Общая характеристика кабельных линий

Кабельной называется линия для передачи электроэнергии, состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и концевыми муфтами.

Кабель имеет одну или несколько изолированных токопроводящих жил, заключенных в герметическую оболочку, которая может быть защищена от механических повреждений броней.

Кабельные линии по сравнению с воздушными имеют ряд преимуществ. В основном они не подвергаются атмосферным воздействиям и поэтому более надёжны в эксплуатации. На ограниченной территории может быть проложено несколько кабельных линий, так как они весьма компактны. Вместе с тем, кабельные линии значительно дороже воздушных. Они более сложны в эксплуатации, в них труднее найти и устранить повреждение.

Кабельные линии широко применяются для передачи и распределения электрической энергии на территории городов, промышленных предприятий. При этом используются разные кабели и различные способы их прокладки.

 

12 Конструкции кабелей

По номинальному напряжению их условно делят на кабели низкого и высокого напряжения.

К кабелям низкого напряжения относят кабели, предназначенные для работы в сетях напряжением до 35 кВ. Они выпускаются с бумажной пропитанной, резиновой и пластмассовой изоляцией в одно-, двух-, трёх- и четырёхжильном исполнении. При этом четырёхжильный кабель применяется в сетях с глухо-заземлённой нейтралью напряжением до 1 кВ, где четвертая жила является нулевой.

Кабели высокого напряжения служат для работы в сетях напряжением 110 кВ и выше. Они выпускаются с пластмассовой или пропитанной маслом бумажной изоляцией –

маслонаполненные кабели низкого и высокого давления. Известны разработки газонаполненных кабелей.

Традиционными металлами для токопроводящих жил являются алюминий и медь.

Кабели с бумажной пропитанной изоляцией выпускаются на напряжения до 35 кВ. Их изоляция состоит из лент кабельной бумаги, пропитанной маслоканифольным составом. В кабелях напряжением до 10 кВ каждая фаза изолируется отдельно, а затем поверх скрученных изолированных жил накладывается поясная изоляция.

Основным недостатком бумажной пропитанной изоляции является её большая гигроскопичность. Для защиты изоляции от увлажнения кабели заключают в алюминиевую или свинцовую оболочку. В настоящее время, как правило, применяется алюминиевая оболочка, которая достаточно герметична, механически более прочна и значительно легче свинцовой. Однако кабели с алюминиевыми оболочками нельзя применять в условиях воздействия на них агрессивных сред, там необходимо использовать кабели со свинцовой оболочкой.

Кабели на напряжение 35 кВ в трёхжильном исполнении состоят из трёх круглых изолированных жил, каждая из которых имеет свинцовую оболочку.

Металлические оболочки защищаются от коррозии и механических повреждений. Защита от механических повреждений осуществляется броней из стальных лент или стальных оцинкованных круглых проволок. Поверх брони накладывают защитное покрытие от коррозии из кабельной пряжи, пропитанной битумом.

На рис. 19, а представлен четырёхжильный кабель на напряжение 380 В, состоящий из: 1 – токопроводящих фазных жил; 2 – фазной и поясной изоляций; 3 – защитной оболочки; 4 –стальной брони; 5 – защитного покрытия; 6 – бумажного заполнения; 7 – нулевой жилы.

Трёхжильный кабель на напряжение 10 кВ (рис. 19, б) включает: 1 – токопроводящие жилы; 2 – фазную изоляцию; 3 – поясную изоляцию; 4 – защитную оболочку; 5 – подушку под броней; 6 – стальную броню; 7 – защитное покрытие; 8 – заполнения.

Трёхжильный кабель на напряжение 35 кВ показан на рис. 19, в. В его состав входят: 1 – круглые токопроводящие жилы; 2 – полупроводящие экраны; 3 – фазная изоляция; 4 – свинцовая оболочка; 5 – подушка; 6 – заполнитель; 7 – стальная броня; 8 – защитное покрытие.

 

Кабели с резиновой изоляцией выпускаются на напряжение до 10 кВ, причём при напряжении более 1 кВ изготовляются только одножильными. Основным преимуществом данных кабелей является их гибкость. Поверх изолированных резиной жил накладывается оболочка из поливинилхлорида или шланговой резины.

