусную изоляцию.

При намотке каждый рулон во избежание разматывания перевязывают хлопчатобумажной пряжей, взятой из термостата. Для наложения бандажей из этой пряжи применяют специальные приспособления.

Восстановление изоляции самосклеивающимисялентами. Аналогично поставке комплектов роликов, рулонов и бобин с пряжей для муфт марки СС в комплектах соединительных эпоксидных муфт марки СЭ поставляют самосклеивающиеся ленты, применяемые для восстановления бумажной изоляции в местах соединения жил для этого бумажную изоляцию кабеля после снятия расцветочных лент и временно оставленного пояска оболочки, зазоры между срезом бумажной изоляции и контактным соединением (гильзой или местом сварки), а также контактное соединение обезжиривают и протирают сухой салфеткой.

     Заземление кабельных оболочек и брони кабеля, металлических корпусов муфт и конструкций, на которых расположены кабели и муфты, производят для безопасности обслуживающего персонала, а также для предохранения свинцовой или алюминиевой оболочки от выплавления в ряде точек при пробое изоляции кабеля на землю.
В кабельных линиях к частям, подлежащим заземлению, относятся металлические оболочки и броня силовых и контрольных кабелей, металлические кабельные соединительные и концевые муфты, металлические кабельные конструкции, лотки, короба, тросы, на которых укреплены кабели, стальные трубы, в которых проложены кабели (в помещениях).
Броня и металлические оболочки кабелей должны иметь надежные соединения по всей длине кабельной линии между собой и с металлическими корпусами соединительных и концевых муфт.

Соединение брони и оболочки с соединительными и концевыми муфтами выполняют с помощью гибких многопроволочных медных проводников. На концах кабельных линий медные проводники присоединяют к магистрали заземления.

Сечение заземляющих многопроволочных медных проводников для силовых кабелей при отсутствии других указаний в проекте должны соответствовать таблице 1.2.

Выполнение непрерывности заземления кабеля в местах соединения строительных длин кабеля с помощью свинцовых соединительных муфт осуществляется последовательным соединением проводника заземления спомощью пайки к броне и оболочке конца одного кабеля, затем к свинцовоймуфте (в центре ее), а затем к оболочке и броне другого конца кабеля.

Таблица 1.2 – Зависимость сечения проводника заземления от сечения кабеля

В тех случаях, когда свинцовая муфта защищена герметичным кожухом,кожухом, провод заземления должен быть присоединен к броне таким образом, чтобы остались свободные концы для присоединения к болтам заземления кожуха.
Выполнение непрерывности заземления в местах соединения кабелей с помощью эпоксидных соединительных муфт выполняют с помощью соединения проводника заземления, состоящего из двух отрезков, которые припаивают к оболочкам и бронелентам обоих концов кабелей с помощью пайки. Соединение отрезков проводника заземления между собой осуществляют в соединительной медной гильзе с помощью опрессовки. Провод заземления должен быть в поливинилхлоридной изоляции или с надетой на него поливинилхлоридной трубкой либо неизолированным с подмоткой из хлопчатобумажной ленты, промазанной эпоксидным компаундом.

        Рис.1.5 – Заземление свинцовой соединительной муфты:

а — муфта предназначена для укладки в негерметичный кожух типа КзЧ; б — муфта предназначена для укладки в герметичный кожух типа КзЧГ; 1) муфта свинцовая марки СС; 2) место припайки муфты к оболочке кабеля; 3) оболочка кабеля;4) броня из плоских стальных лент; 5) бандажи из оцинкованной проволоки; 6) место припайки проводника заземления; 7) медный многопроволочный проводник заземления; 8) конец проводника заземления для присоединения под болт; 9) отпрессованный наконечник.

Для концевых муфт и концевых заделок длину провода заземления выбирают такой, чтобы обеспечить его присоединение к оболочке и броне кабеля и к заземляющему болту металлического корпуса муфты. Свободный конец провода заземления, оконцованный наконечником путем сварки, пайки или опрессовки, присоединяют к заземляющему болту опорной конструкции муфты или заделки.

Провод для заземления присоединяют к свинцовой или алюминиевой оболочке кабеля при помощи бандажа из оцинкованной стальной проволоки диаметром 1... 1,5 мм с последующей припайкой припоем ПОССу 30-0,5. Предварительно место припайки к оболочке должно быть тщательно очищено и облужено: свинцовая оболочка — припоем марки ПОССу 30-0,5, а алюминиевая — припоем марки А.

