Колодец транспозиции что это

Обновлено: 07.07.2024

КОЛОДЦЫ ТРАНСПОЗИЦИИ ЭКРАНОВ КЛ 6–500 кВ
Заземляющие устройства

Вопрос о выборе сопротивления ЗУ назрел давно. В российской НТД отсутствуют точные указания, а сложившаяся практика ведет к необоснованному увеличению стоимости строительства КЛ.

В своей статье А. Косоруков и К. Зайцева правильно отметили, что роль ЗУ сводится к обеспечению безопасности и координации изоляции. Насчет координации изоляции можно сказать, что слабым элементом здесь является ОПН, а согласно [1], по условиям работы ОПН при следовании правилу «100 В» сопротивление ЗУ должно быть не более 10–20 Ом.

Вопрос о допустимом уровне напряжения на разомкнутом конце остается открытым. Ведь если считать, что не принимаются меры по защите от косвенного прикосновения, то значение напряжения должно быть не более 50 В (п. 1.7.53 ПУЭ). А если считать, что необходимые меры принимаются, то уровень напряжения должен быть рассчитан по уровню напряжения прикосновения и соответственно напряжение на разомкнутом конце может быть намного выше 100 В. Однако думаю, что данный вопрос можно оставить в покое до решения более насущных проблем, а именно проблем безопасности.

Как подчеркнули авторы обсуждаемого материала, всё, что связано с электробезопасностью и заземлением, попадает в сферу деятельности Ростехнадзора, который на мое обращение по данному вопросу ответил: «Согласно Правилам устройства электроустановок (седьмое издание, далее – ПУЭ) при проектировании кабельных линий расчет заземляющего устройства коробок транспозиции экранов кабелей выполняется на нормальный режим работы кабеля. Для защиты на время аварийного режима, когда напряжение внутри коробки увеличивается, при проектировании должны быть предусмотрены мероприятия по защите от косвенного прикосновения (п. 1.7.51 ПУЭ).

При проектировании электроустановок напряжением до 1 кВ для дополнительной защиты от прямого прикосновения следует применять устройства защитного отключения (УЗО) с номинальным отключающим дифференциальным током не более 30 мА (п. 1.7.50 ПУЭ)».

Отбрасывая не вполне ясный момент с установкой УЗО, можно определить, что необходимо выполнить защиту от прямого и косвенного прикосновения.

От прямого прикосновения в настоящее время защищены все применяемые на практике устройства транспозиции и заземления экранов.

ЗАЩИТА ОТ КОСВЕННОГО ПРИКОСНОВЕНИЯ

Итак, вопрос, вызывающий споры, возникает вокруг трактования мер по защите от косвенного прикосновения.

Одна из обязательных мер по обеспечению защиты от косвенного прикосновения – это заземление экранов кабелей и металлических конструкций (ящиков, креплений ящиков). Однако в НТД не прописано, как именно нужно выполнять заземление.

• при транспозиции экранов (обычно выполняется в отдельном колодце из железобетона, в специальных коробках (ящиках) транспозиции, через ОПН);
• при заземлении экранов на подстанции (выполняется наглухо или через ОПН);
• при заземлении экранов на трассе (обычно выполняется в отдельном колодце из железобетона, в специальных коробках (ящиках) заземления, наглухо или через ОПН);
• при заземлении экранов на опоре ВЛ (выполняется наглухо к ЗУ или через специальные коробки (ящики) заземления наглухо).

При этом кабельные линии бывают разного напряжения (6–500 кВ), и ряд правил, легко применимых к линиям одних классов напряжения, совершенно не подходит линиям других классов напряжения. Поэтому рассмотрим только КЛ 110–500 кВ как линии с одинаковыми требованиями к ЗУ.

Для КЛ напряжением 110–500 кВ размещение переходного пункта на опоре – достаточно затратное мероприятие и стоимость ЗУ в целом не сильно сказывается на стоимости КЛ. Поэтому предлагается для переходных пунктов делать ЗУ с сопротивлением не более 0,5 Ом, выполнять мероприятия по выравниванию потенциалов, осуществлять покрытие площадки под опорой щебнем и делать ограждение переходной опоры.

Все эти мероприятия направлены не только на повышение безопасности заземления экранов, но в первую очередь на безопасность всей конструкции, как с точки зрения электробезопасности, так и с точки зрения акцентирования внимания граждан на опасности об ъекта и снижения возможных вандальных действий.

Для объектов, расположенных на ПС, эта проблема в общем отсутствует, так как ПС должна быть заземлена с сопротивлением ЗУ не более 0,5 Ом по умолчанию и должны быть выполнены мероприятия по выравниванию потенциалов.

РАСЧЕТНЫЕ СЛУЧАИ

1. Нормальный режим работы. Если использовать правило «100 В», то согласно п. 1.7.101 ПУЭ сопротивление ЗУ должно быть не более 8 Ом. При этом опыт эксплуатации многочисленных ТП, расположенных в густонаселённых городских массивах, показывает на допустимый уровень всех параметров, в том числе и напряжения прикосновения, и шагового напряжения. Авторы двух предыдущих материалов приходят к таким же выводам.
2. Аварийный режим. В аварийном режиме на разомкнутом конце экрана (ОПН) наводится напряжение. Уровень этого напряжения ограничивается электрической прочностью внешней изоляции кабеля и муфты. А это минимум 10 кВ. Однако, руководствуясь п. 1.7.89 ПУЭ, ограничим допустимое напряжение уровнем не более 5 кВ, для того чтобы не выполнять меры по предотвращению выноса опасных потенциалов за пределы электроустановки. В аварийном режиме с глухозаземленным концом экрана опасность представляют токи КЗ, стекающие с экрана по ЗУ.

