Глава пятая
Проектирование кабельных линий и организация монтажа
ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ РАБОТ
Проектирование и сооружение кабельных линий высокого напряжения осуществляются на основе требований Правил устройства электроустановок (ПУЭ), СНиП, а также требований, указанных в технической документации на кабели высокого напряжения и их арматуру. Техническое задание на проектирование кабельной линии обычно содержит следующие основные вопросы:
основание для проектирования; назначение проектируемой линии;
ожидаемые максимальные нагрузки при сдаче кабельной линии в эксплуатацию, а также данные о расчете нагрузок за 5, 10 лет и более;
требования к трассе линий и способу прокладки; специальные требования к защите кабельных линий и электроустановок потребителя;
возможные значения токов короткого замыкания и токов однофазного замыкания на землю;
данные о коэффициенте нагрузки; требуемые варианты разработки проекта;
намечаемые сроки сооружения кабельной линии и ввода ее в эксплуатацию;
количество цепей в кабельной линии.
Заказчик выдает проектной организации задание на проектировав ние, утвержденное в установленном порядке, необходимые для проектирования исходные данные, осуществляет наблюдение за ходом выполнения проектных и изыскательских работ, принимает от проектной организации разработанную ею техническую документацию. Заказчик несет ответственность за правильность и своевременное представление исходных данных для проектирования, а проектная организация — за качество и сроки выполняемых работ.
Кабельная линия высокого напряжения является технически сложным объектом, и ее проектирование выполняется в две стадии — технический проект и рабочие чертежи. Проект кабельной линии должен дать решение следующих вопросов по линии: выбор маркоразмера кабеля; выбор трассы и способа прокладки; по элементам строительных и монтажных конструкций; расчетам электрической и строительной части; обоснование принятых размеров строительных длин кабеля; по расчетам системы маслоподпитки; количеству кабеля и комплектующих, необходимых для сооружения кабельной линии, а также по необходимым для сооружения линии материальным ресурсам, стоимости строительства и монтажа. В связи с этим определяется следующий состав и содержание технической документации, разрабатываемой проектной организацией при выполнении проекта кабельной линии: рабочий проект и пояснительная записка; спецификация необходимого кабеля, комплектующих и материалов; смета стоимости работ по сооружению кабельной линии.
Рабочий проект кабельной линии должен дать комплексное решение всех вопросов строительства и монтажа по всей длине линии, и в обязательном порядке в нем должны быть: план трассы кабельной линии и продольной профиль трассы.
Пояснительная записка должна содержать:
в электрической части: перечень исходных данных, положенных в основу проекта; описание линии, ее назначение; обоснование выбора типа и маркоразмера кабеля; расчеты по пропускной способности и токам КЗ;
в строительной части: обоснование принятого направления трассы линии, способа прокладки кабельной линии (в земле, туннеле, кабельной галерее и др.); описание конструкций; расчеты строительных элементов и специальных устройств, если это требуется.
В пояснительной записке также приводятся расчеты системы маслоподпитки; принятые решения по защите кабелей от механических повреждений, по защите металлических оболочек кабелей от коррозии; расчеты влияния кабельной линии высокого напряжения на кабельные линии связи; согласование применяемости кабеля с ВНИИКП. В течение последних 15 лет проекты согласовываются с заводами-изготовителями кабелей, и опыт выполненных работ по согласованию проектов кабельных линий показывает, что проектным организациям целесообразно через каждые 2—3 года рассматривать результаты работ, выполняемых на заводах-изготовителях, по совершенствованию конструкций кабелей и муфт, снижению их материалоемкости и трудоемкости при монтаже линий. При этом во вновь разрабатываемых проектах представляется возможным применять наиболее рациональные технические решения и использовать опыт работ других проектных организаций по проектированию кабельных линий высокого напряжения.
В спецификации приводятся количество кабеля и размеры строительных длин; типы и количество арматуры и подпитывающей аппаратуры; наименование и количество материалов, поставляемых заводом-изготовителем кабеля для монтажа кабельной линии; перечень конструкций оснастки и материалов, необходимых для сооружения проектируемой кабельной линии.