Рис.1.6 – Соединение проводником заземления концов кабеля в эпоксидной соединительной муфте:

1) Корпус муфты; 2) металлическая оболочка кабеля; 3) броня из плоских лент; 4) джутовый покров; 5) бандажи из оцинкованных проволок; 6) место припайки проводника заземления; 7) герметизирующая подмотка; 8) проводник заземления в поливинилхлоридной оболочке; 9) опрессованная медная гильза; 10) изолирующая подмотка проводника заземления и гильзы.

Присоединение провода к броне производят для ленточной брони к обеим бронелентам, а для проволочной брони — по окружности ко всем проволокам. Места присоединения должны быть предварительно очищены до блеска и облужены припоем ПОССу 30-0,5, после этого провод для заземления крепят бандажом из оцинкованной стальной проволоки диаметром 1... 1,5 мм и припаивают тем же припоем. Лужение и пайка производятся с применением паяльного жира.
Заземление металлических оболочек одножильных кабелей в сетях переменного тока выполняют в соответствии с указаниями, приведенными в проекте.
Заземление стальных лотков и коробов должно производиться не менее чем в двух местах, как правило, на обоих концах линий. Кроме того, каждое ответвление дополнительно заземляется в конце его.
В тех случаях, когда лотки или короба используют в качестве заземляющих проводников, должна быть обеспечена непрерывность электрической цепи.Все металлические части, применяемые при прокладке кабелей на тросах, включая и несущий трос, должны быть заземлены. Несущий трос необходимо заземлять в двух местах — с противоположных концов — путем разъемного соединения его гибкими перемычками с заземляющими проводниками или с помощью сварки.
Анкерные, промежуточные опорные и подвесные кабельные конструкции заземляют через трос путем плотного и надежного контакта между ними. Места крепления троса и конструкций должны быть зачищены до металлического блеска и смазаны составом ЦИАТИМ.
Стальные трубы, используемые для заземления, должны иметь надежные соединения. При открытой прокладке могут применяться хорошо затянутые муфты на сурике с контргайкой на стороне длинного участка резьбы (сгон) или иные конструкции, дающие надежный контакт. При скрытой прокладке должны применяться только муфты на сурике, причем они должны быть дополнительно приварены с каждой стороны в одной-двух точках.
При тонкостенных трубках нельзя рекомендовать приварку муфт или других соединителей непосредственно на монтаже из-за возможного прожога тонкой стенки трубы. Поэтому при прокладке этих труб целесообразно предварительно в монтажных мастерских у концов отдельных труб приваривать стальные флажки, а затем на месте монтажа приваривать между флажками перемычки или сваривать флажки между собой.
Короткие отрезки труб, предназначенные для механической защиты кабельных линий и проходящие через стены или перекрытия, допускается не заземлять, если все проложенные в них кабели имеют металлическую оболочку или если помещения, в которые входят концы труб, относятся к категории без повышенной опасности.

Маркировка кабельных трасс и кабелей

После окончания монтажа производят маркировку кабельных трасс и кабелей. Маркировка трассы облегчает эксплуатацию кабельных линий и предупреждает возможные механические повреждения при производстве земляных работ в зоне прохождения кабельной трассы.

До засыпки траншеи землей выявляют постоянные ориентиры и составляют исполнительный чертеж (план) трассы проложенных кабельных линий. На исполнительном чертеже фиксируют места расположения кабельной линии по отношению к постоянным ориентирам на данной местности, пересечения их с дорогами и подземными коммуникациями, отмечают участки кабелей, проложенных в трубах, блоках, коллекторах или на глубине более 1 м., а также места расположения соединительных и ответвительных муфт. При отсутствии местных постоянных ориентиров кабельные трассы маркируют с помощью опознавательных знаков (пикетов), которые могут быть выполнены в виде бетонных столбиков или из отходов профильного металла. Допускается выполнение опознавательных знаков на стенах постоянных сооружений.

Пикетные столбики устанавливают через 100—150 м на прямолинейных участках трассы, а также на всех поворотах и у соединительных муфт. Для кабельных линий напряжением 35 кВ и выше составляют, кроме того, исполнительный чертеж продольного профиля с указанием высотных отметок мест расположения муфт, колодцев, подпитывающих мест.

