Провода. Кабели и шины. Электрические сети и системы

• Название: Электрические сети и системы
• Анкор: Провода. Кабели и шины
• Дата: 20.02.2023
• Размер: 0.9 Mb.
• Имя файла: Провода. Кабели и шины.docx
• Тип: Документы; #947464
• страница: 2 из 2

Глава ΙΙ. Кабели
2.1 Классификация кабелей и кабельных сетей по конструктивным признакам
Кабельная промышленность выпускает кабельные изделия практически для всех отраслей народного хозяйства. Кабельные изделия предназначены для передачи и распределения электрической энергии и сигналов связи и информации, выполнения электрических соединений в различных электротехнических устройствах, изготовления обмоток электрических машин, аппаратов и приборов. Среди многих систем классификации кабельных изделий наиболее обоснованной является классификация по назначению, хотя можно классифицировать их и по другим признакам, например по области применения.

Кабельные изделия бывают различного вида:

1. Силовые кабели предназначены для передачи и распределения электрической энергии. Кабели выпускаются с медными и алюминиевыми токопроводящими жилами с изоляцией из бумажных лент, пропитанных маслом или специальными составами, а также с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката, полиэтилена, сшитого полиэтилена, резины. Диапазон переменного напряжения, в котором используются силовые кабели, — от 660 В до 500 кВ. Кабели имеют свинцовые, алюминиевые или пластмассовые оболочки.

2. Кабели связи предназначены для передачи сигналов связи и информации. Кабели имеют медные жилы и бумажную или пластмассовую изоляцию. В качестве пластмасс используются полиэтилен, поливинилхлоридный пластикат, полистирол. Изоляция может быть комбинированной: воздушно-бумажной или воздушно-полиэтиленовой. Кабели имеют свинцовые, алюминиевые, стальные, пластмассовые или металлопластмассовые оболочки. Кабели связи делятся на высокочастотные и низкочастотные. Высокочастотные кабели — это кабели дальней связи, низкочастотные — кабели местной связи (городские телефонные, внутрирайонные и т.п.).

3. Контрольные кабели предназначены для питания приборов, аппаратов и других электротехнических устройств и используются в цепях контроля. Контрольные кабели имеют токопроводящие жилы из меди, биметалла алюминий-медь, алюминия. Изоляция в основном из полиэтилена и поливинилхлоридного пластиката. Используется также резиновая изоляция. Число токопроводящих жил — от 4 до 37, сечения — от 0,75 до 10 мм².

4. Кабели управления используются для целей дистанционного управления и имеют медные жилы. В качестве изоляции используются полиэтилен, поливинилхлоридный пластикат, фторопласт, резина. Число токоведущих жил — от 3 до 108. Все или отдельные токопроводящие жилы могут быть экранированными. Оболочки кабелей — пластмассовые. Поверх оболочки может накладываться панцирная броня из стальных проволок. Кабели управления могут иметь круглую или плоскую форму.

5. Радиочастотные кабели предназначены для передачи высокочастотной энергии между антеннами и различными радиотехническими и электронными устройствами, а также для соединений внутри этих устройств. Выпускаемые кабели в основном имеют коаксиальную конструкцию. Внутренний проводник медный, изоляция из полиэтилена, фторопласта или полувоздушная (пористые пластмассы, шайбы, кордель и т.п.). Поверх изоляции наложены внешний проводник и защитная оболочка из полиэтилена или поливинилхлоридного пластиката.

Кабельные линии, прокладываемые по городским или промышленным территориям, являются закрытыми сооружениями, чаще всего подземными. Вследствие этого они защищены от воздействия ветра и гололёдных нагрузок, но подвержены другим отрицательным внешним воздействиям. В целях защиты от механических повреждений поверх электрической изоляции кабеля накладывается металлическая оболочка, которая имеет защитные покровы.

