Прогрев кабеля в зимнее время

Цель:

1. Закрепить теоретические знания о прокладке кабелей при низких температурах.

Теоретическая часть.

В соответствии с требованиями СНиП 3.05.06-85 «Электротехнические устройства» прокладка кабелей в холодное время года без предварительного подогрева допускается только в тех случаях, когда температура воздуха в течение 24 ч. до начала работ не снижалась, хотя бы временно, ниже:

0°С – для силовых бронированных и небронированных кабелей с бумажной изоляцией (вязкой, нестекающей и обедненно пропитанной) в свинцовой или алюминиевой оболочке;

минус 5°С – для маслонаполненных кабелей низкого и высокого давления;

минус 7°С – для контрольных и силовых кабелей напряжением до 35 кВ с пластмассовой или резиновой изоляцией и оболочкой с волокнистыми материалами в защитном покрове, а также с броней из стальных лент или проволоки;

минус 15°С – для контрольных и силовых кабелей напряжением до 10 кВ с поливинилхлоридной или резиновой изоляцией и оболочкой без волокнистых материалов в защитном покрове, а также с броней из профилированной стальной оцинкованной ленты;

минус 20°С – для небронированных контрольных и силовых кабелей с полиэтиленовой изоляцией и оболочкой без волокнистых материалов в защитном покрове, а также с резиновой изоляцией в свинцовой оболочке.

Кратковременные в течение 2-3 часов понижения температуры (ночные заморозки) не должны приниматься во внимание при условии положительной температуры в предыдущий период времени.

При температуре воздуха ниже указанной, кабели должны предварительно подогреваться и укладываться в следующие сроки:

не более 1 ч. от 0 до минус 10°С;

не более 40 мин. от минус 10 до минус 20°С;

не более 30 мин . от минус 20°С и ниже.

При температуре окружающего воздуха ниже минус 40°С прокладка кабелей не допускается.

Необходимость прогрева обуславливается тем, что при отрицательной температуре маслоканифольный состав, которым пропитана бумажная изоляция кабеля, застывает, теряет свою вязкость и смазывающую способность. Застывшая масса склеивает слои лент бумажной изоляции, в результате чего при изгибе кабеля в процессе прокладки происходит разрыв бумажных лент, что ведет к снижению электрической прочности изоляции и пробою ее в процессе эксплуатации.

Прогрев кабелей с пластмассовой или резиновой изоляцией или оболочками необходимо выполнять для предупреждения растрескивания пластмассы и резины в процессе прокладки, что также может привести к выходу кабеля из строя.

Прогрев кабеля производится на барабане, с которого предварительно удаляется обшивка. Существующие способы прогрева кабелей, их преимущества и недостатки, а также рекомендуемая область применения приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Способы прогрева кабелей

Способ прогрева	Преимущества	Недостатки	Рекомендуемая область применения
Электрическим трехфазным током при теплоизоляции барабанов войлочно-брезентовым капотом	Равномерный и достаточный прогрев по всему сечению. Возможность одновременного прогрева нескольких барабанов в короткое время	Во всех случаях монтажа и особенно протяженных линий при низкой температуре воздуха
То же однофазным или постоянным током с бифилярным соединением двух жил с параллельным подключением к одной из них третьей жилы	Неравномерный, но достаточный прогрев кабеля	Более длительное время прогрева, неравномерность прогрева изоляции отдельных жил	Во всех случаях при невозможности применения первого способа
Внутри помещений с температурой до 40°С	Не требует специального оборудования	Незначительность температуры прогрева и большая продолжительность его, ограниченная область применения	При наличии обогреваемых помещений вблизи места прокладки. Температуры наружного воздуха не ниже –20°С и длине линий не более одной-двух строительных длин кабеля
В тепляке или палатке с батареей парового отопления, печами или с обогревом воздуходувкой (при температуре до 40°С)	Повышенная пожарная опасность в случае применения угольных и подобных печей, значительная продолжительность и малая производительность	Для протяженных одиночных линий в случае невозможности прогрева электрическим током

Наиболее совершенным методом прогрева кабеля на барабанах является прогрев переменным электрическим током. В качестве источника тока могут быть применены сварочные трансформаторы или специальный трехфазный трансформатор типа ТСПК-20А для прогрева кабеля.

Трансформатор ТСПК-20А предназначен для прогрева трехфазным током кабелей длиной до 600 м и сечением до 185 мм 2 перед их прокладкой в зимних условиях.