Маркировку проложенных кабелей, а также соединительных и концевых муфт и заделок выполняют бирками определенной формы. Для маркировки кабелей напряжением до 1000 В применяют бирки прямоугольной формы, для кабелей напряжением выше 1000 В — круглой и 96 для контрольных кабелей — треугольной. Бирки изготовляются из пластмассы, стали или алюминия с противокоррозионным покрытием, где это требуется. Закрепляют бирки на кабелях стальной оцинкованной проволокой диаметром 2 мм либо капроновой или пластмассовой лентой. Бирки кабелей и кабельных муфт, проложенных в земле, предохраняют от разрушения обмоткой из двух- трех слоев просмоленной ленты.
Бирки на открыто проложенных кабелях, а также на всех муфтах и заделках должны иметь обозначения: на бирках кабелей — марка, напряжения, число и сечение жил, номер или наименование кабельной линии; на бирках муфт и заделок — дата монтажа и фамилии монтеров, производящих работы, номера муфт, конечные пункты прокладки кабеля (только на бирках концевых заделок).
Каждой кабельной линии присваивают номер или наименование. Если кабельная линия состоит из нескольких параллельных кабелей, то каждый из этих кабелей имеет тот же номер, но с добавлением букв А, Б, В и т. д.
В настоящее время применяют преимущественно пластмассовые бирки заводского изготовления, на которых обозначения наносят несмываемой краской.
Бирки устанавливают: через каждые 100 м на прямолинейных участках трассы, в местах изменения направления трассы, в кабельных колодцах, у каждой соединительной и концевой муфты, в местах входа и выхода кабелей в каналы, туннели, трубы при входе в здания и выходе из них.
Маркировка помогает отыскивать кабель для ремонта в процессе его эксплуатации. Маркировку токопроводящих жил выполняют при помощи пластмассовых оконцевателей или отрезков поливинилхлоридной трубки с надписями несмываемыми чернилами.

Токопроводящие жилы маркируются буквами и цифрами, при этом могут быть три системы маркировки: прямая, обратная, прямая и обратная.
При прямой маркировке на бирке указывается номер и условное обозначение зажима, к которому подключается данная жила. При обратной маркировке указывается номер и обозначение зажима, от которого приходит подключаемая жила. Оба адреса могут быть указаны на бирке в виде дроби такую маркировку называют прямой и обратной.

Испытание кабельных линий

Перед сдачей в эксплуатацию производят испытание смонтированных кабельных линий повышенным напряжением с оформлением протокола установленной формы. Смонтированные соединения кабелей отдельному испытанию не подвергают, их испытывают одновременно с кабельными линиями.
Электрическая прочность — важнейшая характеристика силовых кабелей. Для ее определения силовые кабели испытывают повышенным напряжением. Электрическая прочность зависит от скорости подъема напряжения, длительности его приложения, а также от тепловых и механических воздействий, которым подвергался кабель до испытания напряжением. С увеличением длительности воздействия напряжения электрическая прочность уменьшается.

Пробивное напряжение измеряют обычно в кВ, электрическую прочность выражают в кВ/мм или кВ/см, а в системе СИ—в В/м.
Методы испытания, требования к испытательной установке по технике безопасности при испытании кабелей изложены в ГОСТ 2990-67. Ниже приведены только основные положения.Кабельные линии на напряжение до 1000 В достаточно испытать мегомметром на напряжение 1 000—2 500 В в течение 1 мин. С помощью мегомметра измеряют сопротивление изоляции между каждой жилой и заземленной оболочкой кабеля, а также между отдельными жилами кабеля. Для линий напряжением 6 и 10 кВ испытание мегомметром является вспомогательным, позволяющим выявить лишь явные дефекты изоляции (заземление отдельных жил, резкое снижение изоляции жилы и др.), проверить целость жил (обрывы), а также правильность присоединения одноименных фаз с обоих концов кабельной линии (совпадение фаз). Для кабелей напряжением выше 1 000 В основным является испытание повышенным напряжением, так как только по результатам испытания высоким напряжением можно окончательно судить о состоянии изоляции кабелей. Испытание производят выпрямленным напряжением, получаемым от переносных кенотронных аппаратов. Возможно испытание повышенным напряжением переменного тока, но для этого требуются громоздкие и тяжелые источники питания (более мощные), применение которых в монтажных условиях затруднительно,
Величину испытательного напряжения выпрямленного тока определяют по установленным ПУЭ нормам в зависимости от вида изоляции и номинального напряжения кабеля. Так, например, величина испытательного напряжения для кабелей на номинальное напряжение 6 и 10 кВ с бумажной изоляцией составляет соответственно 36 и 160 кВ, с пластмассовой изоляцией — 14 и 23 кВ, с резиновой изоляцией — 12 и 20 кВ.
Продолжительность испытания для кабелей с бумажной и пластмассовой изоляцией на напряжение до 35 кВ составляет 10 мин, для кабелей с резиновой изоляцией — 5 мин.