Кабельная линия (КЛ) как электроустановка состоит из следующих элементов: собственно кабеля (или кабелей), оборудования для соединения и секционирования участков кабеля и присоединения концов кабеля к аппаратуре и к шинам распределительных устройств (кабельная арматура), а также аппаратуры подпитки маслом или газом (для масло - и газонаполненных кабелей). Кабели могут прокладываться не только в земляных траншеях, но и в различных кабельных сооружениях – туннелях, каналах, блоках, шахтах, в кабельных этажах и двойных полах, по эстакадам и в галереях. Кабельная арматура иногда вместе с аппаратурой подпитки может размещаться в кабельных колодцах или камерах.

Кабели различают по следующим признакам: роду металла токопроводящих жил – кабели с алюминиевыми и медными жилами; роду материалов, которыми изолируют токопроводящие жилы – кабели с бумажной, пластмассовой и резиновой изоляцией; роду защиты изоляции жил кабелей от влияния внешней среды – кабели в металлической, пластмассовой и резиновой оболочке; способу защиты от механических повреждений – бронированные и небронированные; количеству жил – одно-,двух-,трех-,четырех- и пятижильные (рис.8).





Рис. 8. Конструкция кабелей:

а — двужильные кабели с круглыми сегментными жилами; б — трехжильные поясной изоляцией и отдельными оболочками; в - четырехжильные с нулевой жилой круглой, секторной или треугольной формы: 1 - токопроводящая жила; 2 - нулевая жила; 3 - изоляция жилы;

4 - экран на жиле; 5 - поясная изоляция; 6 - заполнитель; 7 - экран на изоляции жилы; 8 - оболочка; 9 - бронепокров; 10 - наружный защитный покров.




Каждая конструкция кабелей имеет свои обозначения и марку. Марка кабеля составляется из начальных букв слов, описывающих конструкцию кабеля.




Рис. 9. Прокладка кабелей в траншее:

1 — кабель связи; 2 — кирпич для защиты от механических повреждений; 3—мягкий грунт

для подсыпки; 4 — кабели до 35 кВ; 5— кабели до 10 кВ; б— контрольные кабели



Кабельные линии прокладывают в земляных траншеях, специальных кабельных сооружениях, на эстакадах, в галереях, открыто по стенам зданий и сооружений, в трубах, во внутрицеховых помещениях промышленных предприятий, а также коллекторах — подземных сооружениях, предназначенных для прокладки в них кабелей совместно с линиями связи и другими коммуникациями.

Наиболее дешевый способ канализации электроэнергии — размещение кабелей в траншее (рис. 9). Такой способ не требует большого объема строительных работ и создает хорошие условия для охлаждения кабелей. Недостаток этого способа — возможность механических повреждений кабелей во время различных раскопок, проводимых при эксплуатации сооружений. В траншеях кабели прокладывают на глубине не менее 0,7 м на трассах, не загруженных другими подземными и надземными коммуникациями. В одной траншее размещают не более шести кабелей на напряжение 6—10 кВ или двух кабелей на напряжение 35 кВ. Кроме того, рядом с ними допускается прокладка не более одного пучка из четырех контрольных кабелей.

При пересечении с железнодорожными путями и проездами в стесненных местах, на участках вероятного разлива расплавленного металла и в районах с интенсивными блуждающими токами или грунтами с особой степенью агрессивности применяют прокладку кабелей в блоках.

На территории энергоемких промышленных предприятий при наличии более 20 кабелей, идущих в одном направлении, применяют прокладку в туннелях. Такая прокладка обеспечивает надежную работу кабельных линий, но имеет самую высокую стоимость строительной части.

Кабельные туннели (рис. 10) монтируют из верхних 7 и нижних 8 лотковых элементов различных размеров по высоте Н и ширине В. Закладные детали 9 устанавливают в лотковых элементах для крепления сборных кабельных конструкций 5 и




Рис. 10. Прокладка кабелей в туннеле из сборных лотковых элементов


размещения на их полках 10 контрольных 7, силовых 3 кабелей и соединительных муфт 4. Огнестойкие перегородки 2 предназначены для разделения групп кабелей. В специальной зоне 6 предусматривается устройство освещения.

Подземные туннели вне зданий располагаются так, чтобы верх их перекрытия был заглублен на 0,5 м (на охраняемых территориях не нормируется).



