Особенности прокладки высоковольтных кабелей с XLPE изоляцией

Основная задача, стоящая перед специалистами по прокладке кабеля с XLPE изоляцией - организовать прокладку таким образом, чтобы свести к минимуму воздействие на кабель нагрузок, возникающих во время прокладки.

 

Во время прокладки, на кабель действуют силы, направленные как по оси кабеля, так и перпендикулярно ей (рис. 1, 2).

Рис.1                                                       Рис.2

Как видно из рисунков 1 и 2, повороты трассы требуют особого внимания. При прохождении поворотов не только возрастает усилие тяжения, но и появляются значительные радиальные нагрузки. Регистратор усилий тяжения, установленный на лебёдке, регистрирует и записывает только силы, действующие по оси кабеля, оценить величину радиальных сил возможно только проведя математический расчёт всей кабельной трассы.

При превышении допустимых радиальных нагрузок на кабель с XLPE изоляцией происходит необратимая деформация элементов конструкции кабеля и, как следствие, выход кабеля из строя. В отличии от XLPE кабелей, кабели с БПИ выдерживают значительно большие радиальные нагрузки и имеют свойство возвращаться в исходное положение после снятия нагрузки, приведшей к относительно небольшой деформации кабеля.

Рассмотрим конкретный пример.

Дана кабельная трасса (рис.3), трасса подготовлена и принята, перепадов высот нет.

Кабель: XDRCU-ALT 220/127 кВ, m = 15 кг/м, d = 0.1 м Допустимое усилие тяжения F = 31 кН.

Выбор места установки барабана с кабелем и лебёдки.

Для определения места установки барабана     необходимо произвести грубый расчёт усилий тяжения, этого достаточно.

В нашем случае получаем: барабан в точке А: F = 41 кН, барабан в точке Б: F = 33 кН.

В зависимости от конфигурации трассы, тяговые усилия при различной установке барабана могут различаться в 2 и более раза.

Расчёт усилий тяжения по участкам трассы. Определение радиальных нагрузок.

Произведём расчёт трассы с различной расстановкой оборудования для прокладки:

Вариант а: Барабан подвешен на оси, линейные ролики установлены на таком расстоянии, что бы кабель не задевал землю или элементы конструкции при протяжке.

Угловые ролики установлены так, чтобы обеспечить геометрическое прохождение поворотов.

Вариант б: барабан установлен на специальной кабельной оси, линейные и угловые ролики установлены так, чтобы обеспечить не только геометрическую проходимость, но и минимальное значение коэффициента трения. Для снижения радиальных нагрузок в поворотах, установлены кабельные толкатели.

Результаты расчёта:

Сравнивая результаты, мы видим, что при грамотном размещении и применении специального оборудования можно значительно снизить как тяговое усилие, так и радиальные нагрузки.

Установка барабана с кабелем.

Для установки барабана необходимо использовать специальную кабельную ось, на концах которой расположены подшипники. С помощью конусов ось центрируется и закрепляется в центре барабана, образуя единую систему «барабан-ось».

Домкраты поднимают барабан с кабелем за ось в месте расположения подшипников. При размотке кабеля барабан вместе с осью вращается на подшипниках, что позволяет существенно снизить начальное тяговое усилие и обеспечить лёгкость в работе с барабаном.

Установка линейных роликов.

Тяговое усилие на прямолинейном участке определяется по формуле:

Процесс протяжки кабеля – это процесс борьбы с трением, и линейные ролики могут здесь существенно помочь.

Коэффициент трения μ зависит от расстояния между роликами (рис. 4)

Основными задачами линейных роликов являются:

- Уменьшение трения на линейных участках трассы, а значит и уменьшение тягового усилия.

- Недопущение задевания кабелем земли или элементов конструкции.

Установка угловых роликов.

Прохождение поворотов — это наибольшее испытание для кабеля.

Тяговое усилие в повороте рассчитывается по формуле

Как видно из формулы, тяговое усилие находится в степенной зависимости от коэффициента трения.

Радиальное давление рассчитывается по формуле:

Исходя из величины радиальной нагрузки, определяется необходимое количество угловых роликов.

Правильное размещение угловых роликов (рис. 1, 2) снижает коэффициент трения μ и равномерно распределяет радиальную нагрузку по всем роликам, обеспечивая кабелю лёгкое прохождение поворотов.

Кабельный толкатель.

Если кабельная трасса имеет сложную конфигурацию и протяжка кабеля с помощью одной лишь лебёдки невозможна, ввиду превышения допустимых радиальных и линейных нагрузок, необходимо использовать лебёдку в паре с одним или несколькими толкателями.

Кабельный толкатель имеет гидравлический привод и подталкивает проходящий через него кабель с силой 500 кг (5 кН).

Кабельный толкатель устанавливается за 10-15 метров до поворота, снижая величину тягового усилия, а значит и радиальное давление в повороте. Эффект от его действия распространяется и на следующие участки трассы существенно разгружая их.

Применение кабельных толкателей в комбинации с лебёдкой позволяет сделать прохождение любой, даже самой сложной трассы лёгкой и безопасной для кабеля.