Соединительные муфты используются для качественного соединения отрезков силовых кабелей в одну линию и подключения их к вводным устройствам электрооборудования. Они бывают двух основных типов: соединительные для подключения отрезков кабеля между собой и концевые, которые осуществляют коммутацию оконечных участков кабельной линии к распределительным шинам щитовых вводов электроустановки.
Технические требования к муфтам включают передачу электроэнергии с минимальными потерями напряжения и сохранением всех электрических характеристик кабеля. Кроме того, муфты должны выдерживать междуфазное напряжение электроустановки и противостоять агрессивному воздействию почвы.
Выбор конструкции муфты зависит от таких характеристик кабеля, как величина напряжения, количество жил, поперечное сечение и материал проводов, тип междуфазной изоляции и способы защиты от внешних механических и химических воздействий.
Конструктивной особенностью любой силовой кабельной линии в электрических сетях является необходимость выполнения их в едином герметичном корпусе, защищенном от вредного воздействия окружающий кабель среды. Оболочка зарытого в траншею кабеля постоянно подвергается влиянию грунтовых вод, растворенных почвенных кислот и механическим нагрузкам.
Протяженность кабельных линий может достигать нескольких десятков километров, а производители вынуждены их выпускать строго дозированной строительной длиной, которая ограничена габаритами кабельного катка и возможностями его перевозки транспортными средствами.
Поэтому при монтаже подобных линий электропередач возникает необходимость качественного соединения строительных отрезков кабелей в одну линию и подключение их к вводным устройствам электрооборудования.
Для этого используют муфты, которые называют:
1. соединительными для подключения отрезков кабеля между собой;
2. концевыми, осуществляющими коммутацию оконечных участков кабельной линии к распределительным шинам щитовых вводов электроустановки.
При этом первые конструкции полностью располагаются в траншее и засыпаны грунтом, а вторые — защищены металлическим корпусом щита, закрытого на замок, от проникновения посторонних лиц.
Если посмотреть на вышеприведенную картинку, то наглядно видно, что все муфты последовательно соединяют отдельные части кабельной линии. Это налагает на них необходимость передавать электроэнергию, как и кабель, с минимальными потерями напряжения и сохранением всех ее электрических характеристик.
При этом площадь, создаваемой контактной поверхностью жил с гильзой муфты, должна соответствовать их габаритам или даже незначительно превышать их, а обжимное усилие — не только обеспечивать механическую прочность, но и качественное протекание электрического тока с минимально возможным переходным сопротивлением.
Поэтому жилы всех силовых кабелей крепятся:
-
наконечниками, которые зажимаются болтами;
-
гильзами с болтовым креплением или обжимом.
Слой изоляции муфты, как и самого кабеля, должен:
-
выдерживать междуфазное напряжение электроустановки;
-
исключить пробой на корпус;
-
десятилетиями противостоять агрессивному воздействию почвы.
Классификация соединительных муфт
На выбор конструкции муфты влияют такие характеристики кабеля, как:
-
величина напряжения;
-
количество жил;
-
поперечное сечение и материал проводов;
-
тип междуфазной изоляции;
-
способы защиты от внешних механических и химических воздействий.
Для выполнения этих условий применительно к конкретным кабелям создаются муфты.
По значению рабочего напряжения муфты изготавливают для использования в:
-
высоковольтных кабельных линиях;
-
электроустановках до 1000 вольт.
Количество жил, соединяемых муфтами, как правило, может ограничиваться тремя или четырьмя. Но, в отдельных случаях, встречаются кабели с другим числом жил.
Чтобы установить муфту на кабель необходимо правильно разделать концы, аккуратно снять слои изоляции и последовательно подготовить каждую поверхность для монтажа в муфту, как показано на картинке ниже.
По этому же принципу выполняется подключение разделанного провода в концевую клемму.
Для многожильных медных проводов, сплетенных в один жгут, удобно использовать специальные наконечники из деформируемых мягких металлов, которые при сжатии специальным обжимным инструментом создают прочное механическое соединение и хороший электрический контакт.
Тип междуфазной изоляции кабеля определяет конструкцию применяемых муфт.
