Способы прокладки кабельных линий
Кабели применяют в сетях промышленных предприятий всех классов напряжений как внутри зданий и сооружений, так и на территории и во внешнем электроснабжении предприятия.
Внутри зданий и сооружений промышленных предприятий применяют следующие виды прокладки кабелей:
1) Открытая прокладка кабеля по стенам и поверхностям строительных конструкций;
2) в открыто или скрыто проложенных металлических трубах;
3) в кабельных лотках и коробах (устройство самостоятельно);
4) в кабельных каналах;
5) подвешивание на несущем тросе;
6) в кабельных сооружениях, являющихся частями зданий (на кабельных этажах, в двойных полах, в кабельных шахтах и т.п.).
Внутри помещенийи кабельных сооружений применяют в зависимости от вероятности случайных механических повреждений бронированные или небронированные кабели без горючих наружных покровов.Чтобы защитить открыто проложенные кабели (например, в лотки) от огня во время пожара, применяют огнестойкую засыпку или заливку затвердевающей огнестойкой массой. В местах перехода кабельных линий из одного помещения в другое применяют огнепреграждающие блоки.
По территории промышленных предприятий при большом числе кабелей обычно применяют типовые кабельные сооружения и конструкции: кабельные эстакады. туннели (устройство самостоятельно).
Достоинствами туннельной прокладки кабелей считают экономию территории предприятия, возможность прокладки кабелей очередями в любое время года, удобный осмотр и легкое проведение ремонтных работ независимо от погоды и времени года. Недостатком этого вида прокладки следует считать высокую стоимость туннелей.
Одним из наиболее экономичных решений при большом числе кабелей на одной трассе является сооружение кабельных эстакад и галерей. Эстакады обычно применяют при 15…50 кабелях, галереи – при большем числе кабелей. Высота эстакад и галерей до земли определяется типом пересекаемых дорог и сооружений; высота над полотном автомобильных дорог должна быть, например, не менее 4,5 м.
Иногда целесообразно использовать эстакады и галереи для совмещенной прокладки и кабелей и других надземных коммуникаций (теплопроводов, других технологических трубопроводов и т.п.).
При числе кабелей не более 20…30) вместо туннелей и эстакад могут применяться кабельные каналы или надземные бетонные кабельные лотки (устройство самостоятельно).
На эстакадах и в туннелях могут прокладываться небронированные кабели с металлической или полимерной оболочкой. Общее число кабелей в туннеле может доходить до 100. Кабели прокладывают на металлических консолях (с расстоянием между консолями 0,8-1 м) или на лотках.
При малом числе кабелей они могут прокладываться в траншее (1…6 кабелей), в подземных трубных блоках (2…20 кабелей), по стенам зданий, по технологическим эстакадам, а также по воздуху (на тросе или путем применения тросовых кабелей)..
Во внешнем электроснабжении предприятия применяют прокладку непосредственно в земле (в траншеях) или на кабельных эстакадах (на севере. В болотистой местности);
Кабельные линии выполняют так, чтобы в процессе монтажа и эксплуатации в кабелях не возникали опасные механические напряжения и повреждения. Для этого, в частности, все кабели укладывают с запасом по длине, достаточным для компенсации тепловых деформаций как самого кабеля при колебаниях токовой нагрузки и температуры окружающей среды, так и конструкций, по которым кабель проложен, а при прокладке в земле также для компенсации смещения почвы.
Кроме силовых кабелей в кабельных туннелях прокладывают кабели связи, контрольные и другие кабели, размещаемые при этом только под силовыми кабелями или только над ними и отделяемые от них несгораемыми перегородками.
В кабельных туннелях помимо кабелей прокладывают и другие подземные коммуникации, за исключением трубопроводов горючих жидкостей и газов. Так, например, на промышленных предприятиях предусматривают общие туннели для кабелей, водопровода, теплопровода и трубопроводов сжатого воздуха. Туннель оборудуют электрическим освещением, сетью для подключения электроинструмента, дренажными устройствами и пожарной сигнализацией.
Для облегчения пожаротушения и локализации последствий пожара туннели разделяют на продольные отсеки длиной не более 150 м. При возникновении пожара автоматически закрываются вентиляционные отверстия. Могут применяться также автоматические устройства пожаротушения.
Прокладку в траншеяхприменяют обычно в случае малой вероятности повреждения кабелей землеройными механизмами, коррозией и смещениями почвы. На кабельную линию отводится полоса шириной 2+b (где b – ширина траншеи, м).
Кабели, проложенные в траншее, защищают сверху от механических повреждений (плитами, глиняным кирпичом или специальным защитным профилем). Ввиду малой защитной способности этих материалов в последнее время вместо них применяют полимерные опознавательные ленты шириной 20 см, окрашенные в предупредительные цвета и снабженные иногда надписями, предупредительными знаками и т.п.
