Costea Valentin
GRUP SCOLAR IERNUT
PROIECT TEHNOLOGIA DE EXECUTIE A LINIILOR ELECTRICE SUBTERANE
Nume: Costea Prenume: Valentin Calificarea: Tehnician in instalatii electrice
Indrumator: Prof. Zogorean Camelia
2008 1
Costea Valentin
CUPRINS
1. Elemente constructive ale liniilor electrice in cablu 1.1 Tipuri de cabluri electrice de forta 1.2 Mansoane si capete terminale 2. Tehnologia lucrarilor de pozare a cablurilor 2.1 Pozarea cablurilor direct in pamant 2.2 Pozarea cablurilor in conditii speciale 2.3 Pozarea cablurilor de inalta tensiune (110 – 220kV) 3. Probe, incercari si verificari ale liniilor in cablu in vederea receptiei si punerea in functiune Norme de protectie a muncii si paza cantra incendiilor, specifice lucrarilor la liniile electrice subterane Anexa 1…5 Bibliografie
2
5 6 10 11 12 12 16 17 20 22-27 28
Costea Valentin
Argument
In etapa actuala, progresul tehnic industrial si activitatea de toate zilele a omului sunt strans legate de consum sporit de energie si in primul rand, de energie electrica. Cresterea exponentiala a consumului de energie electrica in viitor si interconexiunea intre state va conduce la necesitatea transportarii de puteri din ce in ce mai mari de la centralele electrice la centrale de consum. Aceasta implica realizarea unor insemnate lucrari de constructii si montaj , in ritmul pe care il impune dezvoltarea neintrerupta a industrializarii tarii noastre si revolutia tehnicostiintifica. Tinand seama de complexitatea problemelor tehnice, tehnologice si economice, principala atentie a fost acordata instalatiilor de inalta tensiune si foarte inalta tensiune realizate in tara noastra. Dezvoltarea din ce in ce mai mare a retelelor electrice si a statiilor de transformare pune probleme tot mai complexe privind exploatarea acestor instalatii. Pentru dezvoltarea retelelor electrice, in ultimii ani este caracteristica cresterea ponderii liniilor in cablu, in special in zone urbane dens populate, odata cu cresterea sarcinii specifice si imposibilitatii patrunderii liniilor aeriene in zona. In prezent, directiile de cercetare sunt indreptate spre perfectionarea proiectarii, constructiei si exploatarii cablurilor de tip clasic, cu imbunatatirea caracteristicilor acestora si spre gasirea unor solutii principal noi in realizarea liniilor in cablu de mare capacitate (cabluri cu izolatie in vid, criogene, supraconductoare etc.). Avantajele principale ale liniilor in cablu , -siguranta in functionare, lipsa influentei factorilor atmosferici, spatiu ocupat mai redus, evitarea pericolului de atingere directa, criteriul estetic – au determinat cresterea numarului de linii in cablu si deci si a volumului de lucrari pentru executarea acestora. Constructia retelelor in cablu s-a dezvoltat nu numai acolo unde nu este posibila folosirea liniilor electrice aeriene (mari aglomerari urbane, traversari de ape, trasee in vecinatatea aeroporturilor, zone cu atmosfera nociva in apropierea
3
Costea Valentin
uzinelor chimice etc.), ci si pentru transportul si distributia energiei electrice in centrale electrice, statii de transformare si intreprinderi industriale. Dezavantajul principal al liniilor in cablu – costul mai ridicat decat al liniilor aeriene – tinde sa se micsoreze prin dezvoltarea tehnicii cablurilor si cresterea capacitatii de transport a acestora. Pozarea cablurilor, executarea lucrarilor de inadire, precum si a capetelor terminale sunt lucrari care necesita o constiinciozitate deplina, deoarece, dupa executare, este dificila o verificare a calitatii lor si practic imposibil de descoperit defectele de montare. Proiectul este structurat pe trei capitole mari: *Elemente constructive ale liniilor electrice in cablu; *Tehnologia lucrarilor de pozare a cablurilor; *Probe, incercari si verificari ale liniilor in cablu in vederea receptiei si punerea in functiune; Primul capitol abordeaza elemente constructive ale liniilor electrice in cablu, tipuri de cabluri si mansoane si capete terminale. Capitolul al doilea abordeaza tehnologia lucrarilor de pozare a cablurilor. Acest capitol se imparte in trei parti importante: pozarea cablurilor direct in pamant, pozarea cablurilor in conditii speciale si pozarea cablurilor de inalta tensiune. Capitolul al treilea prezinta probe, incercari si verificari ale liniilor in cablu in vederea receptiei si punerea in functiune. In proiect sunt incluse si norme de protectie a muncii si paza cantra incendiilor, specifice lucrarilor la liniile electrice subterane. Anexele de la sfarsitul proiectului cuprind date despre liniile electrice in cablu, de exemplu: consumul de putere reactiva al cablurilor, pierderile in functie de sarcina, sectiunea printr-un cablu etc.
4
Costea Valentin
1. Elemente constructive ale liniilor electrice in cablu Principalele elemente componente ale liniilor in cablu sunt: cablurile si accesoriile. Deoarece aceste elemente, precum si principalele tipuri de cabluri se studiaza in cadrul cursului de Retele electrice, in acest paragraf si in urmatorul se va face doar o prezentare sumara, corelandu-se cu aspectele tehnologice studiate in continuare. Elementele component de baza ale cablurilor pentru energie electrica sunt: conductoarele, izolatia, ecranarea, mantaua de protectie. Conductoarele prin care trece curentul electric se confectioneaza din sarme de cupru sau aluminiu, infuniate in mai multe straturi. Cablurile de forta difera dupa numarul conductoarelor (1, 2, 3 sau 4 conductoare) si sectiunea acestora, limitata de tensiunea pentru care urmeaza sa fie utilizate. Dupa forma lor, se deosebesc conductoare cu sectiune circulara, ovala, sub forma de sector sau tubular. Conductoarele cablurilor cu sectiuni mai mari sunt multifilare rasucite, dand cablului flexibilitatea necesara. Izolatia se realizeaza intr-o gama variata de materiale: hartie impregnata, cauciuc natural sau sintetic, materiale plastice etc. Grosimea izolatiei cablurilor depinde de natura materialului si de tensiune. Ecranarea se utilizeaza in general la cabluri cu tensiunea de peste 6kV, cu scopul limitarii solicitarilor electrice datorita neuniformitatii campului electric. Ecranul la cablurile cu izolatia de hartie se realizeaza sub forma unei benzi de hartie metalizata, aplicata pe izolatia conductorului. La cablurile cu izolatia din mase plastice ercanul se realizeaza din materiale semiconductoare si benzi metalice. Ecranul prezinta ca avantaje, micsorarea grosimii izolatiei si imbunatatirea racirii cablului. Mantaua de protectie se executa din plumb, aluminiu sau din mase plastice avand ca scop sa protejeze izolatia cablurilor impotriva actiunii umezelii, diferitilor acizi si deteriorarile mecanice. Partea exterioara a cablurilor este formata din invelisuri de protectie, care constau in benzi sau sarme de otel ( care asigura protectia cablurilor contra loviturilor ) si infasurari de iuta impregnata ( care asigura protectia anticoroziva ).