Соединительные муфты
Например, модель 1Стп-3х150-240 С предназначена для сборки жил, обернутых специальным сортом бумаги со слоем пропитки. Расшифровка ее обозначения:
-
«1» — для напряжений до 1 кВ;
-
«С» — соединительная;
-
«тп» — термоусаживаемая (термопластичная);
-
«3» — число жил;
-
«150-240» — границы поперечного сечения используемых жил в мм;
-
«С» — с поставкой механического болтового соединителя.
Муфты для кабелей с жилами из ПВХ или сшитого полиэтилена в обозначении имеют дополнительный индекс «П», например, 1ПСтп-4х150-240 С.
При этом после обозначения термопластичности изоляции может указываться особенность конструкции: «Р», «Б», «О», что обозначает: ремонтная, с броней, одножильный кабель. Примеры обозначений:
-
СтпР, ПСтпР;
-
СтпБ, ПСтпБ;
-
СтпО, ПСтпО.
Переходные муфты
Их используют как разновидность соединительных конструкций, позволяющих подключать между собой концы кабелей разных видов. Примером может служить муфта 1Стп-ПСтп-3x150-240 С.
Концевые муфты
Для наконечников кабелей с изоляцией из пропитанной бумаги используется обозначение 1КВ(Н)тп-3х150-240 Н. Здесь дополнительные символы К, В, Н, Н несут следующую информацию:
-
концевая;
-
внутренней (наружной) установки;
-
с комплектом механического болтового наконечника.
Для маркировки муфт кабелей с ПВХ или сшитой полиэтиленовой изоляцией действуют перечисленные ранее правила с обозначением символа «К».
Концевые муфты наружной установки работают в более тяжелых условиях по сравнению с другими видами кабельной арматуры, испытывая в процессе эксплуатации непосредственное воздействие атмосферных осадков.
Кроме того, изоляторы муфт, работающих вблизи химических и металлургических предприятий и тепловых электростанций, часто покрываются электропроводящими пленками и пылью, снижающими разрядные характеристики.
В процессе эксплуатации муфт при отрицательных температурах состав может растрескиваться и отслаиваться от внутренней поверхности изолятора, вызывая перекрытия по разделке кабеля внутри муфты. Кроме того, с течением времени наблюдается склонность состава к кристаллизации, что снижает электрические характеристики муфт.
По конструкции внешней защиты наибольшей прочностью обладают кабели, закрытые броневой лентой. Для соединения их концов, как уже отмечалось, созданы муфты, обозначаемые индексом «Б». Простые оболочки силовых кабелей брони не имеют.
Защитная броня должна обладать одним потенциалом относительно земли и жил. С этой целью все кабельные концы заземления подключаются на металлические части муфт определенным образом через соответствующий вывод.
1. эпоксидные:
2. свинцовые.
Эпоксидные конструкции наиболее устойчивы к воздействиям агрессивных сред. Еще их используют в качестве стопорных элементов для изоляций кабелей из бумажной пропитки. Для их установки изготавливают корпус из двух половинок, в котором производится монтаж электрических соединений. В комплект такой муфты входят:
-
емкость с компаундной смолой и наполнителем;
-
ампула с отвердителем;
-
вспомогательные материалы.
Эпоксидные муфты дополнительно обматываются листовым асбестом и защищаются от возможных механических повреждений металлическими кожухами со стенкой не менее 5 мм.
Свинцовые муфты предназначены для соединения кабелей с оболочкой из алюминия или свинца. Их выполняют в виде труб с диаметром 6-11 см и длиной 45-65 см. После соединения металлических жил обычным способом места со снятой изоляцией обрабатывают горячей кабельной массой марки МП-1 для изъятия влаги. После этого восстанавливают слой заводской изоляции намоткой кабельной бумаги с маслом.
Свинцовые муфты тоже защищают металлическими кожухами, как и эпоксидные конструкции.
Стопорные муфты являются разновидностью соединительных. Они используются для предотвращения стекания пропиточной массы бумажной изоляции по металлическим жилам при превышениях перепада высот.
Муфты с изоляцией из термоусаживаемых трубок
Монтаж изоляционного слоя на основе термоусаживаемых материалов из вулканизируемых полимеров значительно облегчает технологию соединения жил кабеля, ускоряет время выполнения работ примерно наполовину.
