Linie kablowe

Elektroenergetyczna linia kablowa jest to kabel wielożyłowy, wiązka kabli jednożyłowych w układzie wielofazowym lub kilka kabli jedno- lub wielożyłowych połączonych równolegle wraz z osprzętem kablowym, ułożone na wspólnej trasie i łączących zaciski tych samych dwóch urządzeń elektrycznych jedno- lub wielofazowych albo jedno- lub wielobiegunowych.

Linie takie buduje się zarówno dla prądu stałego jak i przemiennego.

Zastosowanie linii kablowych

Linie kablowe stosuje się przede wszystkim tam, gdzie prowadzenie linii napowietrznych jest kłopotliwe oraz niewskazane ze względu na gęstą zabudowę i wysokie uprzemysłowienie. Dotyczy to szczególnie zakładów przemysłowych oraz obszarów miejskich.

Linie kablowe są droższe od linii napowietrznych i zazwyczaj stosuje się je w przypadkach gdy:

• występująca strefa zabrudzeniowa uniemożliwia eksploatację linii napowietrznych ( np. pyły, gazy żrące itp.)

• istnieje konieczność przekraczania dużych zbiorników wodnych – np. kanały, zatoki morskie czy morza

• planowana jest rozbudowa i zwiększony w przyszłości pobór energii – dołożenie kabla jest łatwiejsze, niż przebudowa linii napowietrznej na wielotorową lub jej modernizacja na wyższe obciążenia,

• linie napowietrzne kolidują z obszarami zamieszkanymi – ze względu estetycznych i urbanistycznych.

Wady i zalety linii kablowej.

• wysokie koszty kabli i ich ułożenia w stosunku do budowy analogicznej linii napowietrznej – w przypadku dużych miast ceny gruntów pod inwestycję mogą być, tak wysokie, że jest to nieopłacalne,

• istnieją już kable do przesyłu wielkich mocy –(choć najbardziej popularne są linie kablowe dla napięć niskich i średnich),

• zagrożenie porażeniowe od linii kablowej jest zdecydowanie niższe niż w przypadku linii napowietrznej,

• linie kablowe są mniej uciążliwe dla otoczenia (hałas, pole elektryczne, eksploatacja itd.),

• przy właściwym wykonaniu linii kablowej jest ona łatwiejsza w eksploatacji niż linia napowietrzna

• większa niezawodność linii kablowych,

• w przypadku linii kablowych prądu stałego występują w ziemi prądy błądzące przyspieszające korozję, np. rur,

• Istnieje możliwość skablowania poszczególnych odcinków linii napowietrznych – wymaga to specjalnych konstrukcji słupów i dodatkowych zabezpieczeń.

Podstawowymi elementami linii kablowej są:

- kable elektroenergetyczne,

- osprzęt do łączenia i wykonywania zakończeń kabli, a mianowicie :

• mufy przelotowe i rozgałęźne,

•   głowice kablowe,

• - złączki i końcówki,

• - urządzenia do utrzymania i kontroli ciśnienia oleju w kablach

olejowych.

Dłuższe linie kablowe wykonuje się przy prowadzeniu kabli w ziemi lub we wodzie przy przekroczeniach rzek i mórz.

Krótkie połączenia i linie kablowe układane są w budynkach: kanałach kablowych, tunelach kablowych lub podwieszone na konstrukcji budynku lub budowli.

Ogólne zasady budowy linii kablowych

1. Trasa kabli powinna przebiegać wzdłuż istniejących lub projektowanych ciągów liniowych (ulic, dróg, rowów, skarp, rzek itp.) lub przez trawniki w pasach przeznaczonych do tych celów.

2. Należy unikać terenów zalewowych, mogących ulegać podmywaniu, narażonych na wstrząsy przesunięcia gruntu, szkodliwe wpływy chemiczne oraz miejsc nieosłoniętych od działania

promieni słonecznych.

1. Prowadzenia kabli przez pomieszczenia i strefy zagrożone wybuchem lub pożarem ograniczyć do kabli zasilających zainstalowane tam urządzenia; w wymienionych pomieszczeniach i strefach nie należy jednak instalować muf.

2. Liczbę skrzyżowań i zbliżeń należy ograniczyć do minimum — dotyczy to przede w rurociągów  cieplnych, gdyż wzrost temperatury w otoczeniu kabla pochodzący ze źródeł obcych nie może przekraczać 50C.

