Прокладка проводов и кабелей - Прокладка кабелей до 1000 В

6. ПРОКЛАДКА СИЛОВЫХ КАБЕЛЕЙ НА НАПРЯЖЕНИЕ ДО 1  000 В
Основными элементами конструкции силовых кабелей являются токоведущие жилы, изоляция жил, оболочка для защиты изоляции от увлажнения и других воздействий среды, броня из стальных лент или проволоки для защиты оболочки с изоляцией от механических повреждений и противокоррозионное покрытие или специальный защитный покров.
В последнее время выпускаются кабели с алюминиевыми комбинированными секторными жилами сечениями 120, 150 и 185 мм². Комбинированная жила представляет собой сплошной сектор 1 с одним повивом проволок 2 по периметру сектора (рис. 14).

Рис. 14. Алюминиевая комбинированная жила.

До последнего времени наибольшее распространение имели кабели с бумажной пропитанной изоляцией. Это объяснялось дешевизной и доступностью бумажной изоляции, ее высокими диэлектрическими свойствами, обеспечивающими длительный срок службы. Но бумажная изоляция имеет существенные недостатки — чувствительность к увлажнению и малую механическую прочность. Наличие пропитывающего состава в значительной мере усложняет технологию монтажа кабелей. Стекание пропиточных составов на вертикальных и наклонных трассах приводит к обеднению пропитки, снижению электрической прочности и выходу кабеля из строя. Применение дорогих и сложных стопорных муфт ограничивает стекание состава, но полностью его не устраняет. Этот недостаток в значительной степени устраняется при применении бумажной изоляции с нестекающей пропиткой на основе церезина или бумажной изоляции с обедненной пропиткой.
В настоящее время в проектах электрооборудования промышленных предприятий все шире применяются силовые и контрольные кабели с изоляцией жил, оболочками и защитными покровами из пластмассы (поливинилхлорид, полиэтилен и др.).
По диэлектрическим свойствам пластмассовая изоляция не уступает бумажной. Обладая большой влагостойкостью и влагонепроницаемостью, химической стойкостью и механической прочностью, пластмассовая изоляция может применяться без металлических герметичных оболочек. Это снижает массу кабеля и его наружные размеры, упрощает технологию изготовления и монтажа кабелей. Отсутствие пропитывающего состава в жидком виде позволяет прокладывать эти кабели по вертикальным и крутонаклонным трассам.
Свойства поливинилхлорида и полиэтилена не одинаковы. Поливинилхлорид имеет высокую стойкость против воздействия кислот, щелочей, органических растворителей. Полиэтилен тоже обладает высокой химстойкостью, но он менее стоек против воздействия минеральных масел, ацетона, бензина, парафина, т. е. он нестоек к пропитывающему составу кабеля с бумажной изоляцией. Диэлектрические характеристики полиэтилена лучше, чем поливинилхлорида — 40 и 30 кВ/мм соответственно. Но полиэтилен — горючий материал, а поливинилхлорид загорается только под непосредственным действием пламени, и как только пламя отводится —  его горение прекращается.
Все это предопределило применение полиэтилена или поливинилхлорида в качестве материала для изоляции кабелей на напряжение до 10 кВ, а при более высоких напряжениях (до 35 кВ) — только полиэтилена. Оболочки кабелей во всех случаях изготовляют из поливинилхлорида. Полиэтилен для этой цели непригоден из-за его горючести.
Электропромышленностью выпускаются кабели различных марок с пластмассовой изоляцией и оболочкой с медными и алюминиевыми жилами: ВВГ (АВВГ)  —  с поливинилхлоридной изоляцией и оболочкой; ПВГ (АПВГ) —  с полиэтиленовой изоляцией и поливинилхлоридной оболочкой; ВВБ (АВВБ) — то же, что ВВГ, но бронированный стальными лентами с наружным покровом; ПВБ (АПВБ) — то же, что ПВГ, но бронированный стальными лентами с наружным покровом.
Конструкция кабелей марок ВВБ (АВВБ) и ПВБ (АПВБ) с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1  000 В следующая. На медные или алюминиевые жилы накладывается изоляция толщиной 1,6—2 мм. Все три жилы кабеля окручены с заполнением до образования круга в сечении и заключены в общий поливинилхлоридный шланг (оболочка). Поверх шланга может быть  броня из стальных полос и защитный покров джутово-битумный. Кабели на напряжение 6 кВ и выше имеют более сложную конструкцию. Каждая жила кабеля 6 кВ имеет поверх изоляции экраны из полупроводящей ленты и металлический экран (медный или алюминиевый)
Область применения кабелей с полиэтиленовой изоляцией ограничена: во взрывоопасных и пожароопасных помещениях и производствах всех классов прокладка этих кабелей запрещена.
Широко  применяются силовые кабели марки ААШв (АШв) с алюминиевыми (медными) жилами, с бумажной пропитанной изоляцией, в алюминиевой гладкой оболочке, в поливинилхлоридном шланге. Эти кабели изготовляют на напряжение 1 —10 кВ для прокладки внутри помещений, в каналах, туннелях и земле (траншеях). Поверх алюминиевой оболочки под поливинилхлоридным шлангом имеются последовательно наложенные концентрические слои битумного состава и ленты поливинилхлоридного пластиката.
Для замены магистральных шинопроводов выпускается кабель-токопровод марки АсВВ (рис. 15) на напряжение до 1  000 В, ток 1 600 А с поливинилхлоридной изоляцией и оболочкой с алюминиевыми многолроволочными жилами сечением 1 500 мм² для фазного провода и 1 000 мм² — для нулевого.