Проект кабельной линии должен быть согласован: с местными Советами и их органами в части выбора трассы линии, размещения подземных и надземных сооружений;
с эксплуатирующими организациями при пересечении, сближении или переустройстве существующих инженерных сооружений города;
с управлениями железных дорог, трамвайных и водных путей в части устройства кабельных переходов.
ВЫБОР ТРАССЫ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ
Полоса местности, занятая кабельной линией, называется ее трассой. Правильный выбор трассы является одним из основных факторов, определяющих материалоемкость и трудоемкость на сооружении кабельной линии, а также в процессе ее эксплуатации. Трассу кабельной линии следует выбирать таким образом, чтобы была минимальная длина, возможно меньшее количество пересечений с надземными коммуникациями, дорогами, железнодорожными путями, водоемами и т. д. Трасса должна обеспечивать возможность прокладки кабелей максимально возможными строительными длинами; следует стремиться к тому, чтобы усилия тяжения при прокладке кабелей были возможно меньшими; целесообразно, чтобы количество углов поворота трассы было минимальным как и размеры этих углов; необходимо обеспечить минимально возможное число неучтенных коммуникаций по трассе и пр.
В городах, как правило, трассы стремятся размещать на тротуарных полосах, во дворах жилых массивов, и только в виде исключений кабели прокладываются под проезжей частью при размещении колодцев для муфт вне проезда (на разделительных полосах, во дворах и т. д.). Следует избегать прохождения трассы на территории со значительными разностями уровней прокладки с целью улучшения условий Маслоподпитки и снижения затрат на подпитывающую аппаратуру (касается кабельных линий низкого давления). При выборе трассы следует учитывать возможность применения наиболее рационального способа прокладки. В настоящее время маслонаполненные кабели низкого давления прокладываются в земле (траншее), туннелях, галереях туннельного типа, производственных помещениях, через водные пространства. Одно- и двухцепные кабельные линии прокладываются в земле, а при числе цепей три и более, как правило, прокладка осуществляется в туннеле. Для электроснабжения энергоемких предприятий автомобильной и металлургической промышленности, когда прокладывается по нескольку кабельных линий, прокладка кабелей предусматривается в туннелях. На предприятиях химической промышленности применяется прокладка в галереях туннельного типа в тех случаях, когда при прокладке в земле на кабели возможно действие агрессивных сред.
Способы прокладки кабелей низкого давления определяют не только затраты на сооружение кабельных линий, но также надежность в эксплуатации и срок службы. Прокладка маслонаполненных кабелей производится ниже уровня промерзания грунта и не менее 1,5 м. При этой глубине прокладки все другие кабели, пересекающие трассу кабелей высокого напряжения, будут находиться выше, что при их ремонте избавит от необходимости вести земляные работы ниже уровня прокладки маслонаполненных кабелей. При прокладке кабелей ниже уровня промерзания грунта улучшаются условия подпитки кабеля. Вязкость масел МН-3, МН-4 и особенно С-220 при температуре ниже 0°С резко возрастает, что ухудшает условия движения масла по маслопроводящему каналу в кабелях низкого давления, замедляется также проникновение масла в изоляцию кабелей высокого напряжения. При низких температурах возможно полное прекращение подпитки бумажной
изоляции. В современных маслонаполненных кабелях, работающих с высокими рабочими напряженностями электрического поля в изоляции, эти процессы являются особенно опасными. В тех случаях, когда траншея сооружаемой кабельной линии не может быть размещена между пересекаемыми коммуникациями с обеспечением требований ПУЭ и ее приходится заглублять примерно до 4 м, иногда оказывается целесообразным выполнять переустройства существующих коммуникаций. Прокладка кабеля высокого напряжения на глубине меньше 1,5 м допускается при наличии соответствующих обоснований и согласовании каждого конкретного случая с Главтехуправлением Минэнерго СССР.