В процессе испытания повышенным напряжением производят измерение токов утечки. Важным для характеристики качества изоляции является не величина тока утечки (которая ПУЭ не нормируется), а характер нарастания величины тока утечки, изменение ее в течение всего времени испытания, а также сравнение величин токов утечки в отдельных фазах.
Кабели считаются выдержавшими испытание повышенным напряжением, если во время испытания не произошло пробоя изоляции, не было скользящих разрядов и толчков тока утечки или нарастания тока утечки, после того как величина испытательного напряжения достигла установившейся величины. Наличие разрядов, искрения на концевых заделках, а также большие значения тока утечки нередко объясняются плохим состоянием внешней поверхности муфт и заделок. Поэтому перед испытанием необходимо тщательно очистить поверхность жил, воронок, изоляторов и т. п.

Сдаточная документация

При сдаче кабельной линии в эксплуатацию монтажные и наладочные организации представляют следующую документацию:

     Проект кабельной линии со всеми согласованиями, перечнем отклонений от проекта с указанием, с кем и когда эти отклонения согласованы;

     Материалы согласования трассы кабельной линии с заинтересованными организациями;

     Исполнительный чертеж трассы в масштабе 1:500 или 1:200 в зависимости от сложности условий прохождения трассы;

     Акты наружного осмотра или испытания кабеля на барабанах;
     Протоколы прогрева кабелей на барабанах передпро кладкой в зимних условиях;

     Акты скрытых работ (осмотр кабельной канализации в траншеях и каналах перед закрытием и т. п.);

     Кабельный журнал и монтаж муфт и заделок напряжением выше 1000 В;
     Протоколы испытания кабельной линии перед включением.

     1.8 Эксплуатация кабельных линий

Кабельные линии ремонтируются при их повреждениях, например при пробое изоляции кабеля, а основной операцией при ремонте КЛ является установки новой или замена существующей кабельной муфты. Таким образом, при эксплуатации КЛ используется система аварийно-восстановительного ремонта (система АВР).

При повреждении кабеля обслуживающий персонал должен отыскать место повреждения, а при прокладке кабеля в земляной траншее - раскопать участок траншеи в этом месте. Раскопки должны вестись осторожно, а при глубине более 0,4 м - только лопатами.

Объем работ при текущих и капитальных ремонтах КЛ определяется по результатам предшествующих осмотров, испытаний и измерений. Для планирования ремонтов КЛ ведется следующая эксплуатационно-техническая документация: паспорта КЛ; листки осмотров; кабельный журнал; акты скрытых работ с указанием пересечений и сближения кабелей со всеми подземными коммуникациями; акты на монтаж кабельных муфт; протоколы измерения сопротивления изоляции; протоколы испытаний изоляции КЛ повышенным напряжением; протоколы измерения сопротивлений заземляющих устройств; журналы неисправностей КЛ; журналы учета работ на КЛ и другие документы.

На основании этих документов составляется многолетний график работ, в котором указывается перечень всех кабельных линий и годы их вывода в ремонт в соответствии с техническим состоянием. На основании многолетнего графика составляются годовые графики работ.

При капитальном ремонте КЛ выполняются следующие основные работы: выборочное шурфление кабельных траншей с оценкой состояния кабелей и муфт; полное вскрытие кабельных каналов с исправлением раскладки кабелей, устранением коррозии оболочек, чисткой каналов, заменой или ремонтом конструкций для крепления кабелей;
переразделка дефектных муфт; частичная или полная замена участков КЛ; ремонт заземляющих устройств; окраска металлических конструкций в кабельных сооружениях.