Рис. 15. Конструкция кабеля-токопровода марки АсВВ (одной фазы).
1 — алюминиевая жила; 2 — изоляция сектора из пластиката толщиной 1.4 мм; 3 — изоляция четырех секторов из трех лент миткаля толщиной 0.9 мм; 4 — оболочка из поливинилхлоридного пластиката толщиной

Для каждой фазы предусматривается отдельный одножильный кабель, прокладываемый отдельно. Токопроводящая жила выполнена из четырех изолированных секторов для уменьшения поверхностного эффекта и повышения номинального тока кабеля.
Разработана конструкция и вылущена опытная партия кабеля-токопровода марки АВЭВ на напряжение 6—10 кВ. Кабель однофазный, имеет многопроволочную секционированную алюминиевую жилу сечением 1 000 или 1 500 мм², изоляцию из поливинилхлоридного пластиката, экран из тонких медных лент и поливинилхлоридную оболочку. Кабель предназначен для прокладки в земле, внутри зданий и в кабельных сооружениях при отсутствии механических воздействий и значительных растягивающих усилий.
При прокладке в воздухе трехфазная система создается путем укладки трех однофазных кабелей вплотную друг к другу треугольником.
При прокладке в земле кабели укладываются параллельно с расстояниями между жилами в свету 200—250 мм. Для защиты кабеля используются железобетонные плиты.

Прокладка кабелей.

В практике проектирования и монтажа внутрицеховых и межцеховых электросетей промышленных предприятий имеют применение разные системы кабельной канализации электроэнергии. Кабельные линии прокладывают в земляных траншеях, в подземных кабельных сооружениях (туннелях, каналах, шахтах, кабельных коллекторах и т. п.), непосредственно по строительным поверхностям и конструкциям или на специальных кабельных конструкциях, не тросах, на лотках, в металлических трубах, открыто на эстакадах и т. п.
Прокладка кабелей выполняется в две стадии: подготовка трасс для прокладки кабелей и прокладка кабелей по подготовленным трассам.
Прокладка кабелей по подготовленным трассам регламентирована общими правилами, соблюдение которых обеспечивает сохранность того уровня электрической и механической прочности кабеля, который достигнут на заводе при его изготовлении.
Ниже рассматриваются основные правила и требования, общие для прокладки кабелей в траншеях, в производственных помещениях и в кабельных сооружениях.

Допустимые радиусы изгиба кабелей.

Изоляция и оболочка кабелей могут быть нарушены при чрезмерно крутых изгибаниях. На кабелях с бумажной изоляцией возможны смещения и разрывы бумажных лент, образование морщин на бумажных лентах. От крутых изгибов повреждается также пластмассовая и резиновая изоляции кабелей. Появляются трещины на защитных оболочках. Соблюдение допустимых наименьших радиусов изгиба кабелей является поэтому одним из основных правил прокладки кабелей.
Правилами устройства электроустановок установлены минимально допустимые радиусы изгиба кабелей, Которые исчисляются как кратность радиуса внутренней кривой изгиба кабеля по отношению к наружному диаметру его оболочки. Для бумажной изоляции это отношение составляет 25 при одножильных кабелях в свинцовой оболочке и 15 при многожильных кабелях в свинцовой или алюминиевой оболочке. Для кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией это отношение равно 10, но если прокладка кабелей с пластмассовой изоляцией производится при температуре ниже +10°С, то следует радиус закругления довести до 15-кратного наружного диаметра кабеля.

Рис. 16. Ролики для раскатки кабеля.
а - угловой универсальный; б  -линейный распорный; в - линейный закрепляемый на кронштейне, устанавливаемом на кабельной стойке; г - линейные устанавливаемые на кабельной полке.

Допустимые разности уровней.