Ширина дна траншеи при прокладке кабелей низкого давления определяется количеством параллельно прокладываемых цепей и способом защиты кабелей от механических повреждений. Применяется несколько способов защиты кабелей от механических повреждений при прокладке в земле (рис. 5.1).
Рис. 5.1. Прокладка маслонаполненных кабелей низкого давления в траншее:
а — одноцепной линии непосредственно в земле; б — одноцепной линии в железобетонных лотках; в — двухцепной линии непосредственно в траншее; г — двухцепной линии в железобетонных лотках; 1 — железобетонная плита; 2 — просеянная земля или песчано-гравийная смесь; 3 — кабель; 4 — железобетонная плита; устанавливаемая горизонтально, а также вертикально в местах, насыщенных подземными коммуникациями; 5 — железобетонный лоток
Прокладку кабелей с алюминиевой оболочкой в траншее разрешается производить в том случае, если предусмотрены дополнительные меры защиты кабелей от механических повреждений. В связи с этим кабели марки МНАШву в настоящее время в основном прокладываются в железобетонных лотках типа Л-3, укладываемых по дну траншеи на ненарушенную структуру грунта. Для исключения смещения лотков в ряде случаев они соединяются между собой. При прокладке в земле кабелей в свинцовой оболочке с круглой проволочной броней для предохранения их от механических повреждений предусматривается установка защитных железобетонных плит. Для двухцепной кабельной линии расстояние между центрами цепей должно быть не менее 700 мм. Цепи разделяются вертикально устанавливаемыми железобетонными плитами. Ширина дна траншеи при прокладке кабелей низкого давления должна быть не менее 800 мм для одноцепной и не менее 1400 мм для двухцепной линии.
Расстояние между кабелями и трубопроводами по горизонтали должно быть не менее 1 м. На участке сближения длиной не более 10 м допускается уменьшение этого расстояния до 0,5 м при условии устройства между ними защитной стенки, исключающей возможность механических повреждений кабелей. Параллельная прокладка кабелей с трубопроводами над или под ними не допускается. При прокладке кабеля рядом с теплопроводом расстояние в свету между ними должно быть не менее 2 м и теплопровод на всем участке сближения с кабельной линией должен иметь такую теплоизоляцию, которая исключила бы дополнительный нагрев земли в месте прохождения кабелей более чем на 5°С в любое время года. В месте пересечения кабельной маслонаполненной линии и теплопровода расстояние между кабелем и перекрытием теплопровода должно быть не менее 1 м. Теплопровод на участке пересечения с кабельной трассой плюс по 3 м в каждую сторону от крайних кабелей должен иметь такую теплоизоляцию, которая исключала бы дополнительный нагрев земли в месте прохождения кабелей более чем на 5°С в любое время года. В местах пересечений трассы кабельной линии с автомобильными и железными дорогами кабели прокладываются в асбестоцементных трубах (каждый кабель в отдельной трубе диаметром 150—200 мм). Если участок трассы в местах пересечения с дорогами, площадями будет выполняться методом прокола, то асбестоцементные трубы помещаются в стальную трубу диаметром 1—1,4 м. В местах пересечений прокладываются три асбестоцементные трубы для кабелей цепи кабельной линии и одна резервная.
Способы прокладки кабелей высокого давления подробно рассмотрены в гл. 7. Требования, предъявляемые при выборе трассы для кабелей высокого давления, в основном те же, что и для кабелей низкого давления.