Кабели с пластмассовой изоляцией считаются наиболее перспективными среди других кабелей при напряжении до 110 кВ. Применение пластмасс позволяет облегчить конструкцию кабеля, упростить их прокладку, монтаж и технологию изготовления. Основными изоляционными материалами в данных кабелях являются полиэтилен и поливинилхлорид.

Конструкция кабеля напряжением до 1 кВ с пластмассовой изоляцией типа АПВГ показана на рис. 20, а. Алюминиевые жилы 1 покрыты фазной 2 и поясной 3 полиэтиленовой изоляцией и помещены в поливинилхлоридную оболочку 4.

Кабели на напряжения 10–35 кВ выпускаются, как правило, с изоляцией из полиэтилена одно- или трёхжильными. Одна из конструкций такого кабеля представлена на рис. 20, б.

Рис. 19. Кабели с бумажной пропитанной изоляцией на напряжение: а – 380 В; б – 10 кВ; в – 35 кВ

Рис. 20. Кабели с пластмассовой изоляцией на напряжение:

а – до 1 кВ типа АПВГ; б – 35 кВ:

1 – жила; 2 – центральное заполнение; 3 – электропроводящий экран по жиле;

4 – изоляция из сшитого полиэтилена; 5 – электропроводящий экран по изоляции;

6 – проводящая лента; 7 – металлический экран; 8 – междужильное заполнение; 9 –

оболочка; 10 – броня; 11 – наружная оболочка

 

В маслонаполненном кабеле низкого давления бумажная изоляция пропитывается составом из маловязкого дегазированного масла, которое находится в кабеле под избыточным давлением. Для этого в конструкции кабеля предусмотрены маслопроводящие каналы, а вдоль кабельной линии установлены баки питания и давления масла. На рис. 21, а приведена одна из конструкций кабеля низкого давления, который состоит из: 1 – токопроводящей жилы с каналом для масла в центре; 2 – изоляции; 3 – свинцовой оболочки; 4 – проволочной брони; 5 – антикоррозионного покрытия.

Рис. 21. Маслонаполненные кабели: а - низкого давления; б - высокого давления

Маслонаполненные кабели высокого давления состоят из трёх одножильных кабелей, помещенных в стальную трубу, которая заполнена маслом под давлением 1,5 МПа. Электрическая прочность таких кабелей выше, чем кабелей низкого давления, а стальной трубопровод обеспечивает их надёжную защиту от механических повреждений. Однако монтаж таких кабелей сложнее и их стоимость выше.

Конструкция маслонаполненного кабеля высокого давления показана на рис. 21, б, где 1 – антикоррозионное покрытие; 2 – стальная труба; 3 – изоляционное масло; 4 – токопроводящая жила; 5 – проволоки скольжения; 6 – бумажная изоляция; 7 – экраны по изоляции; 8 – экран по жиле.

Газонаполненные кабели выполнены так, что непосредственно в кабель подводится под давлением чистый сухой газ, в качестве которого применяется азот или элегаз. Электрическая прочность газонаполненных кабелей значительно ниже, чем маслонаполненных.

13 Способы прокладки кабельных линий

 

Способ и конструктивное выполнение прокладки кабельных линий выбираются в зависимости от числа кабелей, условий прохождения трассы, наличия или отсутствия взрывоопасных газов, тяжелее воздуха, степени загрязненности почвы, требований эксплуатации и экономических факторов.

Прокладка кабелей может осуществляться в траншеях и специальных кабельных сооружениях.

Кабельным сооружением называется сооружение, специально предназначенное для размещения в нем кабелей и кабельных муфт. К ним относятся: кабельные туннели, каналы, короба, блоки, шахты, этажи, двойные полы, эстакады, галереи, камеры.

Внутри кабельных сооружений и производственных помещений кабели прокладывают на стальных конструкциях различного исполнения (рис. 22): на настенных конструкциях, лотках, в коробах.

Наиболее простой является прокладка кабелей в траншеях (рис. 23, а). Земляная траншея для укладки кабелей имеет глубину не менее 800 мм. На её дне создают мягкую подушку из просеянной земли. Ширина траншеи зависит от числа прокладываемых в ней кабелей. Расстояние между кабелями на напряжение до 10 кВ должно быть не менее 100 мм. Кабели укладывают на дне траншеи в один ряд, а их количество в одной траншее не должно превышать шести. Для защиты от механических повреждений кабельную линию на напряжение выше 1 кВ по всей длине сверху слоя засыпки покрывают бетонными плитами пли кирпичом.