Достоинствами траншейной прокладки считают малую стоимость линий, хорошие условия охлаждения кабеля, что, в частности, позволяет использовать меньшие сечения жил, чем в случае других способов прокладки, малую вероятность распространения аварии одного кабеля на соседние параллельные кабели.
Недостатками этого вида прокладки являются меньшая надежность, неудобство осмотров и значительно больший объем работ при ремонтах и заменах, вследствие чего суммарные затраты за время эксплуатации линии могут оказаться больше, чем в случае других видов прокладки.
При соединении и оконцевании силовых кабелей применяют муфты и заделки, обеспечивающие защиту кабелей от проникновения в них влаги и других вредно действующих веществ из окружающей среды.
Токопроводы и шинопроводы
Токопроводы и шинопроводы предназначены для передачи больших мощностей на небольшие расстояния.
Шинопроводы
Шинопроводами называют линии передачи электроэнергии, проводниками которых служат жесткие шины. Шинопроводы выполняются, как правило, открытыми и представляют собой неизолированные шины на опорных изоляторах. На территории предприятий они могут выполняться закрытыми (с металлическим или изоляционным кожухом). Шины распределительных устройств подстанций не являются линиями электропередачи и поэтому их не называют шинопроводами. Их называют шинами. сборными шинами, секциями шин, системами шин и т.д. Но не шинопроводами. Если шины используются для присоединения электрических аппаратов к сборным шинам. то их называют ошиновкой.
Шины, используемые в шинопроводах и в распределительных устройствах, изготовляют из алюминия и его сплавов. Форма поперечного сечения шин в зависимости от площади сечения, требуемой прочности на изгиб и общей компоновки шинопровода может быть плоской, круглой, трубчатой, коробчатой или более сложной; некоторые примеры приведены на рис.1. При больших токах (порядка 1 кА и выше) применяют также многополосные шины (рис. 2).
а) б) в) г) д) е)
Рис. 1. Примеры профилей шин сечением, мм2
а- 25…500; б- 30…1500; в- 80…800; г- 1000…1600; д- 30…11000; е-800…12000.
50 50
Рис. 2. Некоторые конструкции многополосных шин
Шинопроводы бывают магистральными. распределительными и троллейными. Шинопроводы с большим номинальным током (более 1 кА), ответвления от которых осуществляют в основном при помощи соответствующих вставок, называют магистральными. От них могут ответвляться шинопроводы с меньшим номинальным током (обычно 60…600 А), имеющие большее число ответвлений. Их называют распределительные шинопроводы). Если ответвления от них осуществляют: по всей длине шинопровода при помощи скользящих контактных узлов. то такие шинопроводы называют троллейные шинопроводы.
В шинопроводах НН чаще всего применяют плоские алюминиевые шины; контактные поверхности шин при необходимости могут быть покрыты медью, серебром или сложными многослойными гальваническими покрытиями. В щелевых и троллейных шинопроводах встречаются также медные и биметаллические (алюминиево-медные) шины плоского, квадратного, круглого сечения или специальных профилей. Число шин в трехфазных шинопроводах может быть от трех до пяти.
Для предотвращения случайных механических повреждений и для обеспечения в то же время достаточно хорошей доступности распределительные шинопроводы обычно располагают на высоте 2,5…..3 м от пола с использованием в зависимости от размещения оборудования, строительных особенностей здания и условий цехового транспорта (зон работы кранов и тельферов, габаритов перемещаемых грузов и т.п.) следующих вариантов крепления:
· непосредственное крепление к потолку;
· подвешивание к потолку или фермам при помощи оттяжек или жестких подвесок;
· непосредственное или консольное крепление к стене или колоннам;
· крепление на опоры, прикрепленные к полу.
Основными преимуществами шинопровода перед другими типами линий НН являются следующие:
1. легкая перестановка, замена и изменение длины ответвлений в ходе эксплуатации, что обеспечивает питание приемников при перестановках или замене технологического оборудования, как правило, без перестановки или замены шинопровода;
2. малая стоимость и высокая скорость электромонтажных работ;
3. высокая надежность проводников и изоляции при современных конструкциях шинопроводов;
4. возможность многократного использования секций и других узлов шинопроводов; демонтаж и вторичный монтаж не снижают показателей надежности шинопровода;
По этим причинам шинопроводы стали основным видом линий электрических сетей НН многих цехов промышленных предприятий.
Шинопроводы не могут применяться во взрывоопасных зонах, а также в сложных условиях окружающей среды.
В сетях ВН шинопроводы могут оказаться целесообразными для передачи относительно больших мощностей (при токе более 1 кА) по неразветвленным линиям. Такие шинопроводы обычно называют жесткими или шинными токопроводами.