Трехфазный понижающий трансформатор ТСПК-20А имеет мощность 20 кВА и дает возможность получения ряда напряжений в пределах от 10 до 100 В, необходимых для прогрева кабелей.

Первичная обмотка трансформатора выведена к шести зажимам и в зависимости от способа соединения (в «звезду» или «треугольник») может включаться в сеть с напряжением 380 или 220 В.

Вторичная обмотка имеет в каждой фазе по 6 пронумерованных отводов, от которых можно получить следующие напряжения холостого хода (таблица 2).

Таблица 2 – Напряжение холостого тока и максимальный ток вторичной обмотки трансформатора ТСПК-20А

Номер отвода
Напряжение холостого хода, В	12,6	25,3	38,0	50,6	76,0	101,3
Максимальный ток, А

Подключая перекидную перемычку «звезда» к тем или иным отводам вторичной обмотки, можно получить такую силу тока, которая необходима для прогрева кабелей различной длины и сечения. Три выводные шины вторичной обмотки соединяются с жилами прогреваемого кабеля. Электрическая схема трансформатора и подключения кабеля показана на рисунке 1.

При помощи трансформатора ТСПК-20А можно в течение 2-4 часов произвести одновременно нагревание всех трех жил кабеля до необходимой температуры.

Прогреву подвергается вся изоляция кабеля, начиная с внутренних ее слоев. При этом происходит уменьшение вязкости массы, которой пропитана изоляция кабеля.

Барабан с кабелем, подлежащим прогреву, следует поместить в утепленную палатку, расположенную вблизи места прокладки кабеля.

При этом подлежащий прогреву барабан с кабелем устанавливают на домкраты, козлы или специальную тележку с таким расчетом, чтобы по окончании прогрева кабель можно было размотать и уложить в течение времени установленного СНиП-3-05-06-85.

Нагретый кабель интенсивно впитывает влагу из воздуха, поэтому концы прогреваемого кабеля должны герметически заделываться. У конца кабеля, выведенного через щеку барабана, все три жилы после разделки закорачивают и напаивают свинцовый колпачок. Жилы второго конца кабеля разделывают, заключают в воронку и подключают их к выводным шинам вторичной обмотки трансформатора.

Необходимую для прогрева кабеля величину напряжения рекомендуется подбирать по таблице 3. В этой же таблице указаны время прогрева кабеля, сила тока и температура, до которой должна быть прогрета броня кабеля. Сила тока, потребляемого для нагрева кабеля, контролируется при помощи электроизмерительных клещей. Температура наружного покрова измеряется термометром, нижний конец которого приводится в плотное соприкосновение с наружным джутом одного из средних верхних витков кабеля на барабане. Место соприкосновения термометра с джутом утепляется снаружи войлоком.

Таблица 3 – Прогревание трехжильных кабелей на барабанах для прокладки при температуре воздуха ниже + 5°С

Сечение жил кабеля, мм 2	Максимально допустимый ток для прогрева, А	Необходимое время прогрева в минутах при температуре окружающего воздуха, °С	Необходимое напряжение на зажимах трансформатора при длине кабеля
–10	–20
3х10
3х16
3х25

3х35 3х50 3х70 3х95 3х120 3х150 3х185

Примечание: Кабель следует держать под током до тех пор, пока температура наружной джутовой оплетки не достигнет 20°С при температуре прокладки не ниже
–10°С и 30°С при температуре прокладки не ниже –20°С.

Практическое занятие №19

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

В современном мире строительство различных объектов и попутный монтаж линий электроснабжения ведутся круглогодично. Если летом погодные условия не препятствуют прокладке кабельных сетей, то зимой монтажные работы требуют специального подхода.

Монтаж кабеля зимой сложен по причине низких температур. На морозе в местах изгиба проводов на пластиковых материалах оболочки и изоляции могут появиться трещины и разрывы. Разрушенные места несут потенциальную опасность, так как являются источником тока утечки и повышают вероятность короткого замыкания. В лучшем случае проблема приводит к энергетическим потерям и ускоренному износу электрической линии, в худшем — к пожарам, взрывам и человеческим жертвам.

Современные производители постоянно совершенствуют кабельно-проводниковую продукцию, в том числе, в плане морозостойких свойств. Например, некоторые силовые кабели в холодостойком исполнении от поставщика МТД «Энергорегионкомплект» можно монтировать в диапазоне до -30 °C без предварительного прогрева.