Помимо выполнения защитного заземления для защиты персонала, обслуживающего колодцы с ящиками заземле- ния и транспозиции, следует выполнить выравнивание потенциалов внутри железобетонных колодцев либо использо- вать пластиковые колодцы для транспозиции экранов кабелей, а также коробки транспозиции с корпусом из стеклопластика.

Использование полимерных колодцев транспозиции и стеклопластиковых коробок транспозиции полностью исключает риск случайного прикосновения к токоведущим частям (при закрытых местах подключения ЗУ к коробке) и позволяет более безопасно проводить обслуживание электрооборудования при установке в одном колодце двух или более коробок заземления. Еще одно преимущество пластиковых колодцев – полная гидроизоляция.

Кроме того, при использовании пластиковых колодцев исключается возможность появления напряжения прикосновения для людей, находящихся снаружи колодца на поверхности земли.

С колодцем, выполненным из железобетона, ситуация в плане безопасности сложнее. Несмотря на выполнение гидроизоляции, зачастую колодцы находятся в подтопленном, а иногда и в затопленном состоянии. Для защиты в таких колодцах несомненно требуется расчет напряжения прикосновения.

При этом отвергаемые расчеты шагового напряжения, которое трудно поддается определению расчетным способом, по-настоящему важны. При использовании и изолированных колодцев, и железобетонных колодцев ток, стекающий с ЗУ, будет создавать перепад напряжения, который может привести к появлению электротравм. Конечно, размещение колодцев под асфальтированными дорогами снимает эту проблему, но не всегда удается разместить колодец в «теле» дороги. А выполнять щебенение газонов как минимум странно и требует обоснования.

ВЫВОДЫ

1. При заземлении экранов на переходных опорах ЛЭП необходимо делать ЗУ с сопротивлением не более 0,5 Ом, выполнять выравнивание потенциалов, щебенение площадки под опорой и устанавливать ограждение вокруг опоры.
2. При заземлении экранов на ПС следует выполнять присоединение к ЗУ ПС с сопротивлением не более 0,5 Ом.
3. При заземлении вокруг колодца нужно выполнять замкнутый контур заземлителя на расстоянии 1 м от границ колодца.

Для окончательной выработки решений, касающихся напряжения прикосновения и шагового напряжения при заземлении экранов, необходимо провести натурные испытания на действующих КЛ в нормальных режимах и экспериментальные исследования в лабораторных условиях на токи КЗ. Математическое моделирование методом конечных элементов может значительно снизить количество требующихся экспериментов, но в любом случае необходимы экспериментальные подтверждения.

Следует также проанализировать требования к ЗУ экранов для напряжений 6–35 кВ, так как себестоимость таких линий более чувствительна к дополнительным затратам, спектр видов заземления нейтрали трансформаторов шире, а массовость применения таких КЛ требует более детального подхода.

ЛИТЕРАТУРА

Кабельные колодцы свзи полимерные (пластиковые)

Колодцы ПРОТЕКТОРФЛЕКС® ПКЭТ-1500 — это герметичные полимерные колодцы, предназначенные для размещения коробок транспозиции высоковольтных кабельных линии (КЛ) классов напряжения до 500 кВ.
ТУ 2291-001-34311042-2015

Одобрены Министерством строительства РФ

Внесены Министерством строительства РФ в Государственные сметные нормативы, Федеральные сметные цены на материалы, применяемые в строительстве.
Приказ № 899/пр от 11 декабря 2015 года.

Срок службы колодца более 50 лет.

Какую проблему решают кабельные колодцы?

На сегодняшний день зачастую для размещения узлов транспозиции экранов кабелей применяются традиционные железобетонные колодцы, которые при размещении ниже уровня грунтовых вод интенсивно наполняются водой. Это приводит к проникновению влаги в коробки транспозиции и как следствие нарушению схемы соединения экранов и увеличению электрических потерь КЛ.

Колодцы ПротекторФлекс® ПКЭТ надежно защищают узел транспозиции экранов от проникновения влаги и воздействия факторов агрессивной среды. Более того, герметичная конструкция колодца позволяет избежать предварительной откачки воды из колодца, обеспечивая условия для оперативного проведения обслуживания электрооборудования, размещенного в колодце.

Реализованные проекты

Описание

Схема транспозиции экранов кабелей

При строительстве кабельных линий используют однофазные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена. Кабели имеют в своей конструкции медные экраны, требующие транспозиции, которая выполняется в электромонтажных коробках, размещаемых в специальных колодцах (кабельный колодец связи пластиковый).

Для обеспечения надежной работы транспозиции колодцы должны обладать рядом важных технических характеристик, таких как герметичность и стойкость к воздействию агрессивных сред.

Для организации транспозиции кабельная линия делится на кратное трем число участков примерно равной длины. В местах сопряжения участков устанавливаются специальные соединительные муфты с выводами экранов наружу, называемые транспозиционными муфтами (МТ).

Экраны кабеля выводятся из МТ при помощи провода полиэтиленового соединительного (ППС) и заходят в коробки транспозиции (КТ-ОПН), в которых установлены ограничители перенапряжений (ОПН) для защиты оболочки кабеля от импульсных перенапряжений. По концам кабельной линии экраны выводятся из концевых муфт (МК) и просто заземляются.

Транспозиция экранов однофазных кабелей является проверенным средством снижения потерь в кабельной линии и повышения ее пропускной способности. Обустройство транспозиции экранов в зависимости от особенностей проекта может уменьшить стоимость потерь в кабельной линии на десятки и сотни тысяч рублей ежегодно, а также увеличить ее пропускную способность, иногда до двух раз.