5
Costea Valentin
1.1 Tipuri de cabluri electrice de forta Cablurile se pot clasifica dupa diferite criterii. Dupa numarul conductoarelor situate in aceeasi manta, cablurile pot fi cu 1,2,3 sau 4 conductoare. Cele mai raspandite sunt cablurile trifazate cu trei conductoare in aceeasi manta. Dupa tensiunea pentru care au fost construite, cablurile pot fi de joasa tensiune (pana la 1 kV) si de inalta tensiune (peste 1 kV). Dupa izolatia lor de baza, cablurile pot fi de mai multe tipuri: cabluri cu izolatie de hartie, cauciuc, mase plastice. Simboluri pentru tipurile de cabluri. Diversele tipuri de cabluri se deosebesc dupa un sistem de simbolozare in care literele au urmatoarea semnificatie: H (izolatie de hartie), Y (izolatie din material plastic), P (manta de plumb), B (blindat cu armatura din benzi de otel), E (ecranat), s (special; exemplu pentru denivelari mari), F (rezistenta marita la propagarea flacarii). Prima litera C indica conductor de cupru, iar AC de aluminiu. Aceste litere se aseaza la inceputul seriei de litere. Urmeaza litera care indica izolatia, apoi litera care indica felul mantalei ( P-plumb, Y-material plastic, A-aluminiu), apoi litera care indica existenta armaturii metalice si la urma, felul invelisului protector. De exemplu: ACHPBI inseamna cablu cu conductoare de aluminiu (AC), cu izolatie de hartie (H), cu manta de plumb (P), cu armatura metalica de otel (B) si cu invelis de protectie din iuta (I). 1.1.1. Cabluri cu izolatie de hartie. Se realizeaza in diferite variante constructive, in functie de valoarea tensiunii de serviciu. Cablurile cu izolatie de hartie se construiesc: fie cu manta comuna de plumb, fie cu mantale separate pentru fiecare conductor. In figura 1.1 anexa 1 este reprezentata o sectiune printr-un cablu cu izolatie de hartie si manta de plumb. Cablurile cu izolatie de hartie au dezavantajul ca nu pot fi pozate cu denivelari mari (max. cca. 15m). In caz de denivelari mari, aceste cabluri se folosesc in mod exceptional mantandu-se mansoane de oprire, care impiedica iesirea uleiului izolant datorita presiunii. La tensiuni mai mari de 35 kV se utilizeaza cabluri cu un singur conductor, umplute cu ulei (fig. 1.2 anexa 2), isolate cu benzi de hartie. Aceste cabluri cu ulei fluid sunt prevazute in interior cu unul sau mai multe canale longitudinale, care asigura
6
Costea Valentin
circulatia uleiului si fac din diferitele tronsoane de cablu un sistem de vase comunicante. La o ridicare a temperaturii cablului, provocata de cresterea sarcinii, uleiul se dilata; surplusul de ulei rezultat prin dilatare iese din cablu prin canalele longitudinale si este preluat de niste rezervoare prevazute in acest scop la capetele cablului sau pe traseu cand se prevad mansoane de trecere si de oprire, evitandu-se astfel deformarea camasii de plumb a cablului. La racirea cablului, vasele mentionate asigura impingerea uleiului inapoi in cablu, prin aceleasi canale. In felul acesta se asigura continuitatea lichida a mediului impregnant (impregnarea cu ulei a tuturor interspatiilor ) in orice moment al exploatarii. 1.1.2 Cabluri cu izolatie din cauciuc. Se folosesc in general la joasa tensiune si la tensiuni de 1-15 kV. Se fabrica cu unul sau mai multe conductoare de cupru sau aluminiu. Fiecare conductor este izolat cu un strat de cauciuc vulcanizat. Conductoarele astfel izolate se rasucesc impreuna, golurile se umplu cu cauciuc si totul se inveleste cu banda impregnata. Urmeaza mantaua de plumb, armatura de otel si invelisul de iuta bituminizata. Au avantajul ca sunt mai flexibile si se pot monta la temperaturi mai scazute. Dezavantajele lor constau in degradarea mai rapida a izolatiei de cauciuc si functionarea la o temperatura mai scazuta fata de cele cu izolatie de hartie. Cablurile de cauciuc se construiesc si in manta de neopren. Neoprenul, gratie rezistentei mecanice si flexibilitatii, este elastomerul cel mai utilizat pentru cablurile de joasa si medie tensiune. 1.1.3 Cabluri cu izolatie de mase plastice. Cablurile izolate cu mase plastice prezinta o serie de avantaje: au o buna flexibilitate si o greutate mai redusa, nu necesita mantale metalice de protectie contra umiditatii, pozarea lor este mai simpla, imbinarea lor este mai usoara de realizat. Realizarea izolatiei din policlorura de vinil (PVC) si polietilena (PE) necesita o tehnologie avansata. Pentru cablurile de medie tensiune se folosesc in majoritatea cazurilor conductoare multifilare cu sectiune circulara din cupru sau aluminiu. Materialul izolant se aplica pe conductor astfel incat sa asigure o etansare perfecta. Pe conductor se aplica un strat de copolimer pe baza de etilena, care creeaza un cilindru izolant, asigurand atenuarea intensitatii locale a campului. Acest strat are proprietati termice superioare, ceea ce permite o buna rezistenta la solicitari termice prin soc, provocate de scurtcircuite. Peste stratul de izolatie exterioara se aplica un alt strat
7
Costea Valentin