В задании на производство изысканий трассы кабельной линии должны быть указаны: тип кабеля, способ прокладки, количество цепей, места переходов кабельной линии в воздушную линию, пo данным параметрам определяются необходимая ширина трассы и допустимые углы ее поворота. Принципиальное направление прохождения трассы намечается совместно с органами архитектуры города, инженерным управлением или отделом генплана предприятия, с эксплуатирующей организацией. После этого на материалах топосъемки в масштабе 1 :2000 наносятся возможные варианты направления трассы линии между ее начальными и конечными точками с учетом плана города или предприятия. Выбранные варианты направления обследуются па месте, и уточняется возможность строительства. При этом учитывается не только существующая, но и перспективная застройка, изучаются проекты детальных планировок, выполненные проектными институтами. Для вариантов, признанных более рациональными, выполняются технико-экономические расчеты, и наиболее целесообразный вариант согласуется вначале с заинтересованными ведомствами, а затем с архитектурно-планировочным управлением (в городах) или с отделом генплана института — генерального проектировщика (для линий сооружаемых на территории предприятий). Перечень необходимых согласований и организаций составляется главным архитектором и обязателен для всех организаций, ведущих проектирование.
Согласованное направление трассы является заданием на производство изысканий для окончательной разработки. Для рабочих чертежей необходимы топографические материалы, выполненные в масштабе 1 : 500, а для отдельных участков трассы (места сближений и пересечений с подземными коммуникациями, пересечения с магистральными транспортными путями и т. д.) могут потребоваться плановые материалы в масштабе 1 :200 или 1 : 100. На данной стадии проектной организацией или по ее заданию изыскательской организацией производится съемка полосы шириной 40—50 м, осью которой является согласованное ранее направление трассы линии. На материалы съемки наносятся все подземные коммуникации; для трубопроводов кроме их назначения и диаметра указываются абсолютные отметки верха трубы для напорных труб или верха лотка — для самотечных, которые необходимы для определения расстояния между трубопроводом и поверхностью земли. На плане должны быть указаны все колодцы подземных коммуникаций и отметки земли возле них, отметки верха и низа колодцев, а также мест ввода трубопроводов в колодцы.
Для кабельных линий электропередачи и связи должны быть показаны их ведомственная принадлежность, назначение (подстанция А — подстанция Б), глубина прокладки, марка, сечение, жильность, а для силовых кабелей — и напряжение. Для наземных сооружений (здания, опоры линий различного назначения) показываются геометрические размеры их фундаментов.
Материалы выполненной таким образом съемки передаются в архитектурно-планировочное управление для проверки и нанесения «красных» линий и инженерных условий (проектные отметки и поперечные профили). На проверенном плане наносится трасса проектируемой кабельной линии. Затем, чтобы точнее определить взаимное расположение трассы и параллельно проложенных коммуникаций, а также имеющихся вблизи зданий и сооружений, па плане необходимо нанести не только ось кабельной линии, но и фактическую ее ширину. Наносятся также трассы ранее запроектированных, но еще не построенных коммуникаций. На чертеже показываются привязочные расстояния от «красных» линий, от капитальной застройки. В случае прохождения трассы по местности, не имеющей жестких ориентиров, трасса должна проектироваться с указанием углов поворотов, длин участков.
Проект трассы кабельной линии согласовывается с эксплуатирующей организацией, с организациями, интересы которых затрагиваются проектом (в случае нарушения нормативных разрывов, переустройства других подземных коммуникаций), с институтами, выполняющими проекты планировки и застройки территорий в районе прохождения кабельной линии. Последней согласующей инстанции — архитектурно-планировочному управлению предъявляется помимо плана также и продольный профиль, построенный по оси проектируемой кабельной линии. На профиле помимо отметок оси кабеля показываются отметки низа траншеи (туннеля) и верха защитных плит (туннеля). С продольным профилем обычно совмещается геологический разрез, на котором помимо характеристики почв по трассе показывается также уровень грунтовых вод.
В процессе изысканий определяются тепловое и электрическое сопротивление почвы, ее коррозионная активность, агрессивность грунтовых вод. Итоговыми документами изысканий и выбора трассы кабельной линии, необходимыми для разработки рабочих чертежей, кроме упомянутого плана в масштабе 1 : 500, согласованного с заинтересованными организациями, также являются:
продольный профиль трассы с геологическим разрезом;
ведомость пересечения кабельной линии с другими коммуникациями;
отчет, содержащий помимо указанных характеристик почвы сведения о климате и температурном режиме почвы.