Заземление колодцев транспозиции КЛ 6-500 кВ

С позицией авторов предыдущего материала не совсем согласен М.В. Дмитриев, который еще в 2013 г. сформулировал подходы к определению достаточной величины сопротивления заземления для узлов (колодцев) транспозиции экранов КЛ [1]. Кроме того, он считает, что нормировать этот параметр необходимо только в комплексе с нормированием напряжения на экране в узле транспозиции в штатном режиме работы кабеля.

Один из дискуссионных моментов – в материале петербургских проектировщиков отсутствуют конкретные цифры. Этот пробел восполняет Михаил Викторович Дмитриев.

Михаил Дмитриев, к.т.н., доцент, Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого

Заземление колодцев транспозиции кл 6–500 кв

Вопросы организации заземления колодцев транспозиции в настоящее время не прописаны ни в одном нормативном документе по кабельным линиям, хотя сама транспозиция экранов применяется в нашей стране уже более 10 лет.

Учитывая всю важность вопросов безопасности, нельзя не приветствовать, что свое мнение высказывают специалисты проектных организаций. По основным вопросам они в целом согласны и с [1], и с проектом ГОСТ, хотя неожиданно выступили против устоявшего понятия «шаговое напряжение». Нельзя не отметить, что в статье дается неплохое предложение заменять грунт вблизи от тела колодца на щебень и подобные ему материалы, обладающие высоким удельным сопротивлением, что приводит к снижению напряжения прикосновения (шага).

В настоящее время в нашей стране на многих кабельных линиях 6–500 кВ, выполненных однофазными кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена, проектные и эксплуатирующие организации идут на применение транспозиции экранов, позволяющей снизить потери активной мощности в экранах и повысить длительно допустимый ток линии.

Для решения этих задач достаточно одного полного цикла транспозиции, но для снижения напряжения, наведенного на экраны относительно земли, порой надо увеличить число циклов до двух (рис. 1) или трех.

Перекрестное соединение экранов выполняется в коробках транспозиции (КТ-ОПН), а глухое заземление выполняется в концевых коробках (КК) и, если на линии несколько полных циклов, то еще оно делается и в промежуточных коробках (КП). Муфты кабеля соединяются с коробками при помощи проводов марки ППС.

Если коробки КК обычно устанавливаются на территории распределительного устройства, то коробки КТ-ОПН и КП размещаются по трассе линии в специальных колодцах (рис. 2), требующих организации заземляющего устройства (ЗУ).

По общему мнению, главным расчетным случаем для определения требований к RЗУ является длительно существующее повреждение в коробке транспозиции, из-за которого в экранах и местах их заземления возникают токи 50 Гц в несколько единиц или десятков А, протекающие месяцами до момента их обнаружения.

На рис. 2 показан железобетонный колодец, в котором установлены коробки КТ-ОПН сразу от двух цепей кабельной линии. При обслуживании одной цепи вторая находится под током и напряжением, и поэтому человек № 1 может оказаться под воздействием напряжения прикосновения. Для повышения безопасности рекомендуется сделать в колодце уравнивание потенциалов, например, за счет укладки на пол металлической сетки или листа. После этого главная опасность сохранится лишь для тех людей, кто находится на поверхности земли рядом с металлической крышкой колодца: человек № 2 находится под действием шагового напряжения, а человек № 3, который тянется к крышке, окажется под действием примерно такого же по величине напряжения, но оно уже будет квалифицироваться как напряжение прикосновения.

Напряжение 50 Гц, которое будет действовать на людей № 2 и № 3, в [1] и ГОСТ названо шаговым, поскольку случайный прохожий вряд ли будет тянуться к крышке люка, а скорее он окажется в ситуации человека № 2.

Шаговое напряжение (оно же напряжение прикосновения к крышке люка), по моему мнению, не должно превосходить значения 20–30 В.

Пример расчета шагового напряжения

В качестве примера возьмем линию 110 кВ, выполненную тремя однофазными кабелями 800/185 мм2, проложенными в трубах диаметром 225 мм. В таком случае отношение расстояния между осями к диаметру кабеля составляет около s / d = 3, что удобно для сопоставления результатов с выводами, сделанными в [1]. Линия имеет один полный цикл транспозиции экранов.

На рис. 3 представлены расчеты тока, стекающего с поврежденной коробки в ЗУ колодца, взятого по отношению к току в жиле кабеля. Эти расчеты, сделанные в EMTP, даны лишь для того, чтобы показать, что ток в ЗУ принципиально зависит от длины кабельной линии (рассмотрены длины 1500, 3000, 4500, 6000 метров).

Считаю, что ток в ЗУ не является информативным параметром, и поэтому на рис. 4 дано напряжение на корпусе коробки (оно же напряжение на ЗУ). Его можно получить, например, умножением цифр рис. 3 на сопротивления заземления RЗУ.

Представленные на рис. 4 напряжения в обозначениях [1] это UЗУ = KЗУ · UЭ, где UЭ – напряжение 50 Гц на экране в узле транспозиции в нормальном режиме, а KЗУ – коэффициент, показывающий, как падает напряжение UЭ после замыкания экрана через корпус коробки на заземляющее устройство ЗУ

Удобство рис. 4 заключается в том, что в случае RЗУ при замыкании экрана на корпус коробки напряжение UЗУ оказывается равно напряжению экрана UЭ, а оно без труда определяется проектировщиками и всегда присутствует в проекте по методике [2]. Так, в условиях примера UЭ составляет для 4-х длин соответственно 50, 100, 150, 200 В.

