Силовые кабели применяются для подземной и подводной передач и распределения энергии на высоком и низком напряжениях. В настоящее время в городах кабельные сети вытесняют воздушные, несмотря на более высокую стоимость. Во многих случаях кабельные сети применяются внутри производственных помещений и на заводских территориях.
Самое важное преимущество кабельных линий в долговечности и почти полной независимости от атмосферных воздействий.
Кроме того, улицы городов и территории предприятий не загромождаются электрическими проводами и опорами.
В настоящее время применяются силовые кабели для линий напряжением до 220 кВ, однако при напряжениях 35 кВ и выше преимущество еще сохраняется за воздушными линиями ввиду конструктивных трудностей, связанных с изготовлением силовых кабелей на столь высокие напряжения.
Силовые кабели любого напряжения состоят из токопроводящих жил, изоляционных и защитных оболочек.
Токопроводящие жилы кабелей выполняются из меди или алюминия. По форме сечения жилы изготовляются круглыми, секторными и сегментными. В зависимости от числа токопроводящих жил силовые кабели бывают одно-, двух-, трех- и четырехжильными. Отечественные заводы изготовляют силовые кабели следующих стандартных сечений: 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 10; 25; 35; 50; 70; 95; 120; 150; 185; 240; 300; 400; 500 и 600 мм2. Силовые кабели изготовляются на различные напряжения и в зависимости от этого имеют определенный диапазон стандартных сечений. Так, например, трехжильные кабели на напряжение 6 кВ изготовляются с сечением жил от 10 до 240 мм2, на 10 кВ — от 16 до 240 мм2 и на 35 кВ — от 70 до 150 мм2. Четырехжильные кабели, изготовляемые только для напряжений до 1000 в, имеют сечения жил от 4 до 185 мм2. Четвертая жила четырехжильного кабеля, называемая нулевой, имеет сечение, равное приблизительно от 1/2 (для крупных сечений кабелей) до 1/2 сечения основных токопроводящих жил.
Изолирующие оболочки кабелей предназначены для изоляции токоведущих жил друг от друга (фазная изоляция) и от земли (поясная изоляция). Изолирующие оболочки могут быть выполнены из резины, пластиков и бумаги, пропитанной маслоканифольным составом.
Защитные оболочки кабелей служат для защиты изоляционных оболочек от разрушения при проникновении влаги и от механических повреждений. Защитные оболочки, образующие герметический слой вокруг изоляционных оболочек, выполняются из свинца, алюминия или пластмасс. Для защиты свинцовых оболочек от химических воздействий их обматывают бумажной лентой, пропитанной кабельной массой (канифоль, растворенная в минеральном масле), а поверх покрывают оболочкой из джута. От механических повреждений кабель защищается броней, которая состоит из плоских стальных лент или стальных проволок. Защита брони от действия различных веществ, находящихся в почве, осуществляется еще одной джутовой оболочкой
Все большее распространение получают в последние годы кабели марки ЛАБ с алюминиевой оболочкой, покрытой специальным составом для уменьшения химических воздействий веществ, содержащихся в почве. В четырехпроводных сетях напряжением до 1 кВ рекомендуется прокладывать трехжильные кабели указанной марки, используя их алюминиевую оболочку в качестве рабочего нулевого провода1. Это обеспечивает экономию цветного металла. Кабели в зависимости от конструкции их защитных оболочек могут быть проложены в земляных траншеях, по стенам, потолкам и конструкциям внутри зданий, в блоках, туннелях и каналах. Так, например, во внутренних помещениях, а также в каналах и туннелях прокладывают кабели с алюминиевой, свинцовой, пластмассовой внешней оболочкой, небронированные или бронированные, ко без внешней джутовой оболочки. В земляных траншеях прокладывают силовые кабели, защищенные броней и джутовой оболочкой, а также некоторые кабели с пластмассовой оболочкой.
Прокладка кабелей в земляных траншеях
Рис. 4.8. Кабельная траншея, ее габариты и расположение кабелей в траншее:
1 — засыпка песком; 2 — грунт; 3 — кирпичи
Наиболее распространена прокладка кабелей непосредственно в грунте вследствие простоты и дешевизны (рис. 4.8). Земляная траншея для укладки кабелей должна иметь глубину не менее 800 мм. На дне траншеи создают мягкую подушку толщиной 100 мм, которую можно выполнить либо подсыпкой мягкой просеянной земли (вынутого грунта), либо рыхлением грунта на дне траншеи. При этом глубина заложения кабеля должна быть не менее 700 мм, а при пересечении улиц и площадей — не менее 1 м. При вводах в здания допускается снижение глубины заложения кабеля до 500 мм на участке длиной до 5 м.
Ширина траншеи зависит от числа кабелей, прокладываемых в ней. Минимальная ширина траншеи для одного или двух кабелей принимается 350 мм (ширина штыка лопаты). Кабели укладываются на дне траншеи в один ряд. Поверх кабелей насыпается слой мягкого просеянного грунта, а в тяжелых грунтах — просеянного песка. Нижняя и верхняя подсыпки помогают избежать резких перегибов и вмятин кабеля и улучшают отвод тепла.
1 За исключением установок со взрывоопасной средой, а также установок, в которых при нормальных условиях ток в нулевом проводе составляет более 75% тока фазного провода.
Затем траншея засыпается вынутым грунтом, предварительно очищенным от камней, мусора и шлака. Для защиты кабельной линии напряжением выше 1 и до 20 кВ от механических повреждений кабель покрывают сверху бетонными плитами или кирпичом (но не силикатным) в один ряд по всей длине поперек кабеля, а линии до 1 кВ — только в местах вероятных частых разрытии. Кабели можно прокладывать в асбоцементных или керамических трубах, также защищающих от механических повреждений.