Токопроводы
Токопроводы предназначены для передачи больших мощностей на небольшие расстояния. При применении на первой ступени электроснабжения глубоких вводов 110-220 кВ токопроводы 6-10 кВ служат для связи между шинами вторичного напряжения ПГВ или между ГПП и заводской ТЭЦ, или между ГПП и РУ-6(10) кВ предприятия, например. НПС. .
Основными достоинствами токопроводов ВН по сравнению с КЛ можно считать (при больших передаваемых мощностях) меньшую стоимость проводников и изоляции, а также меньшую стоимость строительной части, особенно в случае открытых подвесных токопроводов.
Имеются следующие конструктивные исполнения токопроводов:
· Гибкий токопровод, выполненный голыми проводами больших сечений;
· Жесткий токопровод из труб или других профилей, выполненный в виде жесткой балки или из шин различных профилей, закрепленных на подвесных изоляторах в нескольких исполнениях; (в этом случае его называют также шинопровод);
Жесткие токопроводысостоят из пакетов шин, смонтированных на опорных или подвесных изоляторах.
Наиболее рациональны симметричные жесткие токопроводы, имеющие благодаря лучшему токораспределению в фазах примерно в 2-2.5 раза меньшие потери мощности, чем при вертикальном или горизонтальном расположении фаз, и меньшую реактивность. Они компактны и не требуют устройства транспозиции, которая необходима при вертикальном и горизонтальном расположении фаз для устранения несимметрии напряжений. Это значительно упрощает конструкцию токопровода, удешевляет электрическую и строительную часть, облегчает молниезащиту и позволяет осуществить скоростной индустриальный монтаж с помощью заранее заготовленных секций.
При нормальной окружающей среде жесткие токопроводы прокладываются на открытых опорах, при загрезненной среде или при загруженной верхними коммуникациями территории – в закрытых галереях. Может быть также применена прокладка в туннелях и на железобетонных кронштейнах, укрепляемых в наружной стене производственного здания (I и II степени огнестойкости), обслуживаемого этими токопроводами (наиболее дешевый способ), когда это представляется возможным по условиям производства.
Токопроводы на подвесных изоляторах (рис.3).Они несколько надежнее и дешевле токопроводов на опорных изоляторах. Надежность подвесных токопроводов повышается благодаря уменьшению общего числа изоляторов, которые располагаются на расстоянии, равном длине пролета между опорами. Необходимая электродинамическая стойкость при КЗ достигается при помощи междуфазных распорок, расстояние между которыми зависит от тока КЗ в данной установке. Надежность открытых симметричных токопроводов, смонтированных на подвесных изоляторах в загрязненных районах, можно повысить вдвое без значительного удорожания, если применить по два подвесных линейных изолятора (типа ПФГ-6А или ПГС-6А) на фазу, так как при этом суммарная длина пути утечки более чем вдвое превысит нормированную для загрязненных районов при напряжении 10 кВ.
Рис. 3 Симметричные токопроводы на подвесных изоляторах: а – подвеска токопроводов; б – междуфазная распорка.
Комплектные токопроводы. Они изготавливаются на напряжение до 11 кВ, токи 1600 и 2500 А и на мощность КЗ 500 МВ*А. амплитуда предельного тока КЗ составляет 75 кА. Они выполняются из голых алюминиевых шин, размещенных в общем алюминиевом круглом кожухе (немагнитный материал), и монтируются на опорных изоляторах. Комплектный токопровод может быть установлен в пыльной среде, но для работы в среде, содержащей химические активные газы и испарения, а также в пожаро- и взрывоопасных средах он не предназначен.
Гибкие токопроводы, предназначенные для передачи больших мощностей на относительно короткие расстояния при напряжении до 35 кВ, рассматривают как разновидность воздушных линий, отличающихся большим числом (обычно 4….12) проводов в каждой фазе, сильно укороченными пролетами (обычно 20…40) и малой длиной (обычно от нескольких десятков до нескольких сотен метров).
Провода одной фазы гибкого токопровода располагают по периметру круга диаметром 0,2….0,6 м и крепят к кольцевым или многоугольным держателям. Несущими являются обычно два сталеалюминевых провода такого пучка, остальные ненесущие провода могут быть алюминиевыми. Все фазы токопровода подвешивают на подвесных изоляторах обычно в одной горизонтальной плоскости. Типичным примером применения гибких токопроводов является соединение между генераторами и повышающими трансформаторами собственных электростанций предприятий.
Основными преимуществами гибких токопроводов перед жесткими являются возможность применения в 5…10 раз более длинных пролетов между опорами, отсутствие сил, действующих на опорные конструкции от теплового удлинения или сокращения токопровода, меньшие силы между фазами при КЗ. Недостатком являются большие габариты гибкого токопровода.