Умножение напряжений рис. 4 на коэффициент шага КШ позволит определить искомое шаговое напряжение UШ = = КШ · UЗУ вблизи от крышки люка. Напомним, что в статье [1] для типового ж/б колодца была дана оценка КШ = 0,3.

Например, для линии 3 х 1000 = 3000 м в нормальном режиме UЭ = 100 В. При повреждении в коробке и сопротивлении RЗУ = 4 Ом напряжение на ЗУ по рис. 4 будет UЗУ = 90 В, шаговое напряжение UШ = 27 В, что укладывается в допустимый диапазон 20–30 В. Аналогично в условиях примера можно получить достаточные RЗУ:

– 0,5 Ом для линии 3 х 2000 м = 6000 м (UЭ = 200 В);
– 1 Ом для линии 3 х 1500 м = 4500 м (UЭ = 150 В);
– 4 Ом для линии 3 х 1000 м = 3000 м (UЭ = 100 В);
– 20 Ом для линии 3 х 500 = 1500 м (UЭ = 50 В).

Значение 20 Ом считается предельным по условиям работы ОПН, хотя с точки зрения шагового напряжения для линии 3 х 500 =1500 м можно принять даже RЗУ > 20 Ом.

Приведенные расчеты являются очень важными, так как показывают, что нормировать сопротивление заземления RЗУ колодцев транспозиции имеет смысл только в том случае, когда вместе с ним одновременно нормируется напряжение UЭ в узле транспозиции в нормальном режиме работы кабеля. Напомним, что именно по этой причине в [1] было предложено правило «100 В», выполнение которого более-менее гарантировало безопасность вне зависимости от конкретного значения сопротивления и позволяло иметь RЗУ = 4 Ом (или даже вплоть до RЗУ = 20 Ом).

Что касается заземления экранов в узлах КК и КП (рис. 1), то при определении требований к их RЗУ следует учитывать не только вопросы длительного стекания в ЗУ тока, вызванного повреждением в одной из коробок КТ-ОПН по трассе, но и процессы при повреждениях главной изоляции силового кабеля. Считаю, что в узлах КК и КП, как это и принято при заземлении силового оборудования, должно быть обеспечено RЗУ = 0,5 Ом для КЛ 110-500 кВ и RЗУ = 4 Ом для КЛ 6-35 кВ.

Новое поколение колодцев и коробок транспозиции

В настоящее время у колодцев транспозиции имеются две главные проблемы: отсутствие герметичности и необходимость выполнения контура заземления с очень малым сопротивлением заземления 0,5 Ом, которое требует Ростехнадзор. Обе эти проблемы, как ожидается, удастся решить с приходом в кабельные сети полимерных колодцев транспозиции (фото 1) и стеклопластиковых коробок (фото 2).

Первые кабельные линии с новым оборудованием, как ожидается, появятся в «Ленэнерго» и «МЭС Северо-Запада» уже летом 2016 г. Преимуществами нового оборудования стали герметичность, коррозионная стойкость, и, что очень важно, электробезопасность, причем вне зависимости от величины сопротивления контура заземления RЗУ.

Колодцы транспозиции ПРОТЕКТОРФЛЕКС ®

При строительстве кабельных линий (КЛ) используют однофазные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена. Кабели имеют в своей конструкции медные экраны, требующие транспозиции, которая выполняется в электромонтажных коробках, размещаемых в специальных колодцах.

Колодцы ПРОТЕКТОРФЛЕКС ® — это герметичные полимерные колодцы, предназначенные для размещения коробок транспозиции высоковольтных КЛ от 6 до 500 кВ.

лет 0 + Длительный срок эксплуатации
(не менее 50 лет)

Основные преимущества

1. Герметичны. Полностью исключают затопление
2. Обладают стойким к горению внутренним слоем (категория ПВ-0)
3. Устойчивы к агрессивным средам
4. Высокая скорость и легкость монтажа, не требующего применения тяжелой строительной техники
5. Конструкция и требования к нагрузкам соответствуют ГОСТ 32972–2014
6. Соответствует стандартам промышленной безопасности
7. Контроль качества каждого колодца на уникальном испытательном стенде

02 Область
применения

Колодцы ПРОТЕКТОРФЛЕКС ® ПКЭТ-1500

6 кВ 500 кВ

Предназначены для установки коробок транспозиции различных конструктивных исполнений и материалов корпуса. С точки зрения электробезопасности наилучшим техническим решением является применение в колодцах ПКЭТ специальных пластиковых коробок транспозиции.

Использование специальных коробок полностью исключает появление напряжения прикосновения и шагового напряжения как внутри колодца, так и за его пределами, а значит, позволяет отказаться от обустройства дорогостоящего контура заземления с сопротивлением 0,5–4,0 Ом, необходимым по условиям электробезопасности, и ограничиться контуром с сопротивлением всего 10–20 Ом.

Одобрены Министерством строительства РФ

Внесены Министерством строительства РФ в Государственные сметные нормативы, Федеральные сметные цены на материалы, применяемые в строительстве (Приказ № 899/пр от 11 декабря 2015 года).

02 Основные
характеристики

Принцип действия

Для организации транспозиции КЛ делится на кратное трем число участков примерно равной длины. В местах сопряжения участков устанавливаются специальные соединительные муфты с выводами экранов наружу, называемые транспозиционными муфтами (МТ). Экраны кабеля выводятся из МТ при помощи провода полиэтиленового соединительного (ППС) и заходят в коробки транспозиции (), в которых установлены ограничители перенапряжений (ОПН) для защиты оболочки кабеля от импульсных перенапряжений. По концам кабельной линии экраны выводятся из концевых муфт (МК) и просто заземляются.

