Бестраншейная прокладка силовых кабелей - Допустимость бестраншейной прокладки силовых кабелей

4. ДОПУСТИМОСТЬ БЕСТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ СИЛОВЫХ КАБЕЛЕЙ
При бестраншейной прокладке кабеля кабелеукладчиком исключена укладка в грунт кирпича, бетонных плит или других твердых покрытий, являющихся механической защитой кабеля при земляных работах вблизи трассы. Вопрос о допустимости прокладки кабеля без указанной механической защиты был впервые специально исследован в Швеции и опубликован в официальном отчете комитета по прокладке кабелей, при этом была проанализирована аварийная статистика за 20 лет. Из всего числа повреждений кабеля, приведших к несчастным случаям, только 0,4 % приходится на кабельные линии, проложенные в земле, причем ни один случай не был отнесен к тяжелым.
Наличие защиты из кирпича ни в одном из случаев не предотвратило повреждений кабеля.
Согласно действующим в нашей стране Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) при прокладке на глубину 1—1,2 м кабелей напряжением до 20 кВ защита от механических повреждений не требуется.
ВНИИпроектэлектромонтаж проводил экспериментальные исследования по определению эксплуатационных параметров и состояния конструктивных элементов кабеля, проложенного бестраншейным способом (ножевым кабелеукладчиком), и кабеля, проложенного традиционным способом в траншее.
Экспериментальная прокладка силового кабеля была проведена в грунте II категории (суглинок) при температуре воздуха —2°С. Механизированная колонна состояла из кабелеукладчика и трех тяговых тракторов. Во время прокладки контролировались сила тяги тракторов, скорость размотки кабеля с барабана и радиус изгиба кабеля. Скорость прокладки составляла в среднем 2,3 км/ч. На трассе были вырыты шурфы, осмотрены и вырезаны куски кабеля, которые исследованы методами, предусмотренными действующими стандартами.
Кабель испытан повышенным напряжением, измерены сопротивление жилы постоянному току, тангенс угла диэлектрических потерь, проверено сопротивление изоляции. У образцов кабеля проверено состояние наружных покровов, оболочки и бумажной изоляции, наличие разрывов, перекрытия и совпадения лент, расположенных одна над другой, и, кроме того, выполнена проверка состояния противокоррозионных покровов путем приложения напряжения постоянного тока 5—10 кВ между оболочкой и броней кабеля. Для сравнения такие же испытания проведены на образцах кабеля, проложенного бестраншейным способом и взятого той же строительной длины, что и проложенный кабелеукладчиком.
Проверялся нагрев кабеля при номинальном токе. С этой целью кабель, проложенный кабелеукладчиком, и кабель, проложенный традиционным способом в траншее, подвергали в течение 5 сут непрерывно допустимой токовой нагрузке 170 А, выбранной согласно ПУЭ. На каждом кабеле устанавливали термопары для измерения температуры нагрева бронеленты. Одновременно измеряли температуру грунта на расстоянии не менее 10 м от кабельной линии на глубине прокладки. Температура жилы определена как сумма измеряемой температуры брони и известного по опытным данным перепада температуры от бронеленты до жил кабеля.
Допустимый ток кабеля, А,

где /on —ток в кабеле во время опыта; Гдл.доп — длительно допустимая температура нагрева жилы; Г0кр — температура окружающей среды (в данном случае земляного слоя) во время опыта; Топ— температура жилы кабеля во время опыта.
Сопоставление тока /дл, доп для кабеля, проложенного кабелеукладчиком, и для кабеля, проложенного в траншее, позволяет определить необходимость введения поправочного коэффициента к допустимому току нагрузки кабеля, проложенного бестраншейным способом.