Рис.11.Прокладка кабелей в каналах из сборных лотковых элементов:

1 – основание; 2 – лоток; 3 – закладные детали; 4 – перекрытие; 5 – кабельная конструкция



Кабельные каналы изготовляют из сборных железобетонных лотковых элементов 2 (рис. 11) различной ширины А и высоты Н. Габариты каналов рассчитаны на прокладку кабелей напряжением до 35 кВ сечением жил до 240 мм² включительно с радиусом изгиба кабелей до 1500 мм
2.2 Условия, определяющие выбор кабелей
Трасса кабельной линии может проходить по участкам с различными грунтами и различными условиями окружающей среды. При этом конструкции и сечения кабель следует выбирать по участку с наиболее тяжелыми условиями, если длина участков с более легкими условиями не превышает строительной длины кабеля.

Кабели 6-10 кВ с нормальной и обедненно пропитанной бумажной изоляцией при сечении жилы до 70 мм² имеет строительную длину 450 м, при сечениях 95 и 120 мм² – 400 м и при сечениях 150 мм² и более – 350 м. Кабели этих напряжений с изоляцией, пропитанной с нестекающим составом, при любых сечениях выпускаются в строительных длинах 250 м. Строительные длины кабелей 30-35 кВ составляют 250 м.

При значительной длине отдельных участков трассы с различными условиями прокладки для каждого из них необходимо выбирать соответствующие конструкции и сечения кабелей.

Участки трассы кабельной линии могут также находиться в различных условиях с точки зрения охлаждения кабеля. Если такое положение имеет место, то сечения кабеля должно выбираться по участку трассы с худшими условиями охлаждения, если его длина более 10 м. Для кабельных линий напряжением до 10 кВ прокладываемых в грунте или в воздухе, допускается применение на одной линии кабелей разных сечений, но не более трех. При этом длина наиболее короткого отрезка не должна быть менее 20 м.

Если трасса имеет вертикальные и наклонные участки, то возможность использования кабелей с нормально пропитанной изоляцией ограничивается допустимой для них разностью уровней. Она определяется допустимым повышением гидростатического давления в оболочке, а также необходимостью предотвращения разрушающей изоляцию ионизации в верхних точках при стекании вниз пропитывающего состава. Для кабелей 6 и 10 кВ в алюминиевой оболочке она составляет соответственно 20 и 15 м, в свинцовой оболочке – 15 м. Для кабелей 20 – 35 кВ допустимая разность уровней равна 5 м.

При больших разностях уровней применяются кабели с обедненно пропитанной изоляцией. Для таких кабелей на напряжение 6 кВ с броней из стальных лент допустимая разность уровней составляет 100 м. Разность уровней для кабелей с нестекающей пропиткой, пластмассовой и резиновой изоляцией не ограничивается.

Кабельные линии, прокладываемые в земле или в воде, выполняются обычно бронированными кабелями с внешним покровом, защищающим металлические оболочки от химических воздействий. Если используется небронированный кабель, то он должен обладать необходимой стойкостью к механическим воздействиям при прокладке во всех видах грунтов, при протяжке в блоках и трубах, а также стойкостью по отношению к тепловым и механическим воздействиям при эксплуатационно-ремонтных работах. Если прокладка осуществляется в помещениях с агрессивных средой, то должны применяться кабели, стойкие к воздействию этой среды.

В кабельных сооружениях и производственных помещениях могут прокладываться небронированные кабели при условии отсутствия опасности механических повреждений в эксплуатации. Если же такая опасность существует, то должны применяться бронированные кабели или надежная защита кабелей без брони (коробами, угловой сталью и т.п.).

Возможность возникновения пожара в кабельных сооружения и в производственных помещениях предопределяет требования к прокладываемым в них кабелям не иметь поверх броней (или поверх металлической оболочки небронированных кабелей) защитных покровов из горючих материалов. Металлические оболочки кабелей и металлические поверхности, по которым они прокладываются должны защищаться негорючим антикоррозионным покрытием.