3. Trasa kabli i sposób ich ułożenia powinny być tak dobrane, aby kable nie były narażone na uszkodzenia mechaniczne i utrudnione oddawanie ciepła.

6. Kable wzajemnie się rezerwujące zaleca się prowadzić innymi trasami.

7. Należy unikać znacznych różnic poziomów terenu na trasie kabli, a zwłaszcza ich

pionowego prowadzenia zalecenie to odnosi się przede wszystkim do kabli olejowych.

  

Kabel

• Kabel jest to przewód elektroenergetyczny o budowie przystosowanej do układania bezpośrednio w ziemi.

• Kabel składa się z jednej lub więcej żył izolowanych, zaopatrzonych w powłokę wykonaną z metalu lub niemetalową oraz ewentualnie, w zależności od wymaganych warunków eksploatacji, zaopatrzony w osłonę ochronną i pancerz.

• Kabel może być również układany pod wodą i w pomieszczeniach: kanałach i tunelach kablowych lub zawieszany. Sposób ułożenia kabla ma zasadniczy wpływ na jego obciążalność.

• Te same kable ułożone w  ziemi mają o 20÷30% obciążalność większą, niż gdy są prowadzone w powietrzu.

Klasyfikacja

• Ze względu na napięcie znamionowe rozróżnia się kable:

- niskiego napięcia — do 1 kV,

- średniego napięcia — do 30 kV,

- wysokiego napięcia — ponad 30 kV.

• Kable niskiego i średniego napięcia mają najczęściej izolację i powłokę z tworzyw sztucznych: polwinitu, polietylenu lub gumy etylenowo-propylenowej. Ze względu na duży koszt produkcji i trudności instalowania muf, kable o izolacji z papieru nasyconego stosowane są rzadziej.

• Pod względem budowy izolacji, kable trójżyłowe można podzielić na:

• kable z izolacją rdzeniową,

• kable ekranowane.

• Kable rdzeniowe (o izolacji rdzeniowej), budowane na napięcia do 15 kV, mają oprócz izolacji żył dodatkowo warstwę ogólnej izolacji rdzeniowej.

• Kable ekranowane (o polu promieniowym), budowane do 60 kV wykonuje się z żyłami o przekroju kołowym i izolacji zaopatrzonej w zewnętrzną warstwę przewodzącą. Ma to na celu równomierny rozkład pola w izolacji żył.  

•  Kable wysokiego napięcia wymagają specjalnej budowy, zapewniającej dużą wytrzymałość izolacji przy stosunkowo małej masie. Kable te wykonuje się najczęściej jako jednożyłowe. Budowane są następujące rodzaje kabli na napięcia 60 kV i wyżej:

• Kable olejowe o izolacji z papieru nasyconego olejem kablowym, który może swobodnie przepływać wewnątrz rurowej żyły kabla. Dzięki temu uzyskuje się dużą wytrzymałość elektryczną izolacji (olej jest pod ciśnieniem) i dużą obciążalność kabla. Kable olejowe wymagają odpowiedniej instalacji ciśnieniowo-olejowej.

• Kable ciśnieniowe z izolacją papierowo-olejową i powłoką ołowianą, umieszczane w rurze stalowej, do której wtłacza się azot lub dwutlenek węgla utrzymując jego ciśnienie na poziomie 12÷17 MPa. Owalny kształt żył oraz trójkątny przekrój kabla w powłoce ułatwiają przenoszenie się ciśnienia do izolacji i zapewniają jej dużą odporność na wyładowania niezupełne i wysoką wytrzymałość na przebicie.

• Kable gazowe w których pod odpowiednio wzmocnionym płaszczem ołowianym lub w rurze stalowej znajduje się azot, dwutlenek węgla lub sześciofluorek siarki. Ciśnienie tych gazów wynosi zwykle 5÷10 MPa.

• Kable o izolacji wytłoczonej z tworzyw sztucznych są budowane jako jednożyłowe i stosowane coraz powszechniej na napięcia 110 i 220 kV a nawet 400 kV.

• Materiałem stosowanym na izolację kabli jest najczęściej polietylen usieciowany XLPE. Kable polietylenowe są znacznie prostsze w układaniu i eksploatacji od innych kabli wysokonapięciowych, lecz stwarzają trudności przy produkcji, szczególnie dla najwyższych napięć.

