Допустимые температуры кабелей при прокладке и способы их прогрева

Независимо от места и способа прокладки, рода изоляции жил и напряжения кабелей прокладку их, как правило, следует осуществлять при положительной температуре окружающего воздуха.
Кабели в холодное время года прокладывают без предварительного подогрева, если температура воздуха в течение 24 ч до начала работ не была ниже:
0 °С — для силовых бронированных и небронированных кабелей с бумажной изоляцией (низкой, нестекающей и обедненно-пропитанной) в свинцовой или алюминиевой оболочке; -г7 °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 проволок; -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;
-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.
При температуре воздуха ниже минимально допустимой, при которой можно прокладывать кабель без предварительного подогрева, прокладка силовых кабелей с нормальной, нестекающей и обеднённо-пропитанной бумажной, а также с пластмассовой изоляцией и оболочкой допускается только после предварительного подогрева кабеля перед прокладкой и выполнения прокладки в сжатые сроки.
Прогрев кабелей перед прокладкой производят внутри стационарных или передвижных помещений, а прокладку выполняют при температуре от 0 до -10 °С в течение не более 1 ч; от -11 до -19 °С — не более 40 мин; от - 20 °С и ниже — не более 30 мин.
При невозможности прокладки кабеля в указанный срок в процессе прокладки должен обеспечиваться постоянный подогрев кабеля или прокладка его должна производиться с перерывами, во время которых кабель подлежит дополнительному подогреву.

Небронированные кабели с алюминиевой оболочкой в поливинилхлоридном шланге, даже предварительно подогретые, не допускается прокладывать при температуре окружающего воздуха ниже -20 °С. При температуре окружающего воздуха ниже -40 °С прокладка кабелей всех марок не допускается.
При температуре прокладки ниже -20 °С кабели в течение всего периода раскатки подогревают. Электропитание для прогрева подводят к наружному концу кабеля, укладываемому в начале трассы и закрепляемому в непосредственной близости от источника подогрева (при этом прокладку кабеля осуществляют с барабана, перемещаемого вдоль трассы).
При прокладке предварительно подогретого кабеля создают повышенный запас 3...4% по длине вместо 1...2%, так как после охлаждения длина кабеля сокращается значительнее, чем в обычных условиях.
Быстро прогреть кабель можно трехфазным током от присоединяемого к сети 220 или 380 В специального трехфазного трансформатора мощностью 20 кВ • А, вторичная обмотка которого имеет 10 ступеней напряжения (от 7 до 98 В). Такой прогрев кабелей проводят при постоянном контроле температуры токопроводящих жил, чтобы не допустить увеличения ее выше 40 °С. Схема прогрева кабеля с помощью трехфазного трансформатора приведена на рис.

Схемы прогрева кабелей: а — трехфазным током; б — однофазным сварочным трансформатором 1 — токопроводящие жилы внутреннего конца кабеля; 2 — прогреваемый кабель; 3 — токопроводящие жилы наружного конца кабеля; 4 — трансформатор тока; 5 — трансформатор, 6 — регулируемый трансформатор

Кабель можно прогреть также однофазным или постоянным током. В качестве источника тока в этом случае можно использовать сварочный трансформатор (например, СТЭ-32) или сварочный генератор, позволяющий регулировать силу тока более плавно и в широких пределах. На рис. б приведена схема прогрева кабеля однофазным током. В цепь вторичной обмотки трансформатора здесь включен дроссель, который позволяет регулировать силу тока в кабеле. Отметим, что при данной схеме прогрева в одной из жил кабеля будет течь ток в два раза больший, чем в двух других, и он будет нагреваться несколько неравномерно.
Практически работы по прогреву кабелей электрическим током проводят в следующем порядке.
Разделывают оба конца кабеля и на его внутреннем конце соединяют опрессовкой накоротко все жилы (при прогреве однофазным или постоянным током соединяют также две жилы на наружном конце). Место соединения покрывают изоляционной лентой. Оба конца кабеля заделывают герметично. Для заделки конца с закороченными жилами к металлической оболочке припаивают свинцовый колпачок так, чтобы жилы примерно на 50 мм не доходили до его торца. Для заделки другого конца кабеля, к которому подводится ток, используется временная воронка из рубероида, толя или электрокартона с заливкой ее битумной кабельной массой. Такую воронку можно использовать и для герметизации конца с закороченными жилами кабелей с пластмассовой изоляцией. Если необходимо прогреть несколько кабелей одновременно, их соединяют между собой последовательно.
На время прогрева устанавливают дежурство и принимают меры пожарной безопасности (доставляют огнетушители, песок, лопаты и др.).
Нагрев жил кабеля контролируют по показаниям термометра установленного на его оболочке, при этом следует учитывать, что температура жил кабеля, рассчитанного на напряжение 1 кВ, выше показываемой термометром температуры оболочки в среднем на 10 °С.
Силу тока прогрева контролируют по амперметру, при этом не должно быть превышения номинальных значений плотности тока для кабелей данного сечения. Допустимые значения силы тока при прогревании кабеля приведены в табл.
Прогрев кабеля током следует прекращать по достижении температуры наружного покрова внешних витков кабеля +20 °С, если температура наружного воздуха не ниже -10 °С и, соответственно, +30 °С при температуре наружного воздуха -20 °С.

Допустимые значения силы тока при прогревании кабелей, А

Продолжительность прогрева кабеля в помещениях или тепляках: 72 ч при температуре воздуха 5...10 °С, 24 ч — при 10...25 °С, 18 ч — при 25...40 °С.
При температуре окружающего воздуха ниже -40 °С прокладка кабелей всех марок не допускается.
Перегрев кабеля может привести к пробою изоляции. Пробой твердых диэлектриков — это электрический или тепловой процесс. Электрический пробой начинается с явления ударной ионизации, возникающей при больших напряжениях. Процесс ударной ионизации в твердом диэлектрике сходен с процессом ударной ионизации в газах, но протекает при значительно больших напряжённостях электрического поля. В результате частых соударений свободных электронов с молекулами и атомами диэлектрика освобождаются новые электроны. Они создают электронную лавину, пронизывающую твердый диэлектрик по всей его толщине, и он теряет свои электроизоляционные свойства.
Электрический пробой твердых диэлектриков на практике встречается редко, но он может возникнуть в тех случаях, когда потери энергии в диэлектрике незначительны и обеспечен хороший отвод тепла. При электрическом пробое электрическая прочность мало зависит от толщины диэлектрика и его температуры.
Тепловой пробой — это явление теплового разрушения диэлектрика: расплавление или прожигание по каналу между двумя его противоположными электродами.

Схема теплового пробоя диэлектрика:
1,3 — металлические электроды; 2 — диэлектрик, 4 — канал с повышенной проводимостью

Часть объема диэлектрика (канал) может обладать повышенной электрической проводимостью, вследствие чего в нем будет проходить заметный ток проводимости, который вызовет выделение тепла и нагрев этого канала, понижение его электрического сопротивления и, следовательно, возрастание тока сквозной проводимости. При этом происходит дополнительное выделение тепла в канале и перегрев этой части диэлектрика. При дальнейшем повышении напряжения ток проводимости в канале еще больше возрастёт, а выделяемое им тепло может вызвать сплошное прожигание или расплавление твёрдого диэлектрика.
Электрическая прочность при тепловом пробое в значительной степени зависит от температуры и толщины диэлектрика. С повышением температуры или при увеличении толщины твердого диэлектрика отвод тепла из него затрудняется, что приводит к перегреву места пробоя и его тепловому разрушению при меньшей напряженности электрического поля.