care are rolul de a prelua campurile electrice exterioare. In directie radiala, cablul mai are un ecran de cupru si mantaua exterioara. 1.1.4 Cabluri de forta pentru tensiuni inalte. Sunt realizate intr-o gama larga de variante constructive. Capacitatea de transport a cablurilor este limitata prin incalzirea admisibila. Pentru marirea capacitatii de transport a cablurilor este necesar ca pierderile (de putere activa, cele dielectrice si pierderile in manta) sa fie reduse pe cat posibil, iar caldura produsa prin pierderi sa fie disipata. Tipurile de cabluri cunoscute azi sunt limitate si prin rigiditatea dielectrica (pierderile dielectrice crescand cu patratul tensiunii), incat ele pot fi utilizate pana la tensiunea maxima astfel: -cablul de polietilena, pana la 110 kV; -cablul cu presiune interioara de gaz, pana la 110 kV; -cablul cu presiune exterioara de gaz, pana la 220 kV; -cablul in ulei, pana la 380 kV. Cablurile de 500 si 750kV fabricate in prezent sunt cu ulei si pot avea lungimi limitate de ordinul kilometrilor, din cauza curentului capacitiv foarte mare. Daca in domeniul distributiei la medie si joasa tensiune, cablul de tip clasic cu izolatie de hartie impregnata in ulei si cablul izolat in polietilena isi vor pastra rolul dominant, in domeniul transportului la tensiuni foarte inalte va fi necesar sa fie inlocuit prin noi tipuri de cabluri. Acestea sunt prezentate pe scurt in cele ce urmeaza. Cablul cu racire artificiala (fortata) este dispus in conducte prin care circula apa sau are in interior un canal prin care circula ulei. Cablurile cu ulei static, montate in tevi de otel, sunt de asemenea larg raspindite. In fig. 1.3 anexa 3 este data schema sistemului pentru cabluri care transporta cantitati mari de putere pe distante mari. Acest sistem permite ca instalatii de 10001500MVA sa fie racite pentru distante de mai mult de 3 km cu o singura statie de pompare, la o extremitate. Cablul izolat cu gaz prezinta ca avantaje siguranta in functionare, pierderi reduse de energie, curent capacitiv redus datorita constantei dielectrice mici a gazului, lipsa pericolului de incendiu si a degradarii gazului, exploatare simpla si dimensiuni reduse. Cablul umplut cu gaz, in executia monofazata, consta din doua tevi concentrice, din care cea exterioara reprezinta capsularea, cea interioara conductorul activ, iar intre ele din loc in loc se prevad distantoare izolante pentru mentinerea coaxialitatii. Pentru evacuarea gazului, umplerea sau curatarea acestuia, 8
Costea Valentin
este necesara o gospodarie de gaz formata dintr-o pompa, rezervor, filtru si vanele respective, precum si de aparate de masura si control. In figura 1.4 anexa 3 este reprezentata sectiunea unui cablu de 110 kV 2 (3x240mm ) cu presiune de azot. Cand prin cablu trece curent, conductoarele se incalzesc, izolatia se dilata si largeste mantaua de plumb aflata deasupra ei. La racire, ea se contracta din nou, rolul presiunii exterioare de azot fiind de a presa mantaua de plumb pe conductoarele cablului, incat sa urmareasca contractia volumului. In felul acesta se evita ca la racire sa apara goluri care micsoreaza rigiditatea dielectrica. Pozarea acestor cabluri se face la o adancime de 1-1,2 m. Ca protectie contra coroziunii, tevile sunt prevazute cu o manta exterioara din polietilena. Cercetarile au estimat ca aceste cabluri pot avea o capacitate de trei ori mai mare decat cablurile obisnuite si pot avea practic orice lungime. Gazele folosite sunt azotul si hexafluorura de sulf (SF6). Cablul cu izolatie de SF6 poate conduce curenti pana la 5000 A, iar dimensiunile sale geometrice sunt mult mai reduse dacat la cablul conventional, pierderile dielectrice sunt mici, rezistenta de izolatie este independenta de temperatura. Cablul cu SF6 poate fi exploatat intr-un anumit domeniu la putere naturala. In anexa 4 fig.1.5 se dau curbele consumului de putere reactiva la diferite tipuri de cabluri de 220kV si la linii aeriene. Se observa ca o linie cu 1-3 circuite de cablu reprezinta in orice caz o sarcina reactiva pentru sistem, in timp ce cablul cu SF6 se comporta ca o linie aeriana. Curentul din mantaua cablurilor in conducta cu SF6 poate fi reglat cu ajutorul unor rezistente legate la pamant, montate la capatul izolat al mantalei tronsonului de cablu. Cabluri cu temperaturi joase. Problemele legate de incalzire, precum si cheltuielile mari necesare pentru instalatiile de racire artificiala au dus la ideea utilizarii unor sisteme de transport care sa nu produca pierderi active si deci care nu produc pierderi de caldura. Pentru aceasta se utilizeaza cabluri normale supraconductoare si de foarte joasa temperatura. Cabluri suproconductoare. Se cunosc in prezent 30 de elemente si un numar mare de aliaje a caror rezistenta electrica scade foerte mult la depasirea unei temperaturi, numita temperatura de prag. Cablul supraconductor necesita doua circuite de racire, unul cu heliu pentru racirea conductoarelor la 5oK si un circuit pentru izolarea termica fata de mediul exterior,
9
Costea Valentin
format din ecrane de radiatie pe partea interioara a conductei, parcurse de azot lichid la 80oK. Pierderile raman constante indiferent de sarcina si nu variaza cu patratul curentului, cum se intampla la celelalte sisteme de transport (anexa 4 fig. 1.6). Deoarece la cablurile supraconductoare pierderile Joule sunt practic nule, dimensionarea instalatiilor de incalzire este determinata in principal de caldura preluata de la mediul inconjurator si de pierderile prin frecare ale mediului de racire circulant. Cabluri criogenice. La unele materiale, coeficientul de temperatura al rezistentei electrice scade mult sub 150oK (anexa 4 fig. 1.7). temperatura criocablului este coborata la crica 80oK cu ajutorul azotului lichid, determinand pierderi cu valori mai mici decat ale cablului normal, datorita conductivitatii reduse ( rezistenta uni cablu de Al scade de zece ori la 770K). Puterea naturalaa cablurilor racite la temperaturi foarte joase este cuprinsa intre 0,7-4 GVA si sunt indicate la transportul unor puteri foarte mari, la tensiuni relativ mici (110 kV). Capacitatea circuitului criogenic este estimata sa fie aproximativ de patru ori mai mare decat a circuitelor subterane actuale. Tabela 1.1 (anexa 5) da cateva caracteristici pentru diferite tipuri de cabluri de inalta tensiune, la performante maxime.