• kable bezhalogenowe ognioodporne, tzw. kable bezpieczeństwa (Flame-X) zachowujące swą funkcję podczas działania ognia przez określony czas;

• kable kategorii C — przez 3 godziny i temperaturze do 950⁰C,

• kable kategorii W — przez 15 minut przy jednoczesnym działaniu wody,

• kable kategorii Z — przez 15 minut z jednoczesnym działaniem udaru mechanicznego.

• Kable ognioodporne stosuje się do zasilania urządzeń, których działanie jest w warunkach pożaru niezbędne, jak: oświetlenie awaryjne, systemy sygnalizacyjne, windy, pompy itp.

 

Układanie kabla w ziemi.

Kable ziemi należy układać na dnie wykopu, jeżeli grunt jest piaszczysty, w pozostałych przypadkach kable należy układać na warstwie piasku o grubości co najmniej . Ułożone kable należy zasypać warstwą piasku o grubości co najmniej , następnie warstwą rodzinnego gruntu o grubości co najmniej , a następnie przykryć folią z tworzywa sztucznego o szerokości nie mniejszej niż i grubości w kolorze niebieskim w przypadku kabli o napięciu znamionowym do 1 kV, w kolorze czerwonym w przypadku kabli o napięciu wyższym niż 1 kV. Odległość folii od kabla powinna wynosić co najmniej .

Oznaczenia linii kablowych.

• Kable ułożone w ziemi powinny być zaopatrzone na całej długości w trwałe opaski informacyjne, rozmieszczone w odstępach nie większych niż 10 m oraz przy mufach i w miejscach charakterystycznych np. przy skrzyżowaniach, wejściach do kanałów i rur.

• Kable ułożone w powietrzu powinny być zaopatrzone w trwałe opaski informacyjne przy głowicach lub skrzynkach oraz w takich miejscach i w takich odstępach aby odróżnienie nie nastręczało trudności.

Opaski informacyjne kabli ułożonych w kanałach i tunelach należy umieszczać w odległości nie większej niż 20 m.

Na opaskach informacyjnych należy umieścić trwałe napisy zawierające:

• Symbol i numer ewidencyjny linii,

• Oznaczenie kabli wg odpowiedniej normy,

• Znak użytkowania kabla,

• Znak fazy (tylko przy kablach jednożyłowych)

• Rok ułożenia kabla.

• Ponadto trasa kabli ułożonych w ziemi na terenach niezabudowanych powinna być oznaczona widocznymi trwałymi oznacznikami trasy np. słupkami betonowymi, wkopanymi w ziemię.

• Na oznacznikach należy umieścić trwały napis w postaci symbolu kabla K. Na prostej trasie kabla oznaczniki powinny być umieszczone w odstępach co 100 m, ponadto należy je umieszczać w miejscach zmiany kierunku kabla i w miejscach skrzyżowań lub zbliżeń. Miejsca ułożenia muf należy oznaczać oznacznikami z symbolem M wkopanymi w ziemię, albo umieszczonych na budynkach w terenach zabudowanych.

• Można nie oznaczać tras kabli układanych wzdłuż ulic z istniejącą trwałą zabudową, umożliwiającą dokładne zwymiarowanie kabla na planach sytuacyjnych.

Kable ułożone obok siebie nie powinny się stykać. Dopuszcza się stykanie na całej długości kabli o napięciu nie wyższym niż 1 kV w następujących przypadkach:

- jeżeli kable te nie rezerwują się,

- są przeznaczone do urządzeń oświetleniowych,

- jednożyłowych kabli stanowiących jedną linię,

- kabli sygnalizacyjnych,

-kabli sygnalizacyjnych z kablem elektroenergetycznym przyłączonych do tego samego odbiornika.

Wymagana głębokość ułożenia kabli elektroenergetycznych do 1 kV w ziemi.

Głębokość ułożenia kabli w ziemi mierzona prostopadle od powierzchni ziemi do górnej powierzchni kabla powinna wynosić co najmniej:

• 50 cm – w przypadku linii kablowej o napięciu znamionowym do 1 kV ułożonej pod chodnikiem, drogą rowerową, przeznaczonej do oświetlenia ulicznego, do oświetlenia znaków drogowych i sygnalizacji ruchu ulicznego oraz reklam itp.

• 70 cm – w przypadku pozostałych linii kablowych o napięciu znamionowym do 1 kV, z wyjątkiem linii ułożonych w ziemi na użytkach rolnych

• 80 cm – w przypadku kabli o napięciu znamionowym wyższym niż 1 kV, z wyjątkiem kabli ułożonych w ziemi na użytkach rolnych,

• 90 cm – na użytkach rolnych.