Транспозиция экранов однофазных кабелей – проверенное средство снижения потерь в КЛ и повышения ее пропускной способности. Транспозиция экранов в зависимости от особенностей проекта может уменьшить стоимость потерь в КЛ и увеличить ее пропускную способность в два раза.

Для обеспечения надежной работы транспозиции колодцы должны обладать рядом важных технических характеристик, таких как герметичность и стойкость к воздействию агрессивных сред.

Колодец транспозиции что это

Понятие «транспозиция экранов» хорошо известно тем энергетикам, которые применяют в своих сетях однофазные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена. Это техническое решение позволяет минимизировать наведённые в экранах кабелей токи промышленной частоты и вызванные ими потери активной мощности, а значит — повысить эффективность кабельных линий. К сожалению, пока ещё встречается неудачная компоновка узлов транспозиции, затрудняющая монтаж и эксплуатацию.

Коробка транспозиции

В настоящее время в сетях 110— 500 кВ прокладываются однофазные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена. Согласно Стандарту ОАО «ФСК ЕЭС» [1] практически каждая из линий с такими кабелями требует внедрения мер борьбы с паразитными потерями в экранах, среди которых известны:

• одностороннее заземление экранов;
• транспозиция экранов.

Оба мероприятия дают одинаковый результат (уход от потерь), но имеют различную область применения: одностороннее заземление экранов используется для линий длиной до 500—1000 м, а в остальных случаях нужна транспозиция экранов. Для организации транспозиции (рис. 1) кабельная линия делится на кратное трём число участков примерно равной длины. В местах сопряжения участков устанавливаются специальные соединительные муфты с выводами экранов наружу, называемые транспозиционными муфтами (МТ). Экраны кабеля выводятся из МТ при помощи соединительного провода с полиэтиленовой изоляцией (ППС) и заходят в коробки транспозиции (КТ-ОПН), в которых установлены ограничители перенапряжений (ОПН) для защиты оболочки кабеля от импульсных перенапряжений. По концам кабельной линии экраны выводятся из концевых муфт (МК) и просто заземляются.

Рис. 1. Транспозиция экранов кабельной линии с однофазными кабелями

Внешний вид распространённой в России коробки транспозиции типа КТ-ОПН приведён на рис. 2, а этапы её монтажа подробно описаны в статье [2]. Важнейшим требованием, которое предъявляется к коробке транспозиции, является её максимальная герметичность, предполагающая в худшем случае даже эксплуатацию под водой. Разумеется, что 100% герметичность коробки может быть гарантирована лишь тогда, когда сведено к минимуму число открытий и закрытий её крышки. Именно поэтому в конструкции КТ-ОПН реализованы два важнейших запатентованных решения:

• присоединение проводов ППС к коробке осуществляется только снаружи, через шесть проходных изоляторов, т.е. при монтаже коробки её не надо открывать;
• внутри коробки размещены специальные ОПН с малым током проводимости, т.е. в процессе эксплуатации линии при периодических испытаниях оболочки кабеля постоянным напряжением 10 кВ не надо открывать коробку и отсоединять от экранов размещённые в ней ОПН.

Отмеченный комплекс мероприятий позволяет максимально долго сохранить герметичность коробки, проверенную в заводской лаборатории (рис. 3). К сожалению, порой возникают обстоятельства, требующие вскрытия коробки транспозиции — это поиск повреждений главной изоляции или оболочки кабельной линии, когда в коробках желательно заменить перекрёстное соединение экранов на прямое. Разумеется, после этого нет полной уверенности в том, так ли внимательно монтажники закрыли крышку коробки, не утеряно ли уплотнение, равномерно ли и с верным ли усилием затянуты более десятка болтов крышки.

Рис. 2. Коробка транспозиции экранов однофазных кабелей

В подобных случаях после открытия/закрытия крышки коробки транспозиции рекомендуется выполнить проверку герметичности с помощью полевой установки, аналогичной представленной на рис. 3. Процедура простая и основана на создании внутри коробки повышенного давления (например, с привлечением автомобильного компрессора) и далее измерения этого давления спустя 5 минут.

Рис. 3. Заводские испытания коробки на герметичность

Колодец транспозиции

Коробки транспозиции КТ-ОПН располагаются по трассе кабельной линии в специальных местах, защищённых от проникновения случайных лиц и называемых колодцами транспозиции. Как оказалось, конструкция колодца транспозиции очень сильно влияет на качество монтажа размещаемых в нём коробок транспозиции, а также на удобство последующей эксплуатации всей кабельной линии. Для того чтобы монтаж и эксплуатация транспозиции экранов были наиболее удачны, рекомендуется придерживаться нескольких простых, но важных правил.

1. Колодец транспозиции должен быть такого размера, чтобы был обеспечен удобный подход к коробке. Колодец не должен быть маленьким и мелким, так как в нём нельзя будет развернуться, он будет легко затопляться водой, а зимой насквозь промерзать. Лучше всего использовать железобетонные колодцы типа ККС-5, так как они просторны и позволяют разместить сразу две коробки (в случае двухцепной кабельной линии), достаточно прочны, массивны (не будут выдавлены грунтом).

2. Коробка должна размещаться в верхней части колодца, чтобы попадающие в колодец грунтовые и дождевые воды редко достигали коробки, и чтобы зимой она не вмерзала в лёд.

3. Коробка должна размещаться так, чтобы проходные изоляторы смотрели вниз, в пол колодца, ведь именно в нижней части колодца в него при помощи ППС заводятся шесть экранов кабельной линии, отходящих от транспозиционных муфт.