1.2 Mansoane si capete terminale Mansoanele sunt costituite din cutii metalice inchise ermetic avand rolul de a proteja cablurile impotriva umezelii in punctele de innadire, de derivare si de capat. Ele trebuie sa aiba aceeasi rigiditate electrica ca si cablurile si sa fie astfel instalate incat sa elimine orice posibilitate de patrundere a umezelii in cablu. Mansoanele de legatura se construiesc din fonta si sunt constituite din doua piese care se asambleaza prin suruburi. Mansonul de fonta protejeaza innadirea din punct de vedere mecanic si anticoroziv. Capetele cablului se introduc prin partile laterale, iar masa izolanta se toarna prin deschiderea situata la partea superioara. In interiorul mansoanelor de fonta pentru inalta tensiune se monteaza mansonul de plumb folosit pentru legarea in prelungire a mantalelor de plumb ale conductoarelor.
10
Costea Valentin
Mansoanele de derivatie se utilizeaza numai la cablurile de joasa tensiune (sub 1 kV). Pentru cablurile de inalta tensiune, derivatiile se executa numai la posturile sau statiile de transformare, folosindu-se in acest scop cutii terminale. Mansonul de derivatie se deosebeste de mansonul de legatura prin faptul ca intr-o parte laterala are o prelungire prin care iese cablul de derivatie. Cutiile terminale se prevad la capetele cablurilor, permitand conectarea acestora la aparate, masini, barele statiilor sau linii aeriene. Cutiile terminale se confectioneaza din fonta, tabla sau plumb si sunt de tip interior si de tip exterior.
2. Tehnologia lucrarilor de pozare a cablurilor Din punctul de vedere al locului de instalare , retelele in cablu se clasifica in: a. Retele exterioare, pozate in afara cladirilor: -subteran (ingropate in sant pe pat de nisip, in blocuri de cabluri sau tuburi de protectie, in canale sau tuneluri); -aerian (pe estacade sau poduri suspendate, pe constructii suspendate de cabluri de otel); -cazuri speciale (traversari de ape, in galerii inundabile, terenuri sau zone corozive sau cu pericol de incendiu sau explozie). b.Retele interioare, pozate in cladiri: -in situatii normale:pe pereti, pe grinzi, sub plansee, in subsoluri tehnologice, in canale si tuneluri, in poduri si puturi de cabluri, in blocuri si tuburi de protectie; -in cazuri speciale: pe utilaje, in centrale si statii electrice, in medii cu temperaturi ridicate, in mediu cu pericol de incendiu si explozie etc. Pozarea cablurilor reprezinta totalitatea lucrarilor privind asezarea cablurilor de-a lungul traseului stabilit, intre cele doua capete. Operatia de pozare se executa cu respectarea prevederilor proiectelor si a prescriptiilor tehnice. pentru ridicarea productivitatii muncii si desfasurarii ritmice a lucrarilor scurtarea termenelor de executie si asigurarea unei calitati corespunzatoare a lucrarilor este necesara o buna organizare a santierului, o pregatire amanuntita a lucrarilor si a locurilor de munca, precum si aplicarea larga a celor mai bune si mai potrivite
11
Costea Valentin
metode de lucru. Elementele care hotarasc masurile de organizare si pregatire sunt: volumul lucrarilor si termenul de executare a acestora.
2.1 Pozarea cablurilor direct in pamant Pozarea cablurilor direct in pamant este metoda de lucru cea mai raspandita si este folosita in mod curent si in tara noastra. Aceasta metoda este simpla, necesita cheltuieli de investitie mai mici, dar comporta importante lucrari de pamant si desfacere repetate a pavajelor. Avand dezavantajul unui acces greoi in eventuale interventii in timpul exploatarii, astfel de lucrari cer o constiinciozitate deosebita si o supraveghere sustinuta pe timpul constructiei lor. Traseele adoptate trebuie sa nu intre in zonele de extindere a cladirilor, ale cailor de comunicatii etc. prevazute in planurile de dezvoltare si sistematizare. Procesul tehnologic la pozarea cablurilor direct in pamant cuprinde urmatoarele operatii: -recunoasterea traseului; -executarea traversarilor; -executarea santurilor; -dasfasurarea si asezarea cablurilor; -tragerea cablurilor in traversari; -executarea profilului; -astuparea santului si refacerea pavajelor.
2.2 Pozarea cablurilor in conditii speciale 2.2.1 Pozarea cablurilor in caldiri industriale se realizeaza aparent pe console si constructii metalice. Pentru pozarea cablurilor, tamburele se instaleaza intr-un loc usor accesibil , de pe traseul interior, se ridica pe vinciuri si se desfasoara in lungul traseului. Dupa parcurgerea intregului traseu, se aseaza cablul pe pardosea, se masoara lungimea finala si se taie cablul. Se executa apoi, tot manual, ridicarea si asezarea cablului pe console sau constructii metalice. In interiorul cladirilor, cablurile se monteaza fara stratul protector anticoroziv, din iuta. Mantaua metalica de protectie a cablurilor se vopseste cu un strat anticoroziv si ignifug.