Jeżeli głębokości te nie mogą być zachowane, np. przy wprowadzaniu kabla do budynku, przy skrzyżowaniu lub obejściu podziemnym urządzeń, dopuszczalne jest ułożenie kabla na mniejszej głębokości, jednak na tym odcinku kabel należy chronić odpowiednią osłoną otaczającą.

Dopuszczalne odległości kabli na napięcie nie przekraczające 1 kV ułożonych w ziemi przy skrzyżowaniach i zbliżeniach z innymi obiektami.

Układnie kabla w budynkach i innych obiektach.

W budynkach i innych obiektach kable mogą być układane:

- w kanałach kablowych pod podłogą lub w ścianie,

- w tunelach kablowych,

- w rurach lub blokach kablowych,

- bezpośrednio lub na konstrukcjach na ścianach lub pod sufitami.

Trwałe wmurowywanie kabli w ściany lub posadzki jest zabronione.

W kanałach lub tunelach kable należy układać na dnie, na ścianach albo na konstrukcjach wsporczych. Kable układane na ścianach nie powinny do nich bezpośrednio przylegać. Odległość kabli od ściany winna wynosić minimum 1 cm.

Nie należy układać kabli na dnie kanałów, w przejściach przeznaczonych do poruszania się obsługi. Przejścia kabli przez przegrody w tunelach powinny być uszczelnione materiałem ognioodpornym.

Dopuszcza się zasypywanie kanałów piaskiem, szczególnie w przypadkach zagrożenia wybuchem lub pożarem.

Tunele i kanały kablowe powinny mieć zapewnione przewietrzanie naturalne lub sztuczne, przerywane w przypadku pożaru. Przewietrzania nie należy przerywać w przypadku kabli o izolacji z tworzywa, których rozkład następuje szybciej bez dostępu powietrza.

Tunele powinny mieć wysokość w świetle co najmniej 200 cm. Na obu końcach tunelu mają znajdować się włazy o średnicy nie mniejszej niż 80 cm. Tunele o długości przekraczającej 100 m powinny być podzielone na strefy pożarowe ograniczone ścianami przeciwpożarowymi o odporności ogniowej 1 h. Zaleca się dzielenie stref pożarowych na odcinki po około 50 m. Tunele o długości ponad 20 m powinny być wyposażone w oświetlenie elektryczne.

Kanały kablowe, jeżeli nie są na całej długości zasypywane piaskiem, powinny być podzielone na strefy pożarowe przez zastosowanie grodzi przeciwpożarowych wykonanych np. z warstwy piasku o długości 1 m obudowanej z obu stron cegłą.

Szyby kablowe powinny być podzielone na strefy pożarowe szczelnymi grodziami. Przegrody te muszą mieć odporność ogniową co najmniej 1 h i być rozmieszczone w odległościach nie przekraczających 9 m (co trzy kondygnacje). W budynkach  o wysokości powyżej 25 m, przegrody należy umieszczać na każdej kondygnacji.

Warunki wymagane dla przyjęcia do eksploatacji linii kablowych.

Przekazanie do eksploatacji linii kablowej może nastąpić wówczas, gdy odbierający roboty otrzyma następujące dokumenty:

1. Dokumentację techniczną z poprawkami, które zostały naniesione podczas wykonywania robót.

2. Protokoły badań i pomiarów.

3. Dokumentację powykonawczą.

4. Inne dokumenty żądane przez odbierającego.

Dokumentacja techniczno-eksploatacyjna linii kablowej.

Dokumentacja techniczna linii kablowej powinna obejmować:

— projekt techniczny wraz z uzgodnieniami,

— rysunki wykonawcze.

— dokumentację fabryczną

Dokumentacja eksploatacyjna linii kablowej powinna zawierać:

— dokumenty przyjęcia linii do eksploatacji,

— kartę ewidencyjną linii,

— szczegółową instrukcję ruchu i eksploatacji,

— wykaz urządzeń i części zamiennych,

— szczegółowe plany linii wykonane w podziałce 1:2w zakresie ustalonym instrukcją eksploatacji,

—  zbiorcze plany sieci kablowej o podziałce 1:10 000 dla sieci o napięciu wyższym od 1 kV lub

1:50 000 dla sieci do 1 kV.

Badania odbiorcze linii kablowej do 1 kV.