При окончании ремонтных работ проводятся испытания КЛ, объем которых рассмотрен в п. 3. Кроме того, кабели испытываются под нагрузкой в течение 24 ч.

Все работы, выполненные при капитальном ремонте КЛ, принимаются по акту. Акты со всеми приложениями хранятся в паспорте кабельной линии.

2ВЫБОР НОМИНАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ И МАРКИ СИЛОВОГО КАБЕЛЯ

2.1Выбор наминального линейного напряжения

Выбор номинального напряжения линии электропередачи определяются нагрузкой (установленной мощностью, передается) и длиной линии электропередачи. На выбор номинального напряжения влияют, главным образом, технико-экономические факторы. Увеличение номинального напряжения электрической сети приводит к увеличению затрат на сооружение линии. В то же время, вместе с увеличением номинального напряжения сети, за счет уменьшения потерь электроэнергии, уменьшаются ежегодные затраты на ее эксплуатацию. Выбор номинального напряжения производится с установленного по ГОСТ 721-77 ряда номинальных линейных напряжений:

0.23; 0.38; 0.66; 3; 6; 10; 20; 35; 110; 150; 220; 330; 500; 750; 1150 кВ.

При длине линии электропередачи L менее 250 км и при величине активной мощности нагрузки меньше чем 60 МВт (L 250 км,P  60 МВт) пользуются эмпирической формуле Стилла:

(кВ)                          (2.1)

где P, кВт, L, км.

При длине линии электропередачи Lболее 250 км и при величине активной мощности нагрузки более чем 60 МВт (L 250 км,P  60 МВт) ользуются эмпирической формуле:

(2.2)

де P, кВт, L, км.

2.2Выбор сечения жилы и марки силового кабеля

Выбор сечения жил кабелей с номинальной линейной напряжением U  35кВцелесообразно осуществлять по экономической плотностью тока.

Поскольку при увеличении сечения жилы увеличиваются капитальные затраты на монтаж кабельной линии, а расходы, обусловленные потерями электроэнергии увеличиваются, то совокупные расходы на передачу электрической энергии будут наименьшими при определенной (экономической плотности тока).

     Таблица 2.1 – Экономическая плотноть тока в зависимости от контрукции кабеля

При проведении расчетов по экономической плотностью тока сечение жилы кабеля находят:

где j_e –экономическая плотность тока, выбирается по таблице 2.1.

Выбор сечения жилы проводится с установленного ряда номинальных сечений:

4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240, 300, 350, 400, 500, 630, 800 мм²

Величину тока кабельной линии можно находить с применением формулы:

                                   (2.3)

где P– активная мощность, передаваемая. U– линейное напряжение, φ –угол сдвига фаз между током и напряжением. Для кабелей до 35 кВ (включительно) сечение жилы выбираем при условии обеспечения экономической плотности тока. При этом расчетный ток не должен превышать допустимого для каждой конкретной конструкции кабеля.

Поскольку ПУЭ рекомендует проводить выбор сечения жилы кабеля на основе определения экономической плотности тока для кабелей до 35 кВ (включительно), то для кабелей с более высокой номинальным напряжением выбор сечения жилы должен проводиться на основе технико-экономических расчетов, проведенных для ряда возможных сечений жил.

 2.3Конструкция и технические характеристики силових кабелей

По результатам выбора номинального напряжения и выбора сечения жилы и марки силового кабеля были выбраны силове кабели двух видов: СБ2л 3х95-10 и ПвЭВнгд-20 1х70 далее приведены их конструкции и первичные характеристики.

    СБ2л 3х95-10 – это силовые кабели на 10 кВ с медными токопроводящими жилами, с бумажной пропитанной изоляцией, в свинцовой оболочке, бронированные стальними лентами.

   Кабели применяются для прокладки в земле (траншеях) свыысокой коррозионной активностью, с наличием блуждаюших токов, при налички опасности механических повреждений и отсуствии растягиваюших усилий в эксплуатации.