Извлечение из земли отрезков кабеля, проложенного кабелеукладчиком, позволило установить при визуальном осмотре отсутствие каких-либо повреждений его конструктивных элементов. Лабораторные испытания этих отрезков показали, что их диэлектрические характеристики и состояние изоляции, покровов, оболочки и брони такие же, как и до прокладки кабеля. Контрольные отрезки кабеля до прокладки имели средние значения электрической прочности 62,5 кВ и tg 6=0,004, образцы того же кабеля после прокладки кабелеукладчиком и пятисуточного нагрева длительно допустимым током соответственно 61,5 кВ и tg 6=0,0044.
Тепловые испытания показали, что в первые 12— 13 ч температура бронеленты у кабеля, проложенного кабелеукладчиком, была в среднем на 6 °С выше, чем у кабеля, проложенного в траншее. В последующие часы в течение тех же суток температура выравнялась и наибольшая разность не превышала 1,7 °С, что находится в допустимых пределах. Это объясняется тем, что в первые 12 ч после прокладки бестраншейным способом над кабелем образуется земляной свод, воздушное пространство которого препятствует нормальному теплообмену. В последующие часы свод разрушается, земля покрывает проложенный кабель, что обеспечивает практически такую же теплопередачу, как и для кабеля, проложенного в траншее с устройством нижнего и верхнего слоя земляной постели.
Результаты тепловых испытаний позволяют сделать вывод о том, что при бестраншейной прокладке кабеля поправочные коэффициенты к принятым токовым нагрузкам вводить не требуется.
Извлечение отрезков контрольной кабельной линии, уложенной вручную, для сопоставления подвергнутых разборке конструктивных элементов позволило выявить на трех образцах из девяти разрушение поясной бумажной изоляции.
На извлеченных отрезках кабеля, проложенного кабелеукладчиком, не обнаружены нарушения конструктивных элементов, что является результатом отсутствия каких-либо недопустимых перегибов кабеля.
В начале прокладки, в момент трогания с места, растягивающее усилие, действующее на кабель, не превышало 1—1,5 кН, а при установившемся движении — 0,55—0,75 кН, что в несколько раз меньше допустимого усилия тяжения прокладываемого кабеля, равного 4 кН.
Таким образом, при прокладке силовых кабелей ножевым кабелеукладчиком состояние всех конструктивных элементов и технические характеристики кабеля остаются неизменными.
Сохранность кабеля при бестраншейном способе прокладки обеспечивается в большей мере, чем при традиционном способе прокладки с укладкой его вручную, в процессе которой не исключена возможность возникновения недопустимых деформаций кабеля из-за несогласованных или небрежных действий исполнителей или других субъективных причин.
После пребывания кабеля (уложенного бестраншейным способом) в земле в течение года были проведены исследования при воздействии на него номинального тока 170 А и повышенного напряжения 17 кВ. В процессе пятисуточного нагружения кабеля непрерывно производились замеры температуры бронеленты и земли с помощью медь-константановых термопар, включенных в специально собранную схему.
Анализ графика изменения температуры бронеленты кабеля, земли и окружающей среды показывает, что температура нагрева кабеля (£Ср=26,8 °С), замеренная на двух участках трассы, не превышает допустимой (£доп=60°С). Разность средних арифметических температур на замеряемых участках кабеля составляет около 1 °С.
Для определения возможностей свободных температурных перемещений кабеля в допустимых пределах были проведены замеры отклонений кабеля от прямолинейного положения в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Кабельная линия была вскрыта на участке длиной 100 м на полную глубину залегания кабеля. Установлено, что в горизонтальной плоскости кабеля отклонение от направления укладки колеблется в пределах ±15 мм, а отклонение в вертикальной плоскости ±35 мм.
Проведенные замеры и внешний осмотр кабеля свидетельствовали, что прокладка кабелеукладчиком выполняется без механических повреждений кабеля, достигнутые разности уровней уложенного в грунте кабеля отвечают требованиям действующих норм.
Исследования бестраншейного способа прокладки кабелей позволили сделать вывод о соответствии в целом способа по всем параметрам требованиям действующих нормативных документов, а также ряде его преимуществ в сопоставлении с традиционным способом.