При прокладке кабелей с бумажной изоляцией на вертикальных и наклонных участках трассы должна соблюдаться установленная ПУЭ максимальная разность уровней:
Для кабелей на напряжение
до 3 кВ          25 м
6—10 кВ       15 м
35 кВ  5 м
Нормирование максимально допустимых для данного напряжения разностей уровней обусловлено необходимостью ограничения стекания пропитывающего состава кабеля, расположенного в верхних участках трассы и гидростатического давления столба пропитывающего состава на свинцовую оболочку и на концевую муфту или заделку. Стекание пропитывающего состава приводит к образованию в кабеле воздушных и вакуумных включений и резкому ухудшению электрической прочности. При значительном давлении может произойти деформация свинцовой оболочки (алюминиевая оболочка имеет большую механическую прочность и меньше подвержена этой опасности), нарушение герметичности концевых заделок и течь пропитывающего состава кабеля.
При применении кабелей с бумажной обедненно пропитанной изоляцией допустимая разность уровней составляет 100 м, а для кабелей с резиновой и пластмассовой изоляцией разность уровней не ограничивается.

Температурные условия прокладки.

Прокладка кабелей должна производиться, как правило, при положительной температуре окружающего воздуха. Размотка,  переноска и прокладка кабелей с бумажной или пластмассовой изоляцией допускается только в том случае,  если температура этих кабелей не ниже 0 °С.
Изгибание кабеля при низких температурах представляет большую опасность прежде всего для его изоляции как для бумажной, так и для пластмассовой, так как при низких температурах пропитанная бумага и пластмасса становятся неэластичными — при изгибаниях неизбежно образуются разрывы. Прокладка кабеля без его предварительного прогрева допускается, если температура окружающего воздуха в течение 24 ч не была ниже 0°С.
Это указание объясняется следующими причинами: кабель, не находящийся под нагрузкой, принимает температуру окружающей среды, и если температура среды меняется, то температура кабеля постепенно выравнивается с температурой среды. Скорость выравнивания температуры зависит от наличия джутовых покровов поверх брони, толщины изоляции, количества слоев кабеля на барабане и наличия обшивки на барабане. Выравнивание температур происходит не одновременно на всем кабеле, а сначала на наружных слоях, а затем на внутренних. Эти обстоятельства необходимо учитывать при прокладке кабеля без предварительного подогрева. Если, например, осенью наступают ночью непродолжительные заморозки до температуры минус 5°С и эти заморозки наступили после длительной положительной температуры, то кабель можно прокладывать без подогрева. Наоборот, после продолжительной холодной погоды, при незначительной положительной температуре в течение 24 ч кабель, особенно его внутренние слои, не успевают отогреться.
Наиболее простым и безопасным способом прогрева кабелей является обогрев их в теплом помещении или в тепляке, но это требует продолжительного времени (табл. 1).
Таблица 1
Продолжительность прогрева кабелей в теплом помещении

Барабан с кабелем можно покрыть брезентовым шатром и обогревать его воздуходувкой (нагретым воздухом до температуры +40°С). При таком способе кабель отогревается в течение 12—24 ч. Барабан с кабелем через каждые 20—30 мин необходимо поворачивать во избежание чрезмерных местных перегревов и непрерывно следить за температурой нагретого воздуха, подаваемого воздуходувкой, во избежание пожара.
Значительно быстрее производится прогрев кабеля электрическим током. Источником тока служат сварочные трансформаторы или машины, а также специальные трансформаторы для прогрева кабелей. Величина тока должна быть не более допустимой при длительной нагрузке для кабеля данного сечения при прокладке его в воздухе- Продолжительность такого прогрева составляет от 1 до  5 ч и ведется до тех пор, пока температура наружного покрова кабеля достигнет 20—30 °С.
Для электропрогрева кабеля необходимо разделать его наружный и внутренний концы, на которых должны быть смонтированы временные, но вполне надежные концевые заделки.
Во всех случаях прогрева кабелей электрическим током основным показателем является температура наружного покрова внешнего ряда витков на барабане. После включения кабеля на прогрев электрическим током надо отрегулировать величину тока таким образом, чтобы температура наружного покрова внешнего ряда витков не превысила +20°С при окружающей температуре —10°С и +30°С при окружающей температуре от —10 да — 25 °С.
Более высокие температуры на внешних витках могут привести к перегреву нижних витков и, следовательно, к повреждению кабеля.

Правила тяжения кабелей при прокладке.