12
Costea Valentin
In halele industriale, traseele de cabluri pozate suprateran se aleg de regula in lungul grinzilor cailor de rulare, pe talpa fermelor care sustin acoperisul, pe peretii incaperilor etc. In subsolurile tehnologice, rafturile de cabluri se monteaza in coridoarele lasate in acest scop. 2.2.2 Pozarea cablurilor in tuneluri si canale. Pentru asezarea unui numar mare de cabluri in aceeasi directie , intr-un singur sant, este necesara o fasie larga de teren, fara constructii, atat dedesuptul cat si deasupra terenului. Adeseori, cablurile nu se pot aseza direct in pamant, deoarece acesta contine agenti corozivi. In aceste cazuri, cablurile se aseaza in tuneluri sau canale. Tunelurile sunt niste galerii subterane din beton ( mai rar din caramizi ) permitand circulatia in lungul lor. In tuneluri, cablurile se monteaza pe suporti. Canalele pot fi de tip deschis (acoperite cu capace demontabile ), cablurile fiind accesibile in tot lungul lor, sau de tip inchis, fiind accesibile numai in gurile sau caminele de vizitare. Aceste doua sisteme prezinta dezavantaje in comparatie cu asezarea cablurilor direct in santuri, deoarece utilizarea cablurilor din punct de vedere al sarcinilor de curent admisibile trebuie sa fie mai mica, iar costul de asezare este mai mare. Pozarea cablurilor in tuneluri si canale are avantaje in cazul cand numarul acestora este de ordinul 30-40. La proiectarea liniei se stabileste, prin calcule, pentru fiecare caz concret, rentabilitatea asezarii cablurilor intr-un fel sau altul. Pozarea cablurilor in canale si tuneluri se face pe stelaje sau pe paturi de cabluri. Pozarea cablurilor in tuneluri sau canale se executa prin una din metodele descrise: manual, prin deplasarea pe role, prin deplasarea muncitorilor care poarta cablul pe umeri, prin trecerea lui din mana in mana. Dupa terminarea pozarii, se executa montarea definitiva pe console, prinderea cu cleme si bride de suporturile de sustinere, dupa care canalele sau tunelurile se curata. Trebuie acordata atentie protectiei anticorozive si ignifuge, ca si protectiei contra deteriorarilor mecanice. 2.2.3 Pozarea cablurilor in pozitie verticala (puturi, mine etc.) se face coborand tamburele la partea inferioara a putului (minei), derularea efectuindu-se cu ajutorul unui troliu cu cablu de otel, asezat la partea superioara. Cablul de otel este legat cu ajutorul unui ciorap cu rezistenta mecanica corespunzatoare greutatii cablului. Ciorapul este fixat de armatura de otel a cablului. 2.2.4 Pozarea cablurilor sub lacuri, rauri. La traversarea apelor mari, a fluviilor, cablurile subfluviale se instaleaza intre doi stalpi terminali ai liniei electrice 13
Costea Valentin
aeriene, amplasati pe malurile apei. La fiecare traversare a unei ape, in afara cablurilor care constituie circuitele liniei, se pozeaza in plus un cablu de rezerva. Metoda folosita pentru pozarea cablurilor subfluviale in albia raurilor, este metoda tamburului mobil. In principiu, tamburul cu cablu este instalat pe un slep care, deplasandu-se in lungul traversarii, determina desfasurarea cablului si asezarealui pe fundul albiei raului. Slepul este ancorat de doua puncte fixe, amenajate pe maluri cu ajutorul a doua cabluri reglabile. Pentru a se realiza un traseu cu cele 3-4 cabluri pastrandu-le paralele, pentru a scurta la minimum intreruperea circulatiei fluviale si a reduce costul lucrarii, se prefera metoda pozarii simultane a cablurilor, desi operatia este mai complicata. In acest scop se folosesc vase (slepuri) special amenajate pentru aceste operatii. 2.2.5 Pozarea cablurilor in tuburi subterane se utilizeaza la noi in tara numai in cazuri speciale, acolo unde este necesara o protectie mecanica deosebita (traversari de strazi, sosele, cai ferate etc.). In alte tari, acest sistem este folosit in mod curent prezentand nu numai avantajul unei protectii mecanice sigure, dar si acela ca executarea santului se poate face mecanizat, in conditii mai bune. Canalizarile subterane in tuburi se folosesc in cazul pozarii pe acelasi traseu al unui numar mare de cabluri. Pozarea in tuburi se executa mecanizat prin tragere cu fir pilot. 2.2.6 Pozarea cablurilor de circuite secundare (pentru masura, semnalizari, comanda, protectie, automatizari etc.). Se recomanda ca traseele acestora sa fie diferite de cablurile de forta, pentru ca o avarie sau un incendiu sa nu le efecteze reciproc. Daca aceasta nu este posibil, distanta minima trebuie sa fie de 0,25 m, iar in cazul cand nici aceasta distanta nu se poate realiza, cablurile de circuite secundare se separa pe toata lungimea de paralelism cu placi de azbociment. De asemenea se va pastra o distanta de: 0,2 m fata de conductele de aer comprimat, 0,5 m de alte conducte si 1m de conductele cu lichide combustibile. 2.2.7 Razele minime de curbura la pozarea cablurilor. O atentie deosebita trebuie acordata la pozare, rezei minime de curbare care se indica pentru fiecare tip de cablu de furnizorul respectiv, astfel ca sa fie garantate calitatile electrice si mecanice ale cablului. Aceste raze minime de curbura in functie de diametrul exterior d al cablului au informativ urmatoarele valori: la cablul de forta cu mai multe conductoare izolate in hartie-15d; cablul de forta izolat cu cauciuc- 10d; cablul de circuite secundare nearmat, izolat cu cauciuc-6d; cablul de forta sau circuite secundare izolat cu material plastic-8d, iar cel cu manta de aluminiu-25d.