4. Сечение жилы провода ППС должно быть равно сечению экрана силового кабеля (как правило, до 240 мм 2 ). Не рекомендуется применять «универсальные» провода сечением 400 мм2 , поскольку они настолько жёсткие, что при монтаже их невозможно изогнуть и ввести в проходной изолятор коробки транспозиции.

5. Монтаж и испытания кабельной линии не требуют вскрытия коробок КТ-ОПН. Открывать/закрывать крышку коробки может потребоваться лишь в случае поиска повреждений изоляции кабеля или его оболочки. На рис. 4 схематично отражены первые три из пяти названных выше простых правил обустройства колодца транспозиции.

Рис. 4. Монтаж коробки в колодце транспозиции двухцепной кабельной линии

Неудачные решения и их последствия

Рис. 5. Коробка транспозиции, установленная в «компактном» колодце транспозиции

К сожалению, в последнее время появился ряд силовых кабельных линий, где при обустройстве узлов транспозиции сделаны серьёзные отступления от названных выше правил. Разберём один из таких случаев, выявленный в Санкт-Петербурге. Фотографии колодца транспозиции с установленной коробкой, сделанные на этой линии весной 2015 года, представлены на рис. 5 и 6. В чём были ошибки?

Рис. 6. Вскрытие коробки транспозиции в «компактном» колодце транспозиции

Во-первых, применён маленький колодец транспозиции (узкий и неглубокий), который легко затапливается водой, а зимой насквозь промерзает (ни одна из известных в мире фирм не делает коробки транспозиции для эксплуатации во льду). Неудачно выполнена крышка колодца, из-за чего зимой она так сильно примерзала к его стенкам, что её было не открыть. Также существует риск выдавливания колодца.

Во-вторых, для соединения экранов кабеля с коробкой транспозиции были взяты провода огромного сечения 400 мм2 , что, учитывая их жёсткость и малый габарит колодца, не позволило нормально присоединиться к проходным изоляторам. Чтобы выйти из положения, монтажникам пришлось вскрыть коробку, убрать из неё проходные изоляторы, присоединить к изъятым изоляторам провода и только после этого с большими усилиями устанавливать изоляторы обратно в корпус коробки, но порой уже без штатных уплотняющих колец. Иными словами, при монтаже были нарушены инструкции завода-изготовителя КТ-ОПН.

В-третьих, из-за малого размера колодца при монтаже коробки транспозиции её не удалось разместить проходными изоляторами вниз, ведь тогда до них было бы не добраться — поэтому коробку разместили на боку так, что крышка оказалась сверху. Расположенная подобным образом коробка, с учётом утери уплотняющих колец, вела себя как своеобразная накопительная ёмкость для воды и не способна была самостоятельно её стравливать (даже в те времена года, когда уровень воды в колодце транспозиции опускался).

Заключение

1. Рекомендуется придерживаться отмеченных в статье правил обустройства узлов транспозиции (в части выбора размеров колодца транспозиции и расположения в нём коробки транспозиции КТОПН).

2. Следует минимизировать число манипуляций с крышкой коробки транспозиции, так как при небрежном обращении они чреваты потерей герметичности. На время монтажа коробки транспозиции КТ-ОПН или на время испытаний оболочки кабельной линии постоянным напряжением 10 кВ открывать коробку не надо.

3. В случае если вскрытие коробки КТ-ОПН всё же потребовалось, то полезной будет проверка герметичности коробки, которую легко выполнить при помощи компактной переносной установки (автомобильный компрессор и манометр).

4. Целесообразно шире привлекать производителей коробок транспозиции для экспертизы принимаемых проектных решений, для контроля за соблюдением правил монтажа и эксплуатации узлов транспозиции, а также для проверки герметичности коробок в полевых условиях.

Автор статьи: Дмитриев М.В., к.т.н., доцент Санкт-Петербургского политехнического университета

Материал опубликован в журнале «Электроэнергия. Передача и распределение №4 2019».

Колодец транспозиции

Производим кабельные колодцы транспозиции из полиэтилена высокой плотности для установки коробок транспозиции.

Колодцы предназначены для замены колодцев из железобетона в электрических сетях от 6 кВ и выше.

Колодцы транспозиции МПМ - это герметичные полимерные колодцы для установки коробок транспозиции высоковольтных кабельных линий.

Большой выбор диаметров и высот шахт колодца МПМ позволяет изготавливать корпуса в различных габаритных типоразмерах от 1200 до 2400 мм. Выбор высоты рабочей шахты может варьироваться. Типовые размеры колодца транспозиции - D1400(1500)xH1800(2000) и горловина колодца D700(800)xH500(700).

Описание колодца

При строительстве кабельных линий в основном применяются однофазные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ). Данный кабель имеет в своей конструкции медный экран, который требует транспозиции. Для этого используется специальная электромонтажная коробка - коробка транспозиции. Так же в колодце размещается контур заземления с необходимым сопротивлением. Ранее для подземного размещения коробок транспозиции использовались типовые колодцы ж/б, основная проблема которых была низкая герметичность. Для обеспечения надежной работы транспозиции колодцы должны обладать рядом важных технических характеристик, таких как герметичность и стойкость к воздействию агрессивных сред. Этим качествам соответствует пластиковый кабельный колодец МПМ с предустановленными площадками для размещения коробок транспозиции.

колодец готов к устаовке на 100%, сборка не объекте не требуется

полностью герметичная конструкция корпуса

патрубки для ввода кабелей приварены экструзионной сваркой

приямок для сбора конденсата

предустановленные крепежные пластины для монтажа коробки и заземления

Для исключения появления напряжения прикосновения и шагового напряжения рекомендуем использовать полимерные коробки, например, из стеклопластика. Выбор того или иного материала коробки определяется при проектировании, либо указывается в техническом задании, если идет замена колодца ж/б (типа ККС) на существующей линии.