 

Рис. 22. Конструктивное выполнение кабельных прокладок: а – на настенных конструкциях; б – на лотках; в – в коробах

Прокладка в траншеях не применяется на участках с большим числом кабелей, при большой насыщенности территории подземными и наземными технологическими и транспортными коммуникациями и другими сооружениями, в местах, где возможны блуждающие токи опасных значений, большие механические нагрузки.

Кабельным каналом называется непроходное сооружение, закрытое и заглублённое в грунт, пол, перекрытие или другое, предназначенное для размещения в нём кабелей. Прокладка кабелей в каналах (рис. 23, б) является более дорогостоящей, чем в траншеях.

Кабельный туннель – закрытое сооружение с расположенными в нём опорными конструкциями для размещения на них кабелей и кабельных муфт, со свободным проходом по всей длине, позволяющим производить прокладку, ремонты и осмотр кабелей. (рис. 23, в)

Кабельным блоком называется кабельное сооружение с трубами для прокладки кабелей с относящимися к нему колодцами. Прокладка кабелей в блоках (рис. 23, г) надёжна, но наименее экономична как по стоимости, так и по пропускной способности кабелей. Тип кабельных блоков выбирается в зависимости от уровня грунтовых вод, их агрессивности и наличия блуждающих токов.

Рис. 23. Способы прокладки кабелей: а – в траншее; б – в канале; в – в туннеле; г – в блоке

Кабельная эстакада – надземное или наземное открытое протяжённое кабельное сооружение. Кабельная галерея – надземное или наземное закрытое полностью или частично протяжённое проходное кабельное сооружение. Их применяют вместо туннелей при большом числе кабелей.

14 Источники питания и требования к надёжности электроснабжения

 

Электроснабжение объекта может осуществляться от собственной электростанции (ТЭЦ, ГТЭС, ГПЭС), от энергетической системы, а также от энергетической системы при наличии собственной электростанции.

Требования, предъявляемые к надёжности электроснабжения от источников питания определяются потребляемой мощностью объекта и его видом. Приёмники электрической энергии в отношении обеспечения надёжности электроснабжения разделяются на несколько категорий.

Первая категория – электроприёмники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный экономический ущерб, повреждение дорогостоящего оборудования, расстройство сложного технологического процесса, массовый брак продукции. Примером электроприёмников первой категории в промышленных установках могут быть электроприёмники насосных станций противопожарных установок, системы вентиляции в химически опасных цехах, водоотливных и подъёмных установок в шахтах и т.п. В городских сетях к первой категории относят центральные канализационные и водопроводные станции, АТС, радио и телевидение, а также лифтовые установки высотных зданий. Допустимая продолжительность нарушения электроснабжения для электроприёмников первой категории не более 1 мин.

Из состава электроприёмников первой категории выделяется особая группа (нулевая категория) электроприёмников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы для жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего оборудования. Например, к электроприёмникам нулевой категории относятся операционные помещения больниц, сети аварийного освещения.

Вторая категория – электроприёмники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовым недоотпускам продукции, массовым простоям рабочих, механизмов. Допустимая продолжительность нарушения электроснабжения для электроприёмников второй категории не более 30 мин.

Примером электроприёмников второй категории в промышленных установках являются приёмники прокатных цехов, основных цехов машиностроения, текстильной и целлюлозно-бумажной промышленности. Школы, детские учреждения и жилые дома высотой до пяти этажей и т.п. обычно относят к приёмникам второй категории.

Третья категория – все остальные электроприёмники, не подходящие под определение первой и второй категорий. К этой категории относятся установки вспомогательного производства, склады неответственного назначения.

Электроприёмники первой категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых источников питания, при отключении одного из них переключение на резервный должно осуществляться автоматически. Согласно определению ПУЭ независимыми источниками питания являются такие, на которых сохраняется напряжение при исчезновении его на других источниках, питающих эти электроприёмники.

Для электроснабжения электроприёмников особой группы должен предусматриваться дополнительный третий источник питания, мощность которого должна обеспечивать безаварийную остановку процесса.

Электроприёмники второй категории рекомендуется обеспечивать от двух независимых источников питания, переключения можно осуществлять не автоматически.

Электроснабжение электроприёмников третьей категории может выполняться от одного источника при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта и замены повреждённого оборудования, не превышают 1 суток.