14
Costea Valentin
2.2.8 Pozarea cablurilor pe timp friguros. Pozarea cablurilor electrice nu este permisa daca temperatura mediului ambiant si a cablului au scazut in cursul ultimelor 24 ore inainte de pozare – chiar numai pentru scurt timp – sub urmatoarele limite: 0oC – pentru cabluri cu izolatie de hartie, pentru tensiuni pana la 10 kV ( in manta de plumb, aluminiu, PVC); +5oC – pentru cabluri cu izolatie de hartie de 15 – 35kV; +4oC – pentru cabluri cu izolatie si manta de PVC; -7oC – pentru cabluri armate cu izolatie de cauciuc; -20oC – pentru cabluri in manta de plumb fara invelis de protectie (nearmate) cu izolatie de cauciuc; - pentru alte tipuri de cabluri cu respectarea indicatiilor fabricii furnizoare. Cand este necesara dasfasurarea si pozarea cablurilor la temperaturi mai scazute decat cele de mai sus, cablurile trebuie incalzite. Daca in apropierea traseului de pozare exista hale uzinale incalzite, se va obtine acordul intreprinderii respective pentru ca incalzirea cablurilor sa se faca in ele. Daca nu exista astfel de hale, se utilizeaza baraci prefabricate sau corturi speciale, incalzite cu aeroterme cu combustibil lichid sau electrice, cu radianti cu gaze lichefiate sau cu rezistente electrice. Tamburele cu cablu sunt ridicate pe cricuri pentru ca in timpul incalzirii, sa poata fi rotite pentru a se realiza o incalzire uniforma. Durata incalzirii depinde de temperatura incaperii si este data in tabela 2.1. Independent de metoda de incalzire adoptata de cablu, acesta trebuie sa fie derulat cat mai repede, cel mult 40 – 50 minute, dupa incalzire. Tabela 2.1 Durata incalzirii cablurilor Temperatura incaperii, oC Durata incalzirii (minimum)
+5…+10 3 zile
+10…+25 1 – 1,5 zile
15
+25…+40 18 ore
Costea Valentin
2.3 Pozarea cablurilor de inalta tensiune (110 – 220kV) Cablurile cu peste 60 kV sunt de constructie monofazata si in mod uzual, cu canal interior pentru ulei. In functie de tipul cablului, lungimea traseului si denivelare sunt necesare accesorii speciale: mansoane de jonctiune (asigura continuitatea electrica si a sistemului pentru ulei), mansoane de oprire (asigura legatura electrica, insa separa uleiul din cele doua tronsoane), cutii terminale (la capetele traseului, asigura si alimentarea cu ulei), rezervoare de alimentare (preiau si variatiile de volum la temperaturi) si aparataj de supraveghere (manometre cu contact, indicatoare de nivel cu contact pentru semnalizare) Cablurile normale permit denivelari maxime de 15 – 20m, insa cele de constructie speciala suporta denivelari peste 100 m fara mansoane de oprire intermediare. Raza minima admisa la manevrare si pozare este indicata de furnizor (informativ 25 x diametrul exterior al cablului). Cablurile se expediaza din fabrica pe tambure de circa 3 m diametru, avand capatul initial racordat prin piesa, la un rezervor pentru alimentarea permanenta cu ulei, montat pe tambur, iar la celalalt capat de unde incepe dasfasuratrea, cablul are o piesa de inchidere. Pozarea cablurilor consta din urmatoarele operatii: - Dupa preluarea traseului se executa in primul rand lucrarile de constructie a camerelor (subterane) pentru mansoanele de oprire (numite si camere de tragere, deoarece din aceste camere incepe desfasurarea cablurilor) si executia traversarilor de drumuri, cai ferate etc., care constau din tuburi inglobate in beton. - Dupa trasare si desfacerea pavajelor se executa sapatura. - Tamburele de cablu se transporta cate trei la punctele de tragere si se aseaza pe doua vinciuri mecanice speciale pentru derulat, astfel ca la desfasurare sa se roteasca in sensul sagetii marcate pe tambur. Pentru stapanirea vitezei de desfasurare se foloseste un sistem de franare ( ex. cate un dulap de parghie care freaca partea frontala a marginilor tamburului). - Pe fundul santului se instaleaza la distante de 2 – 2,5 m si la colturi, role de derulare.
16
Costea Valentin
- Desfasurarea cablului se poate executa manual sau mecanizat. Intre conductorul desfasurarii si ajutoarele sale plasate la punctele importante se tine legatura prin telefoane sau radiotelefoane, fiind foarte important sa se opreasca tragerea in cazul unor situatii necorespunzatoare ( ex. caderea de pe role etc. ) - Dupa terminarea pozarii se demonteaza papucul de la piesa de capat pentru inchiderea cablului si se racordeaza cablul la un rezervor de alimentare , dupa care se poate dezlega cablul de la celalalt cap racordat la rezervorul de pe tambur. - Executarea profilului consta in asezarea definitiva a cablurilor in sant, conform proiectului In canale, tuneluri, puturi, cablurile se prind pe console cu juguri din fag fiert in ulei, sau din material nemagnetic pentru evitarea incalzirii. Pentru asigurarea unei rezerve necesare in caz de reparatii, fixarea pe console se face sub forma sinusoidala. In galerii inclinate, desfasurarea se face pe jgheaburi de lemn (fara role), iar frecarea se regleaza cu praf de talc. Conform instructiunilor furnizorului, unele cabluri (de inalta presiune) se pozeaza fara ulei, in care scop se scoate pe timpul pozarii uleiului, se introduce azot sub presiune, iar dupa pozare se reintroduce uleiul, extragand aerul cu o instalatie speciala prevazuta cu o pompa de vid.
3. Probe, incercari si verificari ale liniilor in cablu in vederea receptiei si punerea in functiune Dupa terminarea lucrarilor de montaj, cand cablul de forta si mansoanele de legatura sunt inaccesibile pentru examinare directa, receptia liniei in cablu nu se poate realiza practic decat prin incercarea electrica a liniei. Deoarece metodele de incercare electrica nu dau posibilitatea de a descoperi toate defectele liniei executate este necesar sa se controleze calitatea lucrarilor de montaj in timpul executarii acestor lucrari. Controlul tehnic asupra calitatii lucrarilor trebuie sa fie exercitat de intreprinderea care va exploata cablul. Acest control trebuie sa constate daca se respecta proiectul, caietele de sarcini, prescriptiile si instructiunile tehnice in vigoare, precum si sa constate calitatea unor materiale sau a lucrarilor.
