Кабельные линии электропередачи

Кабельная линия (КЛ) - линия для передачи электроэнергии, состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей, выполненная каким-либо способом прокладки (рис 3.12). Кабельные линии прокладывают там, где строительство ВЛ невозможно из-за стесненной территории, неприемлемо по условиям техники безопасности, нецелесообразно по экономическим, архи­тектурно-планировочным показателям и другим требованиям.

Наибольшее применение КЛ нашли при передаче и распределении ЭЭ на промышленных предприятиях и в городах (системы внутреннего электро­снабжения) при передаче ЭЭ через большие водные пространства и т. п. Дос­тоинства и преимущества кабельных линий по сравнению с воздушными: не­подверженность атмосферным воздействиям, скрытность трассы и недоступ­ность для посторонних лиц, меньшая повреждаемость, компактность линии и возможность широкого развития электроснабжения потребителей городских и промышленных районов. Однако КЛ значительно дороже воздушных того же напряжения (в среднем в 2-3 раза для линий 6-35 кВ и в 5-6 раз для ли­ний 110 кВ и выше), сложнее при сооружении и эксплуатации.

В состав КЛ входят: кабель, соединительные и концевые муфты, строительные конструкции, элементы крепления и др.

Кабель - готовое заводское изделие, состоящее из изолированных то-копроводящих жил, заключенных в защитную герметичную оболочку и бро­ню, предохраняющих их от влаги, кислот и механических повреждений. Си­ловые кабели имеют от одной до четырех алюминиевых или медных жил сечением 1,5-2000 . Жилы сечением до 16 - однопроволочные, свыше -многопроволочные. По форме сечения жилы круглые, сегментные или сек­торные.

Кабели напряжением до 1 кВ выполняются, как правило, четырех-жильными, напряжением 6-35 кВ - трехжильными, а напряжением 110-220 кВ одножильными.

Защитные оболочки делаются из свинца, алюминия, резины и поли­хлорвинила. В кабелях напряжением 35 кВ каждая жила дополнительно за­ключается в свинцовую оболочку, что создает более равномерное электриче­ское поле и улучшает отвод тепла. Выравнивание электрического поля у ка­белей с пластмассовой изоляцией и оболочкой достигается экранированием каждой жилы полупроводящей бумагой.

В кабелях на напряжение 1-35 кВ для повышения электрической проч­ности между изолированными жилами и оболочкой прокладывается слой по­ясной изоляции.

Броня кабеля, выполненная из стальных лент или стальных оцинкован­ных проволок, защищается от коррозии наружным покровом из кабельной пряжи, пропитанной битумом и покрытой меловым составом.

В кабелях напряжением 110 кВ и выше для повышения электрической прочности бумажной изоляции их наполняют газом или маслом под избы­точным давлением (газонаполненные и маслонаполненные кабели).

В марке, обозначении кабеля указываются сведения о его конструк­ции, номинальное напряжение, количество и сечение жил. У четырехжиль-ных кабелей напряжением до 1 кВ сечение четвертой («нулевой») жилы меньше, чем фазной. Например, кабель ВПГ-1-3 35+1 25 - кабель с тремя медными жилами сечением по 35 и четвертой сечением 25 , полиэти­леновой (П) изоляцией на 1 кВ, оболочкой из полихлорвинила (В), неброни­рованный, без наружного покрова, (Г) - для прокладки внутри помещений, в каналах, туннелях, при отсутствии механических воздействий на кабель; ка­бель АОСБ-35-3 70 - кабель с тремя алюминиевыми (А) жилами по 70 , с изоляцией на 35 кВ, с отдельно освинцованными (О) жилами, в свинцовой (С) оболочке, бронированный (Б) стальными лентами, с наружным защитным покровом - для прокладки в земляной траншее; ОСБ-35-3 70 - означает та­кой же кабель, но с медными жилами.

Конструкции некоторых кабелей представлены на рис. 3.1 3. На рис. 3.13, а, б даны силовые кабели напряжением до 10 кВ.

Четырехжильный кабель напряжением 380 В (см. рис. 3.13, а) содер­жит элементы: 1 - токопроводящие фазные жилы; 2 - бумажная фазная и по­ясная изоляция; 3 - защитная оболочка; 4 - стальная броня; 5 - защитный по­кров; 6 - бумажный наполнитель; 7 - нулевая жила.

