Прогрев кабеля на барабане

ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА № 2 ПРОГРЕВ КАБЕЛЯ НА БАРАБАНЕ

Цель работы:

1. Закрепить теоретические знания о прокладке кабелей при низких 
   температурах.
2. Получить практические навыки по прогреву кабеля на барабане с 
   помощью трансформатора ТСПК - 20 А.

1. Краткие  сведения из теории

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 ч. 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 1ч от 0 до минус 10°С;

не более 40 мин от минус 10 до минус20°С;

не более 30 мин от минус 20°С и ниже.

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

27

 

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 2.1.

Таблица 2.1. 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..

28

 

Окончание табл. 2.1.
Способ прогрева	Преимущества	Недостатки	Рекомендуемая область применения
В тепляке  или палатке		Повышенная	Для   протяженных
с   батареей   парового		пожарная   опас-	одиночных линий  в
отопления, печами или		ность   в   случае	случае   невозмож-
с обогревом  воздухо-		применения	ности       прогрева
дувкой (при  темпера-		угольных  и по-	электрическим  то-
туре до 40°С).		добных     печей,	ком.
		значительная
		продолжитель-
		ность   и   малая
		производитель-
		ность.

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-20 А для прогрева кабеля.

Трансформатор ТСПК-20 А предназначен для прогрева трехфазным током кабелей длиной до 600 м и сечением до 185 мм² перед их прокладкой в зимних условиях.

Трехфазный  понижающий трансформатор ТСПК-20 А  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 2.2).

Таблица 2.2. Напряжение холостого тока и максимальный ток вторичной обмотки трансформатора ТСПК-20 А

 

Номер отвода	1	2	3	4	5	6
Напряжение  холостого хода, В	12,6	25,3	38,0	50,6	76,0	101,3
Максимальный  ток, А	480	320	320	240	160	120

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 рис. 2.1.

29

 

Рис. 2.1. Схема  подключения трансформатора для  прогрева кабеля

При помощи трансформатора ТСПК-20 А 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

30

 

кабеля  разделывают, заключают в воронку  и подключают их к выводным шинам вторичной обмотки трансформатора.

Необходимую для прогрева кабеля величину напряжения рекомендуется подбирать по таблице 2.3. 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.

2. Оборудование  рабочего места

1. Силовой кабель на барабане.
2. Трансформатор ТСПК - 20 А.
3. Электроизмерительные клещи Ц - 91.
4. Термометр электрический.
5. Электромонтажный инструмент.
6. Meгаомметр М 4100.

3. Порядок  выполнения работы

1. Ознакомиться с оборудованием рабочего места.
2. Определить марку и сечение силового кабеля.
3. При помощи мегаомметра определить состояние изоляции об 
   моток трансформатора ТСПК-20А как между собой, так и относительно 
   корпуса (земли).

Таблица 2.3. Прогревание трехжильных кабелей на барабанах для прокладки при температуре воздуха ниже + 5°С

 

Сечение	Макси-	Необходимое время			Необходимое напряжение на зажимах
жил кабе-	мально	прогрева в минутах			трансформатора при  длине кабеля
ля, мм2	допусти-	при температуре ок-
	мый ток	ружающего воздуха,
	для про-	°С
	грева, А	0	-10	-20	100	200	300	400	500
3х10	72	59	76	97	23	46	69	92	110
3х16	102	56	73	94	19	39	58	77	97
3х25	130	71	88	106	16	32	48	64	80
3х35	160	74	93	112	14	28	42	56	70
3х50	190	90	112	134	123	23	34	46	58
3х70	230	97	122	149	10	20	30	40	50
3х95	285	99	124	151	9	18	27	36	45
3х120	330	111	138	170	8	17	25	34	42
3х150	375	124	150	185	7	15	23	31	38
3х185	425	134	167	208	6	12	17	23	29

31

 

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.

4. Проверить наличие заземления корпуса трансформатора.
5. Определить необходимую для прогрева кабеля величину напряжения и проверить правильность подключения перемычки к отводам 
   вторичной обмотки.
6. Подключить прогреваемый кабель к выводным шинам вторич- 
   ной обмотки, а первичную обмотку трансформатора к сети.
7. Снять показания электрического термометра.
8. Подать напряжение на трансформатор.
9. При помощи электроизмерительных клещей измерить силу тока 
   прогрева кабеля и проверить соблюдение нагрузочного режима:

при пользовании  отводом № 1 сила тока не должна превышать 480А, а № 2,3,4,5,6 - соответственно 320,320,240,160,I20A.

10. Прогреть кабель в течение 10-15 мин., снять в конце прогрева 
    показания электрического термометра и отключить трансформатор от се- 
    ти.
11. Определить скорость прогрева кабеля:

V = Δt/t,

где V - скорость прогрева (°С/мин.);

Δt° - разность в показании термометра, °С;

t - время прогрева (мин.).

4. Оформление отчёта по лабораторной работе

В отчёте должны быть представлены следующие  материалы:

1. Требования СНиП 3.05.06-85 к прокладке кабелей при низких 
   температурах.
2. Способы прогрева кабелей (табл. 2-1).
3. Схема подключения трансформатора ТСПК-20А для прогрева 
   кабеля (рис. 2.1).
4. Данные, полученные при измерениях и вычислениях.
5. Выводы по работе.

32