Кабельные линии, сооружаемые на территории электростанций и подстанций, рекомендуется выполнять кабелями с броней из стальных лент и с негорючим защитным покрытием. Для линии, прокладываемых в блоках и трубах, как правило, используются небронированные кабели. Однако, учитывая значительные усилия при затягивании кабеля в блоки или трубы они должны иметь усиленную оболочку. Если лишь участок кабельных линии приложенных в блоках или трубах, то при длине этого участка не более 50 м допускается применение бронированных кабелей, но без наружного покрова из кабельной пряжи.

Глава ΙΙΙ. Шины
Устройство для канализации электроэнергии, состоящее из голых или изолированных шин, изоляторов, соединительных, защитных и опорных конструкций, называют шинопроводом. Они распространены в установках напряжением до 1000 В. Шины электротехнического назначения выпускаются медными и алюминиевыми. Медные шины (ГОСТ 434-78) применяются в тех случаях, когда используется их повышенная гибкость, в коррозионных условиях и т.д. Марки медных шин: ШММ — шины мягкие медные, ШМТ — шины медные твердые, ШМТВ — шины медные твердые из бескислородной меди. Обозначения размеров шин такие же, как и для прямоугольной проволоки: а — меньшая сторона (толщина), b — большая сторона (ширина). Номинальный размер шин по стороне а составляет от 4 до 30, по стороне b — от 16 до 120 мм. Минимальное сечение выпускаемых медных шин 180, максимальное — 1500 мм². Предельные отклонения размеров шин по сторонам а и b находятся в пределах ±0,02-^-0,35 мм в зависимости от размеров шин.

Шинопроводы могут быть открытыми и защищенными от воздействий окружающей среды.

Открытые шинопроводы представляют собой неизолированные шины, прокладываемые на изоляторах по опорным конструкциям на высоте не менее 3,5 м от пола и 2,5 м от настилов кранов.

Защищенные магистральные и распределительные шинопроводы по сравнению с открытыми обладают следующими преимуществами: они имеют высокую заводскую готовность, небольшие габариты, ремонтопригодны, обеспечивают повышенную надежность при эксплуатации (рис. 12).




Рис. 12 Шинопроводы:

а- магистральный серии ШМА;

б - кабель, используемый в качестве шиноп ровода;

в - распределительный серии ШРА;

г - магистральный постоянного тока серии ШМАД;

д- осветительный серии ШОС;

е- троллейный серии ШТМ



Удельное электрическое сопротивление шин постоянному току не должно превышать 0,0282 мкОм • м.

Предел прочности при растяжении шин составляет для сечений до 500 мм не менее 118 МПа, для сечений свыше 500 мм — не менее 113 МПа. Относительное удлинение должно быть соответственно не менее 5 и 6%. Срок службы алюминиевых неизолированных шин установлен равным 25 годам.

Прессованные шины прямоугольного сечения электротехнического назначения выпускаются из алюминия и алюминиевого сплава в соответствии с ГОСТ 15176-89. Сечение шин от 0,29 до 359 см², ширина от 10 до 500 мм, толщина от 3 до 110 мм.

Шины по состоянию материала изготовляются без термической обработки (горячепрессованными), закаленными и естественно состаренными, не полностью закаленными и искусственно состаренными.

Удельное электрическое сопротивление шин постоянному току при температуре 20 °С должно быть не более 0,0290 мкОм•м для шин из алюминия марок АДО, АДОО, А7, А6, А5, А5Е; не более 0,0310 мкОм•м для горячепрессованных шин из алюминиевых сплавов марок АД 31 и АД 31Е; не более 0,0350 мкОм•м для шин из алюминиевых сплавов марок АД 31 и АД 31Е в закаленном и естественно состаренном состоянии; не более 0,0325 мкОм•м для шин из алюминиевых сплавов марок АД 31 и АД 31Е в закаленном и искусственно состаренном состоянии и не более 0,0330 мкОм•м для шин из алюминиевого сплава марки АД 31 в не полностью закаленном и искусственно состаренном состоянии.

Прессованные алюминиевые шины поставляются в кусках или бухтах. Если шины изготовляются мерной длиной, то эта длина составляет от 3 до 10 м в зависимости от сечения шин.