Трехжильный кабель с бумажной изоляцией напряжением 10 кВ (рис. 3.13, б) содержит элементы: 1 - токоведущие жилы; 2 - фазная изоля­ция; 3 - общая поясная изоляция; 4 - защитная оболочка; 5 - подушка под броней; 6 - стальная броня; 7 - защитный покров; 8 - заполнитель.

Трехжильный кабель напряжением 35 кВ изображен на рис. 3.13, в. В него входят: 1 - круглые токопроводящие жилы; 2 - полупроводящие эк­раны; 3 - фазная изоляция; 4 - свинцовая оболочка; 5 - подушка; 6 - заполни­тель из кабельной пряжи; 7 - стальная броня; 8 - защитный покров.

На рис. 3.13, г представлен маслонаполненный кабель среднего и высо­кого давления напряжением 110-220 кВ. Давление масла предотвращает по­явление воздуха и его ионизацию, устраняя одну из основных причин пробоя изоляции. Три однофазных кабеля помещены в стальную трубу 4, заполнен­ную маслом 2 под избыточным давлением. Токоведущая жила 6 состоит из медных круглых проволок и покрыта бумажной изоляцией 1 с вязкой про­питкой; поверх изоляции наложен экран 3 в виде медной перфорированной ленты и бронзовых проволок, предохраняющих изоляцию от механических повреждений при протягивании кабеля в трубе. Снаружи стальная труба за­щищена покровом 5.

Широко распространены кабели в полихлорвиниловой изоляции, производимые трех, четырех и пятижильными (3.13, е) или одножильными (рис. 3.13 д).

Кабели изготавливаются отрезками ограниченной длины в зависимости от напряжения и сечения. При прокладке отрезки соединяют посредством со­единительных муфт, герметизирующих места соединения. При этом концы жил кабелей освобождают от изоляции и заделывают в соединительные зажимы.

При прокладке в земле кабелей 0,38-10 кВ для защиты от коррозий и механических повреждений место соединения заключается в защитный чу­гунный разъемный кожух. Для кабелей 35 кВ используются также стальные или стеклопластиковые кожухи. На рис. 3.14, апоказано соединение трехжильного низковольтного кабеля 2 в чугунной муфте 1. Концы кабеля фик­сированы фарфоровой распоркой 3 и соединены зажимом 4. Муфты кабелей до 10 кВ с бумажной изоляцией заполняются битумными составами, кабели 20-35 кВ - маслонаполненными. Применяют и другие конструкции соедини­тельных муфт.

На концах кабелей применяют концевые муфты или концевые заделки. На рис. 3.15, а приведена мастиконаполненная трёхфазная муфта наружной установки с фарфоровыми изоляторами для кабелей напряжением 10 кВ. Для трехжильных кабелей с пластмассовой изоляцией применяется концевая муфта, представленная на рис. 3.15, б. Она состоит из термоусаживаемой перчатки 1, стойкой к воздействию окружающей среды, и полупроводящих термоусаживаемых трубок 2, с помощью которых на конце трехжильного ка­беля создаются три одножильных кабеля. На отдельные жилы надеваются изоляционные термоусаживаемые трубки 3. На них монтируется нужное ко­личество термоусаживаемых изоляторов 4.

Для кабелей 10 кВ и ниже с пластмассовой изоляцией во внутренних помещениях применяют сухую разделку (рис. 3.15, в). Разделанные концы кабеля с изоляцией 3 обматывают липкой полихлорвиниловой лентой 5 и ла­кируют; концы кабеля герметизируют кабельной массой 7 и изоляционной перчаткой 1, перекрывающей оболочку кабеля 2, концы перчатки и жилы до­полнительно уплотняют и обматывают полихлорвиниловой лентой 4, 5, по­следнюю для предотвращения отставания и разматывания фиксируют банда­жами из шпагата 6.

Способ прокладки кабелей определяется условиями трассы линии. Ка­бели прокладываются в земляных траншеях, блоках, туннелях, кабельных туннелях, коллекторах, по кабельным эстакадам, а также по перекрытиям зданий.