17
Costea Valentin
Aceste verificari urmaresc: - respectarea distantelor minime prescrise la pozare, atat in ceea ce priveste adancimea de pozare, cat si in ceea ce privesc conditiile impuse la intersectia cu alte instalatii tehnologice; - respecatrea conditiilor prescrise la instalarea cablurilor in interiorul cladirilor, in pamant si pe cai publice, in canale si tuneluri, in blocuri si tuburi de protectie,sub apa sau pe trasee speciale; - executarea amenajarilor constructive si a instalatiilor anexe in gospodariile de cabluri (ex. panta de scurgere si drenajele canalurilor de cabluri etc.); - marcarea cablurilor, mansoanelor si a cutiilor terminale. Incercari si verificari la punerea in functiune a liniilor in cablu. Volumul minim al incercarilor si probelor inaintea conectarii liniei instalate: 1. Incercari de izolatie ale cablurilor -Masurarea rezistentei de izolatie se face cu megohmmetrul de 1000 V pentru cabluri cu tensiuni nominale mai mici de 1 kV si cu megohmmetrul de 2500 V la cabluri cu Un>1 kV (orientativ, rezistenta de izolatie nu trebuie sa fie mai mica de 50 MΩ/km la 6 kV si 100 MΩ/km la peste 6 kV). Rezistenta de izolatie se masoara atat intre fiecare conductor al cablului si pamant (manta), cat si intre conductoarele cablului. -Incercarea izolatiei cu tensiune marita. Deoarece incercarea de curent alternativ (cca 1,6 Un) necesita puteri reactive capacitive mari, in mod uzual se foloseste curentul continuu care permite si masurarea comoda a curentului de fuga (care trece prin izolatie). In timpul incercarii cablului nu trebuie sa se produca strapungeri sau conturnari. De asemenea, curentul de fuga nu trebuie sa prezinte variatii la tensiunea de incercare, iar coeficientul de asimetrie al curentilor de fuga pe fiecare faza trebuiesa fie: 2. Identificarea fazelor si verificarea integritatii lor cu ajutorul megohmmetrului. 3. Masurarea rezistentei ohmice a conductoarelor se face in c.c. cu metoda puntii sau a voltmetrului si ampermetrului. Rezultatele masurarii se compara cu valorile din buletinul din fabrica. 4. Masurarea rezistentei ohmice a ecranelor este obligatorie in cazul cablurilor de 6 – 10kV, fara manta metalica. 5. Verificarile speciale la cabluri cu tensiunea Un>110 kV prevad: - stabilirea caracteristicilor uleiului de cablu si a gradului de degazare; - masurarea temperaturii uleiului;
18
Costea Valentin
- verificarea sistemului de semnalizare a presiunii de ulei; - masurarea rezistentei de punere la pamant a constructiilor metalice din tunelurile sau canalele de cabluri si la capetele terminale etc.; - incercarea mantalei exterioare anticorozive cu tensiune redresata. Aceste verificari se fac conform indicatiilor date de furnizor in instructiuni speciale. Dupa verificarea in teren a lucrarilor, dupa controlul documentatiilor si al executarii probelor si incercarilor pe parcursul si la terminarea montajului se poate incheia procesul verbal de receptie preliminara si se poate trece la proba de 72 ore a instalatiilor. Ele se incarca pe cat posibil la sarcina nominala, varificandu-se in special: comportarea generala a instalatiei, reglajul protectiilor, curentul capacitiv, puterea reactiva si tensiunea la ambele capete ale cablului. La terminarea probelor complexe de 72 ore se incheie procesul verbal de punere in functiune si predare in exploatare continua, iar dupa trecerea perioadei de garantie se inchie procesul verbal de recptie finala.
19
Costea Valentin
NORME DE PROTECTIE A MUNCII SI PAZA CONTRA INCENDIILOR, SPECIFICE LUCRARILOR LA LINIILE ELECTRICE SUBTERANE
Masuri de protectie a muncii privind executarea sapaturilor. Sapaturile trebuie astfel executate incat sa fie prevenita surparea peretilor. In acest scop, peretii sapaturilor se taie vertical sau cu taluz si se consolideaza cu sustineri corespunzatoare naturii rocilor. Modul de sustinere este stabilit prin proiectul liniei. Daca in timpul saparii se descopera cabluri, conducte sau apar gaze, lucrul trebuie intrerupt si anuntat conducatorul tehnic al lucrarii. Pamantul provenit din sapaturi trebuie asezat la o distant de cel putin 0,5m de la marginea peretilor sapaturii. Masuri de protectie a muncii privind pozarea cablurilor. La descarcarea taburului cu cablu, trebuie coborat incet, retinindu-l cu franghii. Inainte de desfasurarea cablului, tamburul trebuie sa fie ridicat pe ax cu cricuri. La pozarea manuala a cablului, numarul de muncitori trebuie sa fie astfel ales, incat fiecaruia sa-i revina o parte din cablu cu greutatea de cel mult 35 kg. La desfasurarea si tragerea mecanizata a cablurilor este interzisa apropierea muncitorilor de dispozitivul de tragere al cablului pilot. Masuri privind pozarea cablurilor in canale, tuneluri, puturi. Lucrarile de cabluri in tuneluri, puturi si canale se incep numai dupa ce se controleaza ca nu exista gaze vatamatoare pentru oameni. De asemenea, se deschid capacele si usile la capete ca muncitorii sa se gaseasca intre aceste elemente de aerisire. Manevrarea capacelor se face cu ajutorul unor rangi usoare si a unor carlige speciale. Iluminarea locurilor de munca se face cu lampi portative de 12V sau cu lampi cu acumulatoare. Masuri privind mutarea cablurilor si a mansoanelor. Mutarea, indepartarea si deplasarea cablurilor, precum si a mansoanelor trebuie sa se execute numai dupa intreruperea tensiunii si descarcarea cablului de sarcina capacitiva. In cazuri speciale, cand este imposibil a se scoate liniile de sub tensiune fara intreruperea alimentarii cu energie electrica a unor consumatori importanti, se 20
Costea Valentin
admite in mod exceptional deplasarea cablurilor sub tensiune, pe distante mici (circa 5m ), cu respectarea instructiunilor prevazute in fisele tehnologice respective. Masuri de siguranta contra incendiilor. Pentru evitarea si limitarea incendiilor in gospodariile de cabluri se iau o serie de masuri: -se procura si se monteaza in canale, tuneluri, puturi si in toate incaperile instalatiilor energetic, numai cabluri fara straturi exterioare bituminoase, insa protejate din fabrica cu un strat anticoroziv sau greu combustibil; -la cablurile existente in centrale si statii, protejate cu un strat de iuta bituminata care nu se poate inlatura, trebuie luate masuri pentru ignifugare; -podurile de cabluri, tunelurile si puturile care colecteaza cablurile de la mai multe celule sau instalatii trebuie despartite de incaperile cu alte destinatii; -trecerile cablurilor prin peretii despartitori si prin plansee trebuie executate cu o etansare a orificiilor de trecere, folosind materiale necombustibile. -in cazul cablurilor cu manta de PVC se folosesc cele de tip special F, cu rezistenta marita la propagarea flacarii, economisindu-se astfel compartimentarile, zidurile despartitoare, usile antifoc etc. -pentru anumite gospodarii de cabluri in centrale sau statii importante se monteaza sesizoare de fum, care semnalizeaza inceperea incendiilor. De asemenea se monteaza instalatii de stins incendiu cu apa, spume chimice, etc.