Кабели при параллельной прокладке укладываются на расстоянии от 100 до 300 мм друг от друга.
Трасса кабеля должна выбираться наикратчайшей. Следует по возможности избегать мест со значительными перепадами высот, частыми раскопками, агрессивными грунтами, частыми пересечениями с трубопроводами и т. п.
В городах и поселках кабельные линии, как правило, следует прокладывать в траншеях по непроезжей части улиц (под тротуарами) и по дворам.
В городских распределительных сетях 6—10 кВ при прокладке в траншеях во избежание частых раскопок при росте электрических нагрузок рекомендуется выбирать сечения кабелей с алюминиевыми жилами не менее 35 мм2.
При параллельной прокладке должны соблюдаться расстояния от кабелей до труб водопровода и канализации не менее 500 мм, до газо- и нефтепроводов— 1 м, до теплопроводов — 2 м. В местах пересечения кабельных линий с трубопроводами следует стремиться прокладывать кабели над ними, соблюдая расстояние между трубопроводом и кабелем по вертикали не менее 500 мм. Более подробные сведения о необходимых габаритных условиях прокладки приводятся в соответствующих разделах ПУЭ и строительных норм и правил (СНиП).
При наличии на предполагаемой трассе кабельной линии блуждающих токов опасных величин следует избрать другую трассу либо применить специальные меры защиты кабелей от коррозии. Возможно также применение кабелей специальной конструкции (например, с защитным покрытием из поливинилхлорида).
Прокладка кабелей по стенам, потолкам и конструкциям внутри зданий
Рис. 4.9. Прокладка кабелей по специальным конструкциям внутри здания
Внутри зданий кабели прокладывают по стенам и потолкам. Разрешается также прокладка кабелей в трубах или каналах в полу или междуэтажных перекрытиях, где они могут быть легко заменены в случае повреждения. Для горизонтальной прокладки по стенам применяются специальные опорные металлические конструкции (рис. 4.9), настенные полки и профили с кабельными закладными подвесами. Конструкции для прокладки кабелей под перекрытиями и площадками показаны на рис. 4.10. Для крепления кабелей на горизонтальных и вертикальных участках трассы применяются металлические лотки (рис. 4.11).
Прокладка кабелей в блоках и туннелях
Прокладка кабельных линий в блоках из асбоцементных труб или одно- и многоотверстных бетонных труб (рис. 4.12) имеет по сравнению с прокладкой в траншеях определенные преимущества.
Рис. 4.10. Конструкции для прокладки кабелей под перекрытиями и площадками;
а — конструкция двухстоечная; б — конструкция одностоечная; в — подвеска
Рис. 4.11. Одноярусная горизонтальная установка лотков с вертикальным отводом, закрепленным на ребро
Рис. 4.12. Одноотверстные бетонные трубы в траншее
Вся трасса кабельной линии при прокладке в трубах полностью защищается от механических повреждений.
Поврежденный кабель на участке между двумя смонтированными колодцами может быть заменен новым без раскопки трассы.
Кабельные блоки, как правило, имеют не менее 10% резервных каналов. Это позволяет производить дополнительные прокладки без раскопок.
Однако блочная прокладка имеет существенные недостатки. Пропускная способность линии вследствие ухудшения теплоотдачи снижается, а стоимость сооружения повышается. Поэтому блочная прокладка нашла применение только в условиях больших городов с усовершенствованными уличными покрытиями и интенсивным движением транспорта.
В крупных городах в районах массовой застройки применяется прокладка кабелей высокого и низкого напряжений в проходных туннелях совместно с другими подземными коммуникациями. Несмотря на повышенную стоимость, такая прокладка весьма удобна по условиям эксплуатации.
Прокладка кабелей в каналах
Рис. 4.13. Прокладка кабелей в канале по дну и конструкциям
При необходимости скрытой прокладки большого количества (10 15) параллельных кабелей в полу здания сооружается канал, в котором кабели укладываются либо по дну (при глубине до 500 мм), либо по его стенкам на конструкциях (рис. 4.13). Сверху каналы на отметке пола перекрываются железобетонными плитами пли стальными рифлеными листами. Во взрывоопасных помещениях также допускается прокладка бронированных кабелей в каналах, однако при наличии горючих паров или газов каналы с кабелями засыпаются сухим песком. В остальных случаях засыпка песком запрещается, так как при этом приходится снижать допустимую токовую нагрузку кабелей. Концы кабелей разделываются, а для лучшего контакта на концы жил напаиваются или привариваются наконечники, при помощи которых кабели присоединяются к шинам щитов или зажимам электроприемников, защитных коммутационных и других аппаратов. Для защиты от проникновения влаги внутрь кабеля применяются различные способы концевых заделок.
В отапливаемых и неотапливаемых помещениях применяются стальные воронки, заливаемые кабельной массой, сухие заделки (без кабельной массы), выполняемые при помощи липкой полихлорвиниловой ленты и лака, и заделки с применением эпоксидного компаунда. Для соединения кабелей между собой применяются соединительные муфты различных конструкций. Соединение кабелей на напряжение до 1000 в производится в чугунных муфтах, а соединение кабелей на более высокие напряжения — в свинцовых муфтах. При переходе кабельных линий в воздушные применяются специальные муфты, устанавливаемые на опорах воздушных линий. В последнее время получили распространение концевые заделки из пластмасс.