При механизированной прокладке кабеля, при протяжке его через трубу требуется соблюдение определенных требований. Броня из тонких стальных лент, спирально намотанных на кабель, не рассчитана на значительные растягивающие усилия. Для тяжения кабеля при сравнительно небольших усилиях крепление стального троса к концу кабеля производят за броню при помощи проволочного чулка или брезентового пояса. Для больших усилий тяжения необходимо производить крепление троса за жилы кабеля непосредственно или при помощи зажима. При креплении за жилы необходимо принять меры к тому, чтобы растягивающие усилия передавались на все жилы равномерно и чтобы в конец кабеля не проникла влага. Если кабель имеет проволочную броню, специально предназначенную для восприятия растягивающих усилий, то тяжение производится за проволочную броню с помощью зажима.
Усилия тяжения кабеля резко возрастают при протягивании их через трубы блочной канализацией или через другие протяженные трубы. В этих случаях только на участках длиной до 50 м допускается применение бронированных кабелей в свинцовой или алюминиевой оболочке без наружного покрова из кабельной пряжи. В остальных случаях должны прокладываться только небронированные кабели в свинцовой усиленной оболочке. Для уменьшения усилий при протяжке кабелей в трубы применяется обильная смазка кабеля у входа в канал. Кроме того, необходимо с помощью динамометра контролировать величину этих усилий, чтобы они не превышали максимально допустимых для кабеля данного сечения. Предельно допустимое усилие тяжения кабелей с алюминиевыми и медными жилами на напряжение до 10 кВ приведены в табл. 2.
Таблица 2
Допустимые усилия тяжения кабелей с алюминиевыми и медными жилами в алюминиевой, пластмассовой и свинцовой оболочках на напряжение до 10 кВ, кгс.

Защита кабелей от воздействия окружающей среды.

Химическое воздействие среды на металлические покровные кабели имеет место даже в помещениях с нормальной средой. Поэтому оголенная броня кабеля (внутри помещений джутовый покров не применяется по противопожарным соображениям) должна иметь противокоррозионное покрытие.

Крепление кабелей.

Кабели, проложенные по конструкциям, должны иметь запас по длине. При прокладке кабелей по лоткам или кронштейнам на горизонтальных участках трассы крепление кабеля не производится. Отсутствие креплений дает возможность кабелю свободно перемещаться при изменении температуры. Поэтому на горизонтальных трассах крепление выполняют только на конечных опорах и на поворотах.
На вертикальных участках трассы требуются крепления не реже чем через 2 м, чтобы равномерно распределить массу кабеля между опорными конструкциями.
Бели по конструкциям прокладываются кабели с голой свинцовой или алюминиевой оболочкой, применяют в местах, где оболочка приходит в соприкосновение с металлической конструкцией и со стальными крепежными деталями (скобки, накладки и др.), изоляционные прокладки из электрокартона, толя и других материалов во избежание коррозии. Наряду с прокладкой кабелей по конструкциям, закрепленным к основанию, кабели прокладывают также на конструкциях, закрепленных к тросу.

Проходы кабелей через стены и перекрытия.

Места прохода кабелей через перекрытия, стены, огнестойкие перегородки в кабельных туннелях подлежат тщательной заделке негорючим материалом, при этом уплотнение выполняется и вокруг кабелей, проходящих сквозь патрубки. Это является одной из необходимых мер, препятствующих распространению пожаров в кабельных сетях и проникновению воды в здание через трубы.

Нормированные расстояния.

В ПУЭ определены наименьшие допустимые расстояния между прокладываемым кабелем и другими кабелями, фундаментами зданий, зелеными насаждениями, трубопроводами с горючей жидкостью, теплопроводами, кабелями связи, электрифицированными и неэлектрифицированными железными дорогами, трамвайными рельсами — как при параллельном их расположении, так и при пересечениях с ними. В Правилах также предусмотрены меры защиты при сближениях с указанными устройствами.
Эти ограничения установлены для того, чтобы создать нормальные условия для эксплуатации кабелей и свести к минимуму вредное влияние всякого рода устройств на кабель. Если речь идет о трубопроводах, то минимально допустимое сближение при параллельной прокладке в 1 м необходимо для того, чтобы при раскопках, связанных с ремонтом трубопровода, не был поврежден кабель. Для теплопровода указанное сближение составляет 2 м, чтобы довести до минимума вредное влияние тепла, выделяемого теплопроводом, на условия охлаждения кабеля. Трамвай, электрифицированные железные дороги, линии метрополитена являются источником распространения в земле блуждающих токов, которые при отсутствии надлежащей защиты разрушающе действуют на броню и металлическую оболочку кабеля.

Рис. 17. Технологическая линия заготовки мерных отрезков бронированных кабелей.
а — инвентарный кабельный барабан; б — схема линий.
Поэтому к таким сооружениям допустимое сближение составляет уже 10 м; если это расстояние необходимо  уменьшить, то кабели прокладывают в изолирующих трубах (например, асбоцементные, пропитанные гудроном или битумом). Таким образом, каждое ограничение при сближениях и пересечениях имеет свое обоснование и должно быть соблюдено при прокладке кабелей.