При остывании полимера он полностью приклеивается к кабельным элементам и герметически защищает их. Срок эксплуатации в различных средах таких покрытий составляет не менее 30 лет.
Муфты с изоляцией на основе холодной усадки
В этих конструкциях используется новая эластомерная технология, основанная на натягивании слоя диэлектрика из специальной резины силиконового состава сверху изолируемой поверхности кабеля. Это выполняется при обычной температуре и без нагрева способом натяжения или холодной усадки.
После этого слой спирали просто выкручивается вращением против часовой стрелки и выводится наружу, а изоляция автоматически герметично закрывает все поверхности.
Этот способ позволяет безопасно монтировать муфты внутри огнеопасных сооружений.
Характерные ошибки монтажа концевых муфт
Несоблюдение безопасных расстояний
В концевых муфтах высоковольтных кабелей необходимо выдерживать допустимые расстояния между фазами и землей, иначе возможен пробой изоляции прямо внутри щитового устройства. Если же габариты щита не позволяют это выдержать, то применяют специальные диэлектрические адаптеры.
Накладывать друг на друга и перехлестывать провода в муфтах при напряжениях 6-35 кВ нельзя из-за возникновения напряженности электрического поля. Если не используется компенсирующая трубка выравнивания напряженности, то при перефазировках перекрещивать фазы запрещено.
Вне помещений в распределительных щитах запрещено использовать наконечники, выполненные с отверстием контроля состояния жилы. Через это место будет происходить контакт с влагой воздуха, которая нарушает герметизацию соединения, активизирует окислительные процессы металла и ухудшит его электрические характеристики.
Концевая муфта может быть установлена в вертикальном положении разными способами, но ее защитная воронка всегда должна отводить влагу от муфты, а не собирать и направлять внутрь.
Также нельзя допускать чтобы эти изоляторы соприкасались друг с другом.
Наличие полостей воздуха внутри муфт способствует развитию процессов ионизации газовой среды, которая ведет к повреждению материала муфты. По этой причине все пустоты должны заполняться специальным герметиком.
Загрязнение поверхностей
Монтаж муфт на кабели проводится на открытом воздухе внутри траншей или ремонтных котлованов, где сложно организовать чистоту рабочего места. Но, при сборке всех элементов муфты необходимо пользоваться полиэтиленовыми пленками и пакетами, следить за отсутствием загрязнений и своевременно отчищать все поверхности.
Нарушение технологии монтажа соединителей
Размеры гильз и жил должны соответствовать рекомендациям производителей. Иначе могут образовываться задиры, ушки, заусеницы. Их появление надо замечать и сразу сглаживать мелкими напильниками с последующей шлифовкой обрабатываемых поверхностей.
Также шлифуются выступающие кромки болтов. Все металлические опилки необходимо своевременно удалять с поверхностей изоляции.
Этот дефект возникает при усадке манжет с толстыми стенками, выполняемой методом термоусадки. Для его исключения место прогрева должно быть равномерно распределено по всему периметру соединяемых частей. В ограниченных пространствах это бывает сложно выполнить.
Использование согнутого металлического рефлектора из жести позволяет равномерно передать тепло всей поверхности, что обеспечивает одинаковый расплав клеевого подслоя герметика трубки и точное распределение его по кругу.
У муфт, накладываемые на высоковольтные кабели, используются 3 пояса герметичности:
1. между фазами;
2. внутри термоусаживаемого корпуса;
3. снаружи всей конструкции.
Для усадок внешних поверхностей применяют дополнительные подмотки герметиком для заделки стыков. После термообработки клей должен выступить за края зазора и перекрыть доступ внутрь стыков вредных веществ.
Если герметик не выступает, то требования технологии не выполнены.
Также перед окончательной укладкой собранной муфты в грунт следует внимательно провести ее осмотр для выявления возможных порезов и микротрещин на кожухе. Если они обнаружены, то необходимо на корпус дополнительно установить ремонтную манжету с подслоем клея.
Все пространства между деталями муфт должны быть полностью заполнены герметиками. Если же внутри образованы воздушные полости, то в них будет происходить ионизация.