Рис.2.1- Конструкция силового кабеля СБ2л 3х95-10

1)Медная многопроволочная уплотненная токопроводящая жила; 2)Бумажная пропитанная изоляция; 3) Жгут из кабельной бумаги; 4) Поясная изоляция; 5) Экран из электропроводящей бумаги; 6) Свинцовая оболочка; 7) Подушка под броню c двумя слоями пластмассовых лент; 8) Броня из двух стальных лент; 9) Наружный покров.

Таблица1.2 – Технические характеристики силового кабеля

СБ2л 3х95-10

    При заказе строительную длину изделия необходимо согласовывать с изготовителем.

Длительно допустимые токовые нагрузки составляют: при прокладке в воздухе 265 А и при прокладке в грунте 251 А. Они рассчитаны для следующих условий : температура воздуха +25°С, температура грунта +15°С, удельное тепловое сопротивление грунта 1,2 К·м/Вт, глубина прокладки в грунте 0,7 м.

     Наружный диаметр может превышать расчетный на величину до 10%.

3 РАСЧЕТ ТЕХНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ

3.1Определение сопротивления жилы кабеля

В реальных условиях эксплуатации кабельной линии сопротивление жилы кабеля определяется ее конструкцией, геометрическими параметрами, электромагнитными свойствами материалов из которых выполнена жила (в том числе при конкретной температуре жилы), а также электромагнитными процессами связанными с скин-эффектом и эффектом близости. Два последних эффекты обусловливают перераспределение плотности тока по сечению жилы кабеля, что при определенных условиях приводит к тому ее внутренняя часть менее нагруженная током и соответственно к увеличению ее сопротивления. Интенсивность влияния указанных эффектов на активное сопротивление зависит от параметра определяется по (3.1), и увеличивается с его ростом.

                         (3.1)

Где a– радиус жилы кабеля, γ –удельная электропроводность материала жили, w – угловая частота, μ –абсолютная магнитная проницаемость материала.

При расчетах параметр х можно находить по формуле:

                         (3.2)

где R_ – сопротивление жилы постоянному току.

В практике производства силовых кабелей возможно применение сплошных и багатопроволочних жил.

Для круглой сплошной жили возможно аналитическое определение как активного сопротивления с учетом эффекта близости так и с учетом скин-эффекта.

                         (3.3)

Где  –модифицированная функция Бесселя первого рода нулевого порядка, –модифицированная функция Бесселя первого рода первого порядка,k – коэффициент вихревых токов

                         (3.4)

Расчет модифицированных функций Бесселя от комплексного аргумента в (2.3) для удобства можно проводить с использованием формул:

                         (5.5)

                         (3.6)

де ber₀x, bei₀x, ber₀x, bei₀x – функции Кельвина нулевого и первого порядка.

В общем случае, определение сопротивления жилы кабеля переменному току проводят с использованием формулы:

                         (3.7)

де R_ – сопротивление жилы постоянному току, у_п, у_б – коэффициенты, учитывающие влияние скин-эффекта и эффекта близости на величину сопротивления жили.

у_п = F(x)         (3.8)

                         (3.9)

 де h –расстояние между осями соседних кабелей. r – радиус жилы кабеля. При использовании трех жильных кабелей с секторными жилами расстояние между центрами жил находят по формуле:

                         (3.10)

де R – радиус большой дуги секторной жили, r_c – радиус закругления ребер секторной жили, γ –половина вспомогательного угла сектора. При этом, указанные параметры определяются по формулам:

                         (3.11)

                         (3.12)

де F – номинальное сечение жилы, δ–тол шина изоляции, Для одножильных кабелей с секторными жилами, предназначенных для работы в сетях с изолированной нейтральюβ = 60º

Аргумент вспомогательных функций F(x),G(x),H(x) определяется по (2.2). ФункцииF(x),G(x),H(x) Определяются по таблице:

Значение вспомогательных функций F(x), G(x), H(x),для определения влияния скин-эффекта и эффекта близости на сопротивление жилы кабеля

В случае, если значение аргумента х, рассчитанные по (3.2), существенно отличаются от приведенных в таблице, при расчетах можно пользоваться полиномами, построенными по значениям функцийF(x), G(x)и

H(x)

F(x) =

G(x) =

H(x) =

При определении у_бза (3.9) для секторных жил вместо r (радиус жилы кабеля) принимаем радиус эквивалентной круглой жилы. Учитывая уплотнения жили ее фактический сечение определяем по

                         (3.16)

где F_n – номинальное сечение жилы, η– коэффициент заполнения зала, К_v–коэффициент удлинения, зависит от уплотнения (должно уплотнения, или уплотнения только по внешнему повива). принимаемη = 0,87, К_v = 1,04.