Магистральный шинопровод состоит из двух боковин двутаврового сечения, верхней и нижней перфорированных стальных крышек. Боковины, как и шины шинопровода, выполнены из сплава АД31Т1. Такой кожух является жестким и несущим. Боковины используют в качестве нулевого провода.

Шинопроводы горизонтально прокладывают по напольным стойкам, по стенам и колоннам на кронштейнах, по строительным фермам и на тросах.

Распределительные шинопроводы прокладывают по возможности без поворота, на одном уровне, максимально приближая их к электроприемникам. В то же время шинопроводы располагают в производственных помещениях так, чтобы они не создавали препятствий для перемещений людей и транспорта. Исходя из этих соображений, принята высота стойки 2,5 м. В настоящее время стали применять стойки высотой 0,5—1,0 м, если шинопроводы на них не препятствуют движению. Спуски от шинопровода выполняют в ответвительных коробках, которые присоединяют к шинам через штепсельные окна. Спуски защищают стальными трубами, металлорукавами или другими конструкциями.

Вводные коробки монтируют в любом из стыков секций или на концах шинопровода. Ввод труб в коробку производят сверху или снизу через съемные крышки.

На конструктивной основе шинопровода ШРА73 выполнен шинопровод для вертикальной прокладки ШРА73В. По условиям нагрева при вертикальной прокладке шин их номинальный ток должен быть снижен на 10—12%. Осветительные шинопроводы предназначены для групповых четырехпроводных линий в сетях 380/220 В с нулевым проводом. В качестве проводников используют медные изолированные провода (ШОС67), алюминиевые шины, плакированные медью (ШОС73А), и медные шины (ШОС73). Шинопровод крепят на стенах, колоннах, фермах, перекрытиях, стойках. Часто в качестве несущих конструкций используют распределительные шинопроводы или специальные несущие трубки.

Светильники подвешивают к несущим конструкциям или непосредственно к осветительным шинопроводам. При этом общая нагрузка на 1 м шинопровода ШОС73 при максимальном пролете 3 м должна составлять не более 20 кг, а для ШОС67 при максимальном пролете 2м — 12 кг.

Глава IV. Организация и функции эксплуатации
Эксплуатация кабельных электрических сетей и кабельных линий осуществляются на основе действующих правил и инструкций, к числу которых относятся «Правила устройства электроустановок», «Правила технической эксплуатации электрических станции и сетей», а также правила техники безопасности, охраны электрических сетей, производства работ и другие директивные материалы. Система технической документации по ведению эксплуатации кабельных сетей включает в себя исполнительные чертежи на линии и другие специальные кабельные сооружения, паспорта кабельных линий, колодцев и кабельных вводов и т.п. Диспетчерский пункт кабельной сети оснащается щитом с мнемоническим изображением на нём схемы электрических соединений всех кабельных линий.

В состав работ по техническому обслуживанию электропроводов, кабелей и шин входят контроль теплового режима работы кабелей, их фактических нагрузок и перегрузок, обходы и осмотры проводов и сооружений, надзор за прокладкой и монтажом новых проводов, определение мест повреждений и текущий ремонт, измерение блуждающих токов и т.п.
Список использованных источников
1.Зуев Э.Н.Основы техники подземной передачи электроэнергии: Учеб. пособие для вузов. -М.: Энергоатомиздат, 1999.-256с.: ил. (стр.32-41).

2. Электротехнический справочник: В 4т.Т.2.

Электротехнические изделия и устройства/Под общ. ред. профессоров МЭИ В.Г.Герасимова и др. (гл. ред.И.Н.Орлов) - 8-е изд., испр. и дип. - М.: Издательство МЭи, 2001. - 518 с.(стр. 5-13).

3. Сибикин Ю.Д. Техническое обслуживание, ремонт электрооборудования и сетей промышленных предприятий: Учеб. для нач. проф. образования: Учеб. пособие для сред. Проф. Образования / Ю.Д.Сибикин, М.Ю.Сибикин.- М.: Издательский центр «Академия», 2003. – 432 с. (стр. 150-189).