21
Costea Valentin
Anexa 1 Fig. 1.1 Sectiunea printr-un cablu
1
1-izolatie de faza 2
2-iuta gudronata
3
3-iuta impregnata
4
4-benzi de otel 5-hartie impregnata 6-camasa de plumb
5
7-conductor 6 7
22
Costea Valentin
Anexa 2
a 1
9
b
2
3
4
12
9
14 2 13
4
1 5
7 4 6
6
8 7 c
1 0
7 Fig. 1.2 Calibru de inalta tensiune 110-220 kV: a- sectiune printr-un cablu subteran de 110 kV; b- idem de 220 kV; c- idem de 110 kV subfluvial; 1-conductor de Cu; 2-izolatie de hartie uleiata; 3-banda de hartie carbon; 4-camasa din PVC; 5-benzi de Cu; 6-camasa de Pb; 7-banda de hartie metalizata; 8-benzi de otel; 9-canal central pentru ulei; 10-strat de protectie din iuta bituminata; 11-sarme de otel zincat; 12-manta de protectie din staniu-bronz; 13-armatura din sarma de aluminiu; 14-strat izolator din bumbac
11 6
2 1
8
4 9
23
3
5
Costea Valentin
Anexa 3 B2
B1 R
J1
S P1
S P2
S P3
J2
J3
J4
J5
S P4
Fig. 1.3 Schema unui sistem de racire pentru cabluri de mare putere: R-rezervorul de ulei; S-ventil de suprapresiune; A-racitorul de aer; P1,P2-pompe pentru mentinerea presiunii; P3,P4-pompe de circulatie; B1,B2-cutii terminale; J1-J5-puncte de alimentare
A
1 2 3 4
5 6 7 8
24
Fig. 1.4 Sectiune printr-un cablu cu presiune de azot pentru 110 kV: 1-conductor 2-suprafata conductorului 3-izolatie 4-manta de plumb 5-bandaj de protectie la presiune 6-armatura din sarma plata 7-teava de presiune 8-protectie contra coroziunii
Costea Valentin
Anexa 4 PW
1,0
RGK
0,5 Supraconductor
0,5
1,0
Pn
Fig. 1.6 Pierderile in functie de sarcina pentru un cablu supraconductor Pn=2500 MVA=1 pierderi active (respectiv puterea necesara pentru racire Pw=265 kW/km=1) 101 Na
µΩcm
Al 10
0
Cu
Be 10-1
Q 10-2
10-3 0
100
200
K T
Fig. 1.7 Rezistenta specifica functie de temperatura pentru cateva metale 25
300
Costea Valentin
Anexa 4 + Linia aeriana (fascicul de patru conductoare)
15000 10000
5000 Linie aeriana (nefasciculata) Cablu cu SF6 fara curent in manta
2000
Cablu cu SF6 cu curent in manta
1000 500 100 0
1
2
3
4
100 500 1000
2000
5000
10000
Cablu in ulei
3 cabluri in ulei, paralele
15000
Fig. 1.5 Consumul de putere reactiva al cablurilor
26
(KA)
Costea Valentin
Anexa 5 CARACTERISTICI PENTRU CABLURI DE INALTA TENSIUNE TIPUL DE CABLU Tensiune nominala, kV Tensiunea maxima de serviciu, Kv Materialul conductoarelor Sectiunea conductoarelor, mm2 Capacitatea de transport in regim de durata, MW
CABLU IN ULEI
CABLU IN ULEI CU RACIRE CU APA
CABLU IN SF6
CRIOCABLU
CABLU SUPRACONDUCTOR
110
220
380
380
380
110
110
125
245
420
420
420
125
125
Cu
Cu
Cu
Cu
Al
Al
1000
1000
1000
2000
8000
3000
4 Niobiu pe 3200 Cu
160
300
450
1500
2500
1000
27
2500
Costea Valentin
Bibliografie
Bercovici M. si Arie A. Potolea E. Vicol P. Pietrareanu E.
Badulescu N. Lucia Pantelimon si Nicolae Decusara
Retele electrice. Editura tehnica Bucuresti 1963 Centrale, statii si retele electrice. Editura didactica si pedagogica, Bucuresti 1971 Constructia liniilor electrice. Editura tehnica, Bucuresti 1975 Constructia si exploatarea retelelor de cabluri in intreprinderile industriale. Editura tehnica, Bucuresti 1973 Linii si statii electrice. Editura tehnica, Bucuresti 1962 Montarea si exploatarea liniilor si statiilor electrice. Editura didactica si pedagogica, Bucuresti – 1977
28