• Czy zamontowany osprzęt jest zgodny z dokumentacją techniczną,

• Uszczelnienie rur i innych przepustów,

• Oznaczenie kabli (liczba opasek i napisów na nich)

• Sprawdzić ciągłość żył i powłok metalowych kabli,

• Sprawdzić zgodność faz na obu końcach linii,

• Wykonać pomiar rezystancji izolacji kabli,

• Dokonać pomiarów geodezyjnych.

Program pracy linii kablowej na napięcie do 1 kV.

Eksploatacja linii kablowych o napięciu znamionowym wyższym niż 1 kV powinna być prowadzona w oparciu o program pracy. Na polecenie kierownika jednostki organizacyjnej program pracy może być również opracowany dla linii o napięciu do 1 kV.

 W programie pracy należy określić:

- układy połączeń sieci dla ruchu w warunkach normalnych i przy zakłóceniach,

- wymagane poziomy napięć,

- wartości mocy zwarciowej,

- rozpływ mocy czynnej i biernej,

- dopuszczalne obciążenia,

- nastawienia zabezpieczeń i automatyki łączeniowej,

- ograniczenia poboru mocy, stałe lub okresowe,

- wytyczne racjonalnej gospodarki energią elektryczną.

Program pracy powinien być aktualizowany: co 5 lat dla linii o napięciu do 1 kV.

 Prowadzenie ruchu powinno być udokumentowane i rejestrowane w dzienniku operacyjnym. Formę

i zakres rejestracji powinna określić instrukcja ruchu i eksploatacji.

Pomiary ruchowe w liniach kablowych.

W sieci elektroenergetycznej należy prowadzić pomiary ruchowe w zakresie niezbędnym dla ustalania programu pracy nie rzadziej niż:

— raz na zmianę – w stacjach ze stałą obsługą,

— raz w roku – w czasie największego obciążenia w stacjach bez stałej obsługi,

— co 5 lat – w innych punktach sieci.

Oprócz tego należy przeprowadzać okresowe oględziny i przeglądy linii.

Oględziny linii kablowej.

Oględziny wykonuje się w formie obchodów tras linii kablowych bez wyłączenia linii spod napięcia. Oględziny widocznych części kabla bez wchodzenia na słupki do stacji można wykonać jednoosobowo, oględziny w kanałach i tunelach – dwoosobowo. Ilość osób powinna być ustalona w Zakładowej Instrukcji Eksploatacji.

Oględziny linii kablowej powinny obejmować:

- Stan łączników i urządzeń,

- Stan izolacji urządzeń przeciwporażeniowych oraz sprzętu pożarniczego.

- W czasie oględzin tras linii kablowych należy sprawdzić: czy w pobliżu nie prowadzi się wykopów

oraz czy na trasie nie są składowane duże i ciężkie przedmioty, oraz czy nie ma usunięć ziemi

po powodziach, tąpnięciach itp.

- Wyniki oględzin powinny być rejestrowane w książce obchodów.

Przegląd linii kablowej.

Przegląd linii kablowej powinien być wykonany w terminach i jego zadaniem są w szczególności:

• Oględziny,

• Pomiary i próby eksploatacyjne

• Sprawdzenie stanu instalacji sygnalizacyjnej linii, w której zainstalowano kable olejowe,

• Konserwacje i naprawy,

Przeglądy przeprowadza się po wyłączeniu linii spod napięcia.

Termin remontu i jego zakres zależy od wyników przeglądu. Decyzję o podjęciu remontu podejmuje

pracodawca na wniosek osób dozoru.

Wymagania odnośnie rezystancji izolacji kabli do 1 kV.

W linii kablowej o napięciu znamionowym do 1 kV:

• 75 MΩ/km dla kabla o izolacji gumowej,

• 20 MΩ/km dla kabla o izolacji papierowej,

• 20 MΩ/km dla kabla o izolacji polwinitowej,

• 100 MΩ/km dla kabla o izolacji politelynowej .

Czynności łączeniowe w liniach kablowych.

Załączenie linii wyłączonej ze względów ruchowych na okres do 30 dni nie wymaga jakichkolwiek badań, jeżeli przy samej linii lub w pobliżu jej trasy nie wykonywano żadnych prac.

W Zakładowej Instrukcji Eksploatacji mogą być podane inne wymagania. W tym przypadku należy postępować zgodnie z instrukcją.

Załączenia linii po usunięciu uszkodzeń może być dokonane :

• po sprawdzeniu ciągłości żył,

• Zgodności faz,

• Rezystancji izolacji

• Wykonaniu próby napięciowej linii z wynikiem pozytywnym.