Если температурные режимы не соответствуют параметрам, указанным в СНиП для определенного кабеля, прокладка в зимнее время выполняется только после прогрева. Эта процедура увеличивает эластичность материала изоляции и оболочки, существенно снижает риск повреждений.

Особенности прогрева кабеля

Чтобы придать проводам гибкость, используется три метода прогрева:

1. теплое помещение или передвижной вагончик;
2. палатка с тепловыми пушками;
3. трансформатор.

В помещении, вагончике или палатке барабан с кабелем прогревается в течение 18–72 часов. При отсутствии теплого помещения и в случае необходимости срочного монтажа используется трансформатор. Процедура выполняется прямо на месте прокладки — при подаче тока оболочка кабеля прогревается до +20 до +30 °C — в зависимости от уличной температуры и требуемой гибкости.

При любом способе прогрева концы кабеля герметизируются, чтобы исключить проникновение конденсата. Чаще всего для этих целей используются специальные концевые муфты.

Правила прокладки кабеля в земле зимой

Прогрев кабеля выполняется после подготовки трассы и ее проверки на соответствие проекту, так как работы по прокладке линий в зимний период имеют строго регламентированные сроки. Монтаж прогретого кабеля должен быть выполнен в следующие временные промежутки:

• 60 минут — от 0 до -10 °C;
• 40 минут — от -10 до -20 °C;
• 30 минут — при -20 °C и ниже.

Кабель, подвергшийся прогреванию не должен при прокладке подвергаться изгибу радиусом меньше допустимого.

Сразу после укладки кабеля, он должен быть засыпан первым слоем рассыпчатого грунта. Затем после охлаждения кабеля можно окончательно засыпать и уплотнять траншею.

Морозостойкий кабель как альтернатива прогреву

В ассортименте каждого крупного поставщика имеется кабельно-проводниковая продукция в холодостойком исполнении (маркировка ХЛ). Кабель для низких температур сохраняет целостность даже при экстремальных морозах — за счет модифицированной изоляции и оболочки. К основным достоинствам таких изделий относятся:

• широкий диапазон эксплуатационных температур — от +50 до -60°C;
• прокладка без предварительного прогрева при морозах до -30°C.

В каталоге можно выбрать кабели разных марок, которые при соблюдении правил монтажа, позволят создать надежную и долговечную кабельную линию даже в зимний период.

• прогрев кабеля электрическим током (однофазным или трехфазным)
• прогрев в теплом помещении или сооруженном тепляке

Рассмотрим первый способ — прогрев кабеля электрическим током

Как прогреть кабель электрическим током?

Прогрев кабеля до 35 кВ осуществляется трехфазным током от прогревочного трансформатора или однофазным, например, от сварочного. Достаточно мощности трансформатора в 15-25 ква. При использовании однофазного тока одна из жил будет нагреваться больше, чем остальные, что может послужить причиной повреждения изоляции этой жилы. В целом механизм прогрева при трехфазном источнике следующий: все жилы одного конца кабеля подсоединяют к трансформатору, а все жилы второго конца соединяют между собой, тем самым получая замкнутую электрическую цепь.

Как определить ток нагрева кабеля?

При прогреве кабеля электрическим током необходимо правильно определить величину тока, напряжение и время нужное для прогрева.

Ток для нагрева кабеля определяется по длительно допустимо токовой нагрузке (см. справочные данные) с учетом температурного коэффициента (К), определяемого по формуле:

Т_н — длительно допустимая температура токопроводящих жил,

Т_ф — уличная температура при прокладке кабеля.

Длительно допустимая температура нагрева жил кабеля представлена в табл. 1

Длительно допустимая температура нагрева жил кабеля

Вид изоляции кабеля	Длительно допустимая температура нагрева жил, C
Поливинилхлоридный пластикат	70
Полиэтилен	70
Вулканизированный полиэтилен	90

Также можно воспользоваться готовой таблицей величины тока, напряжения и времени для прогрева кабеля.(Табл.2)

Допустимый ток для прогрева кабеля

Также при прогреве кабеля током необходимо наблюдать за температурой прогрева между верхними витками кабеля. Прогрев током можно закончить, когда витки прогреются до 20-30 С.

Прогретый кабель необходимо уложить в течение 30-60 минут в зависимости от температуры воздуха.