Наиболее часто на территории городов, промышленных предприятий кабели прокладывают в земляных траншеях. Для предотвращения повреж­дений из-за прогибов на дне траншеи создают мягкую подушку из слоя про­сеянной земли или песка. При прокладке в одной траншее нескольких кабе­лей до 10 кВ расстояние по горизонтали между ними должно быть не менее 0,1 м; 0,25 м - между кабелями 20-35 кВ. Кабель засыпают небольшим сло­ем такого же грунта и закрывают кирпичом или бетонными плитами для защиты от механических повреждений. После этого кабельную траншею за­сыпают землей. В местах перехода через дороги и на вводах в здания кабель прокладывают в асбестоцементных или иных трубах. Это защищает кабель от вибраций и обеспечивает возможность ремонта без вскрытия полотна до­роги. Прокладка в траншеях - наименее затратный способ кабельной кана­лизации ЭЭ.

В местах прокладки большого количества кабелей агрессивный грунт и блуждающие токи ограничивают возможность их прокладки в земле. Поэто­му совместно с другими подземными коммуникациями используют специ­альные сооружения: коллекторы, туннели, каналы, блоки и эстакады. Кол­лектор служит для совместного размещения в нем разных подземных ком­муникаций: кабельных силовых линий и связи, водопровода по городским магистралям и на территории крупных предприятий. При большом числе параллельно прокладываемых кабелей, например, от здания мощной электро­станции, применяют прокладку в туннелях. При этом улучшаются условия эксплуатации, снижается площадь поверхности земли, необходимая для про­кладки кабелей. Однако стоимость туннелей весьма велика. Туннель предна­значен только для прокладки кабельных линий. Его сооружают под землей из сборного железобетона или канализационных труб большого диаметра, ём­кость туннеля - от 20 до 50 кабелей.

При меньшем числе кабелей применяют кабельные каналы, закрытые землей или выходящие на уровень поверхности земли. Кабельные эстакады и галереи используют для надземной прокладки кабелей. Этот вид кабельных сооружений широко применяют там, где непосредственно прокладка сило­вых кабелей в земле является опасной из-за оползней, обвалов, вечной мерз­лоты

и т. п. В кабельных каналах, туннелях, коллекторах и по эстакадам кабели прокладываются по кабельным кронштейнам.

В крупных городах и на больших предприятиях кабели иногда прокла­дываются в блоках, представляющих собой асбестоцементные трубы, стыки которых заделаны бетоном. Однако в них кабели плохо охлаждаются, что снижает их пропускную способность. Поэтому прокладывать кабели в блоках следует лишь при невозможности прокладки их в траншеях.

В зданиях, по стенам и перекрытиям большие потоки кабелей уклады­вают в металлические лотки и короба. Одиночные кабели могут проклады­ваться открыто по стенам и перекрытиям или скрыто: в трубах, в пустотелых плитах и других строительных частях зданий.

Вопросы для самопроверки

1. Как классифицируются линии электропередачи по конструктивному
исполнению?

2. Какими факторами определяется выбор типа ЛЭП?

3.Каким требованиям должны удовлетворять материалы и конструк-
ции ВЛ?

4. Из каких основных конструктивных элементов состоит ВЛ?

5.Каковы основные геометрические характеристики ВЛ и чем они оп-
ределяются?

6. В чём назначение опор?

7. Каковы типы опор, различающиеся по функциональному назначению?

8.Какие преимущества и недостатки деревянных, железобетонных и металлических опор?

8. Какие материалы применяются для изготовления проводов и грозо­защитных тросов?

10. Какие преимущества и недостатки алюминиевых, медных и стале-
алюминиевых проводов?

11. Какие типы изоляторов используются на воздушных линиях?

12. Какова основная арматура ВЛ? Каково её назначение?

13. Какова конструкция линии с изолированными проводами?

14. Какие преимущества линий с изолированными проводами?

15. Какие линии называются компактными?

16. В чём преимущество компактных линий перед ВЛ традиционного исполнения?

17. В каких случаях применяются кабельные линии?

18. Какие способы прокладки кабелей?

19. Какие преимущества и недостатки кабельных линий по сравнению с воздушными?

20. Какими условиями определяется выбор способа прокладки кабеля?

21. Чем конструктивно отличаются кабели 10 кВ и 110 кВ?

22. Какие применяют типы кабельных муфт?