Таким образом, при расчетах за (3.9) для секторных жил принимаем радиус, определяемый по (3.16).

Для круглых жил при расчетах за (3.9) принимаем радиус жилы, определяется по:

Коэффициент заполнения зала принимаем равным 0,94. Для одножильных кабелей с багатопроволочнимы жилами сопротивление жилы постоянному току находят:

                         (3.16)

где F – номинальное сечение жилы, Т – максимальная рабочая температура жилы, ρ –удельное сопротивление жилы при 20ºC (для меди 0,0172 мкОм ∙ м, для алюминия 0,028 мкОм ∙ м), α – температурной коэффициент сопротивления.(для меди 3,93∙10^-3, для алюминия 4,03∙10^-3, 1/ºC), K₀–коэффициент крутки, учитывающий увеличение сопротивления за счет длины проволок, из которых скручена жила.

значение коэффициента К₀ для различных типов кабеля

Для кабелей с скрученнымы жилами сопротивление жилы постоянному току находят с использованием формулы:

                         (3.17)

где 1 + L₀коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления за счет скручивания отдельных жил кабеля.

3.2Потери в электропроводящих защитных элементах конструкции силовых кабелей

Потери в электропроводящих экранах (оболочках) силовых кабелей могут существенно влиять на допустимый ток кабеля, в зависимости от их конструкций и схем заземления. В общем случае эти потери вызваны протеканием продольных и вихревых токов. 

     1. Экраны (оболочки) соединяются и заземляются только с одной стороны кабельной линии.

     2. Экраны (оболочки) соединяются и заземляются с двух сторон кабельной линии.

     3. Применяется транспозиция экранов (оболочек). Определение влияния продольных и вихревых токов на тепловой режим кабельной линии проводится путем расчета коэффициентов, равных отношению величины потерь в экране до величины потерь в жилые. В общем случае факторы потерь в электропроводящих экранах (оболочках) находят (3.18).

                         (3.18)

где – фактор потерь, обусловленных продольными токами, – фактор потерь, обусловленных вихревыми токами. Использование схемы транспозиции экранов позволяет существенно уменьшить потери от продольных токов. В таком случае определенные потери могут быть вызваны различными длинами отрезков поперечно соединенных экранов (оболочек). Исходя из опыта эксплуатации кабельных линии стандарт IEC рекомендует принимать фактор потерь от продольных токов  = 0.03.

Потери от вихревых токов рассчитываются по формулам:

                               (3.19)

                                  (3.20)

                                             (3.21)

                                            (3.22)

Где коэффициенты λ₀ ∆₁ ∆₂зависят от способа прокладки кабельной линии (в плоскости, или по вершинам треугольника с равными сторонами).

Для случая, когда кабели расположены в плоскости, для среднего кабеля, если он расположен на одинаковом расстоянии от двух крайних коэффициенты λ₀, ∆₁, ∆₂находят (3.6 – 3.7)

                                     (3.23)

                                  (3.24)

                                                           (3.25)

4 ТЕПЛОВОЙ РАСЧЕТ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ

Проведение теплового расчета предусматривает определение допустимого тока силового кабеля.

Для трехжильных кабелей с секторными жилами проложенные в земле проведения теплового расчета состоит из определения тепловых сопротивлений в соответствии со схемой замещения для теплового потока приведенной на рис. 4.1.

Рис. 4.1 – Схема замещения тепловых сопротивлений и потоков тепла: Θ_ж, Θ_об, Θ_ос – соответственно температуры жилы, оболочки, окружающей среды; P_ж, P_об – мощность теплового потока жил и оболочки кабеля; S_із, S_зп, S_ос – тепловые сопротивления соответственно изоляции, защитных покровов и окружающей среды;

Тепловое сопротивление окружающей среды при прокладке трехжильного кабеля в грунте и при отсутствии теплового воздействия соседних кабелей, который приводит к дополнительному нагреву кабеля, рассчитываем по формуле:

                                    (4.1)

де σ_ос=1,2 – удельный тепловое сопротивление окружающей среды, ;

L =800 – глубина прокладки кабеля в грунте, мм; D – диаметр готового кабеля.