В отличии от типовых колодцев из ж/б, например, типа ККС пластиковые колодцы могут быть изготовлены диаметром от 1200 до 2400 мм и высотой шахты от 2000 мм и выше. Колодцы снабжаются алюминиевыми лестницами. При необходимости колодцы снабжаются автоматическими системами пожаротушения.

Обладая высокой герметичностью и сроком службы более 50 лет, колодцы пользуются широкой популярностью. Кабельные колодцы МПМ установлены как на объектах ФЭС, МО РФ, РЖД, РОСАТОМа и пр. География поставок охватывает всю Россию: от Калининграда до Забайкальска и от Сочи до Мурманска.

Преимущества кабельных колодцев МПМ

возможность выбрать для шахты диаметр (от 1200 и дл 2400 мм.) и высоту (от 1000-1200 мм. и более)
возможность выбрать диаметр и высоту горловины
приваренные в заводских условиях патрубки (вводы) d от 32 до 250 мм.
возможность использовать чугунный люк ГОСТ с плитой, приваренный полимерный люк или крышку

основа конструкции колодца - специальная двустенная профилированная труба из PEHD
полиэтилен высокой плотности (HDPE) - при небольшом весе обладает высокими показателями эластичности и упругости
конструкция колодца отличается высокими прочностными характеристиками и выдерживают значительные нагрузки при легком весе
колодец выдерживает значительные сдавливающие нагрузки, может быть установлен на обводненых территориях

колодец сварен при помощи экструдеров фирмы Leister
снижение человеческой ошибки при установке
не требует дополнительных сборочных операций при установке
отсутствуют резиновые манжеты - потенциального источника протечек

изготавливаются в виде цельносварных конструкций и полностью готовыми к установке
быстрая установка в обводненных грунтах: анкеровка к бетонной плите или использование камеры для бетонирования. Не требует дренирования участка
не требует использование тяжелой техники

использование высокоточного оборудования фирмы Leister позволяет достичь высокого уровня герметичности: дно, патрубки, горловина приварены экструзионной сваркой
отсутствие резиновых манжет - источников потенциальных протечек
высокая химическая стойкость к различным средам

срок эксплуатации 50 лет и более
низкие эксплуатационные затраты за счет отсутствия необходимости в периодическом восстановлении швов, лотков и пр.
самая низкая стоимость жизненного цикла по сравнению с аналогами из ж/б и железа
при замене колодцы можно сдать на утилизацию

КОЛОДЦЫ ТРАНСПОЗИЦИИ ЭКРАНОВ КЛ 6–500 кВ
Правило «100 В»

Вопросы организации заземления колодцев транспозиции в настоящее время не прописаны ни в одном нормативном документе по кабельным линиям, хотя сама транспозиция экранов применяется в нашей стране уже более 10 лет.

Учитывая всю важность вопросов безопасности, нельзя не оценить, что свое мнение высказывают специалисты проектных организаций. По основным вопросам они в целом согласны и с [1], и с проектом ГОСТа, хотя неожиданно выступили против устоявшегося понятия «шаговое напряжение». Следует отметить, что в статье дается неплохое предложение заменять грунт вблизи от тела колодца на щебень и подобные ему материалы, обладающие высоким удельным сопротивлением, что приводит к снижению напряжения прикосновения (шага).

В настоящее время в нашей стране проектные и эксплуатирующие организации идут на применение на многих кабельных линиях 6–500 кВ, выполненных однофазными кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена, транспозиции экранов, позволяющей снизить потери активной мощности в экранах и повысить длительно допустимый ток линии.

Для решения этих задач достаточно одного полного цикла транспозиции, но для снижения напряжения, наведенного на экраны относительно земли, порой надо увеличить число циклов до двух (рис. 1) или трех.

Рис. 1. Два полных цикла транспозиции экранов

Перекрестное соединение экранов выполняется в коробках транспозиции (КТ-ОПН), а глухое заземление выполняется в концевых коробках (КК) и, если на линии несколько полных циклов, то еще оно делается и в промежуточных коробках (КП). Муфты кабеля соединяются с коробками при помощи проводов марки ППС.

Если коробки КК обычно устанавливаются на территории распределительного устройства, то коробки КТ-ОПН и КП размещаются по трассе линии в специальных колодцах (рис. 2), требующих организации заземляющего устройства (ЗУ).

Рис. 2. Обслуживание колодца транспозиции

По общему мнению, главным расчетным случаем для определения требований к R ЗУ является длительно существующее повреждение в коробке транспозиции, из-за которого в экранах и местах их заземления возникают токи 50 Гц в несколько единиц или десятков ампер, протекающие месяцами до момента их обнаружения.

На рис. 2 показан железобетонный колодец, в котором установлены коробки КТ-ОПН сразу от двух цепей кабельной линии. При обслуживании одной цепи вторая находится под током и напряжением, и поэтому человек № 1 может оказаться под воздействием напряжения прикосновения. Для повышения безопасности рекомендуется сделать в колодце уравнивание потенциалов, например за счет укладки на пол металлической сетки или листа. После этого главная опасность сохранится лишь для тех людей, которые находятся на поверхности земли рядом с металлической крышкой колодца: человек № 2 находится под действием шагового напряжения, а человек № 3, который тянется к крышке, окажется под действием примерно такого же по величине напряжения, но оно уже будет квалифицироваться как напряжение прикосновения.

Напряжение 50 Гц, которое будет действовать на людей № 2 и № 3, в [1] и в ГОСТе названо шаговым, поскольку случайный прохожий вряд ли будет тянуться к крышке люка, скорее он окажется в ситуации человека № 2.

Шаговое напряжение (оно же напряжение прикосновения к крышке люка), по моему мнению, не должно превосходить значения 20–30 В.

ПРИМЕР РАСЧЕТА ШАГОВОГО НАПРЯЖЕНИЯ

В качестве примера возьмем линию 110 кВ, выполненную тремя однофазными кабелями 800/185 мм 2 , проложенными в трубах диаметром 225 мм. В таком случае отношение расстояния между осями к диаметру кабеля составляет около s / d = 3, что удобно для сопоставления результатов с выводами, сделанными в [1]. Линия имеет один полный цикл транспозиции экранов.

На рис. 3 представлены расчеты тока, стекающего с поврежденной коробки в ЗУ колодца, взятого по отношению к току в жиле кабеля. Эти расчеты, сделанные в EMTP, даны лишь для того, чтобы показать, что ток в ЗУ принципиально зависит от длины кабельной линии (рассмотрены длины 1500, 3000, 4500, 6000 метров).

Рис. 3. Относительная величина тока, стекающего с экрана кабеля 110 кВ, 800/185 мм 2 , в ЗУ

Считаю, что ток в ЗУ не является информативным параметром, и поэтому на рис. 4 дано напряжение на корпусе коробки (оно же напряжение на ЗУ). Его можно получить, например, умножением цифр рис. 3 на сопротивления заземления R ЗУ .

Рис. 4. Напряжение на ЗУ в условиях рис. 3 при токе в жиле кабеля 800 А

Представленные на рис. 4 напряжения в обозначениях [1] – это U ЗУ = K ЗУ · U Э , где U Э – напряжение 50 Гц на экране в узле транспозиции в нормальном режиме, а K ЗУ – коэффициент, показывающий, как падает напряжение U Э после замыкания экрана через корпус коробки на заземляющее устройство ЗУ.

Удобство рис. 4 заключается в том, что в случае R ЗУ fu при замыкании экрана на корпус коробки напряжение U ЗУ оказывается равным напряжению экрана U Э , а оно без труда определяется проектировщиками и всегда присутствует в проекте по методике [2]. Так, в условиях примера U Э составляет для 4-х длин соответственно 50, 100, 150, 200 В.

Умножение напряжений (рис. 4) на коэффициент шага К Ш позволит определить искомое шаговое напряжение U Ш = = К Ш · U ЗУ вблизи от крышки люка. Напомним, что в статье [1] для типового ж/б колодца была дана оценка К Ш = 0,3.

• 0,5 Ом для линии 3 х 2000 м = 6000 м ( U Э = 200 В);
• 1 Ом для линии 3 х 1500 м = 4500 м ( U Э = 150 В);
• 4 Ом для линии 3 х 1000 м = 3000 м ( U Э = 100 В);
• 20 Ом для линии 3 х 500 м = 1500 м ( U Э = 50 В).

Значение 20 Ом считается предельным по условиям работы ОПН, хотя с точки зрения шагового напряжения для линии 3 х 500 =1500 м можно принять даже R ЗУ > 20 Ом.

Приведенные расчеты являются очень важными, так как показывают, что нормировать сопротивление заземления R ЗУ колодцев транспозиции имеет смысл только в том случае, когда вместе с ним одновременно нормируется напряжение U Э в узле транспозиции в нормальном режиме работы кабеля. Напомним, что именно по этой причине в [1] было предложено правило «100 В», выполнение которого более или менее гарантировало безопасность вне зависимости от конкретного значения сопротивления и позволяло иметь R ЗУ = 4 Ом (или даже вплоть до R ЗУ = 20 Ом).

Что касается заземления экранов в узлах КК и КП (рис. 1), то при определении требований к их R ЗУ следует учитывать не только вопросы длительного стекания в ЗУ тока, вызванного повреждением в одной из коробок КТ-ОПН по трассе, но и процессы при повреждениях главной изоляции силового кабеля. Считаю, что в узлах КК и КП, как это и принято при заземлении силового оборудования, должно быть обеспечено R ЗУ = 0,5 Ом для КЛ 110–500 кВ и R ЗУ = 4 Ом для КЛ 6–35 кВ.

НОВОЕ ПОКОЛЕНИЕ КОЛОДЦЕВ И КОРОБОК ТРАНСПОЗИЦИИ

В настоящее время у колодцев транспозиции имеются две главные проблемы: отсутствие герметичности и необходимость выполнения контура заземления с очень малым сопротивлением заземления 0,5 Ом, которого требует Ростехнадзор. Обе эти проблемы, по всей вероятности, удастся решить с приходом в кабельные сети полимерных колодцев транспозиции (фото 1) и стеклопластиковых коробок (фото 2).

Фото 1. Нижний модуль полимерного колодца транспозиции, где установлены металлическая коробка транспозиции и муляж стеклопластиковой коробки

Фото 2. Стеклопластиковая коробка транспозиции

Первые кабельные линии с новым оборудованием, как ожидается, появятся в «Ленэнерго» и «МЭС Северо-Запада» уже летом 2016 г. Преимуществами нового оборудования являются герметичность, коррозионная стойкость и, что очень важно, электробезопасность, причем вне зависимости от величины сопротивления контура заземления R ЗУ .

ЛИТЕРАТУРА

Читайте также:

  
• Труба эксцентрик для подключения унитаза
  
• Вычислите время падения камня в колодец если глубина колодца 20м
  
• Как достать воду из колодца
  
• Как нарастить канализационную трубу 50
  
• Смеситель dyson airblade wash dry wd 06 встраиваемый с сушилкой для рук