Тепловое сопротивление защитных покровов определяют по формуле:

,                                      (4.2)

Где σ_зп – удельный тепловой сопротивление защитных покровов, равный 3 ; Δ_з – толщина защитных покровов, которая в общем случае состоит из толщины подушки под броню Δ_пб, толщина брони Δ_би толщины внешнего защитного покрова Δ_зп.

Тепловое сопротивление изоляции определяют по формуле:

                                               (4.3)

где n –количество жил, в случае если потери в них одинаковые,σ_із - удельное тепловое сопротивление изоляции. G – геометрический коэффициент, что определяется картиной теплового поля в изоляции кабеля.

Уравнения для геометрического коэффициента одножильных кабелей с поясной изоляцией можно записать в виде:

                (4.4)

де Δ – толщина фазной изоляции, δ– толщина поясной изоляции, σ_із – удельное тепловое сопротивление изоляции.

Расчет геометрического коэффициента G по формуле определенный картиной теплового поля трехжильного силового кабеля с круглыми жилами в общей оболочке. При тепловом расчете трехжильных силовых кабелей с секторными жилами геометрический коэффициент G несколько отличается от рассчитанного по, в результате другой картины теплового поля. Для таких кабелей тепловое сопротивление находят

                                         (4.5)

где значение k_cнаходят по таблице:

Значение вспомогательного коэффициента k_c для расчета геометрического коэффициента G при тепловом расчете трех жильных кабелей с секторными жилами

Значенbt λ,приведенные в таблице, рассчитываются по формуле:

                                           (4.6)

При тепловых расчетах одножильных силовых кабелей тепловое сопротивление кабеля определяют на основе модели радиального теплового поля, считая, что эквипотенциальные линий являются круглыми. При этом тепловое сопротивление кабеля состоит из теплового опор изоляции и теплового сопротивления защитных покрытий. Тепловым сопротивлением экрана при тепловых расчетах пренебрегаем.

Тепловое сопротивление изоляции определяется по формуле:

=0,47                                        (4.7)

де σ_із – удельный тепловое сопротивление изоляции, R, r - радиусы кабеля по изоляции и по полупроводящими экрана (по жиле кабеля).

Тепловое сопротивление защитных покрытий определяем по формуле:

0,1                                     (4.8)

де σ_із – удельный тепловой сопротивление защитных покрытий, R, r - радиусы кабеля по изоляции и по полупроводящими экрана.

При определении теплового сопротивления окружающей среды для одножильных силовых кабелей, в отличие от трехжильных необходимо учитывать тепловые воздействия между соседними кабелями трехфазной линии. Для случая, если кабели проложены в плоскости тепловое сопротивление окружающей среды находим по:

                (4.9)

где h– расстояние между центрами жил двух соседних кабелей, d_к–диаметр кабеля, L– расстояние между поверхностью земли и осью кабеля.

При тепловом расчете одножильных кабелей, проложенных в трубах принимаем наружный диаметр трубыd_тр 1,8 d_к, толщину трубы 6 мм, а а также трубы, в которых проложены кабели расположены вплотную. В таком случае, при тепловом расчете в формуле (4.9) вместо диаметра кабеля и расстояния между центрами жил принимаем диаметр трубы. При тепловых расчетах силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена стандарт IEC рекомендует учитывать диэлектрические потери для кабелей, начиная от номинального напряжения 110 кВ. В таком случае диэлектрические потери можно находить по формуле:

                         (4.10)

гдеС– емкость изоляции силового кабеля (Ф/м), ω–угловая частота, tgδ–тангенс угла диэлектрических потерь материала изоляции (для полиэтиленовой изоляции принимаем 1∙10^-3).

При работе силовых кабелей между жилами соседних фаз прикладывается линейные напряжение между жилой и оболочкой (экраном) прикладывается фазное напряжение. Таким образом, при расчетах диэлектрических потерь в изоляции в (4.10) учитывают фазное напряжение.

Емкость изоляции определяется по формуле:

где ε – относительная диэлектрическая проницаемость материала изоляции (для полиэтилена 2,5), D_i–внешний диаметр изоляции (до экрана по изоляции), d_c–диаметр жилы, с учетом толщины изоляции.

Мы поможем в написании ваших работ!