Коэффициенты запаса, корректирующие коэффициенты, коэффициенты трения, температурные поправки, поправки на глубину прокладки, поправки на тип грунта
Содержание страницы
Значение коэффициентов запаса в проектировании трасс кабеля
Коэффициенты запаса применяются для учета неопределённостей при проектировании трасс кабеля. Критерии выбора отражены в проектной документации и СП 31-110-2003. Отклонения по механическим нагрузкам и термическим режимам покрываются запасом 1,15–1,3 для городских сетей с частыми ремонтом и 1,4–1,6 для магистральных линий в сложных грунтах. Модель проектирования включает величины коэффициентов запаса, корректирующие коэффициенты и поправки на глубину прокладки. Учёт производится на этапе расчёта прочности лебедок и тросов, при определении допустимой силы протяжки и выборе материалов. Практика эксплуатации показала снижение отказов при применении стандартизованных коэффициентов.
Классификация корректирующих коэффициентов
Коэффициенты трения, температурные поправки, поправки на глубину прокладки, поправки на тип грунта, поправки на влажность
Группы по влиянию на электрические и механические параметры
Коэффициенты запаса и корректирующие коэффициенты разделены на две основные группы. Первая группа влияет на электрические параметры и включает температурные поправки, поправки на материал кабеля, поправки на расстояние между кабелями, поправки на режимы эксплуатации, поправки на срок службы и поправки на электромагнитные помехи. Вторая группа влияет на механические параметры и включает коэффициенты трения, поправки на глубину прокладки, поправки на тип грунта, поправки на влажность, поправки на плотность засыпки, поправки на упаковку кабеля, поправки на механическую защиту, коэффициенты воздействия вибрации и поправки на уклон трассы. Каждая группа детализирована в проектах. Пример расчета проведен с использованием табличных значений ГОСТ и ПУЭ по температурным поправкам и коэффициентам трения при протяжке в ПНД трубах. В проектной документации фиксируются принятые поправки, обоснование изменений и ссылки на нормативы.
Коэффициенты трения при протяжке кабеля
Коэффициенты трения используются для расчета усилий при протяжке. Измерения по ГОСТ показывают 0,02–0,25 для гладких труб.
Методы измерения и нормативные значения для стальных и пластиковых труб
Измерения коэффициентов трения производятся по протяжке образцового кабеля через отрезки трубы длиной 30 м при заданной скорости; фиксируются пиковые и средние усилия в Н. Нормативы опираются на СП и ГОСТ; для гладких стальных труб принимается коэффициент 0.04–0.08 при смазке, для пластиковых ПНД труб — 0.06–0.12 без смазки. Испытания проводятся в лаборатории с нагревом до 60 С и имитацией изгибов радиусом 10 диаметров. Результаты применяются при расчете мощности лебедок и выборе упаковки кабеля на объекте.
Температурные поправки
Температурные поправки влияют на токовую нагрузку кабеля. Приведены коэффициенты для -40..+60 C, данные ГОСТ и испытания на открытой трассе.
Влияние рабочей и окружающей температуры на токовую нагрузку
Температурные поправки и коэффициенты трения учитываются при расчетах токовой нагрузки. Изменение температуры на 10 град достигает снижения допустимого тока на 8–12 процентов для медных жил в ПВХ-изоляции. Применение нормативных температурных поправок производится по таблицам ПУЭ и ГОСТ; для сечений свыше 50 мм2 поправка отличается. На практике на магистральных участках с подогревом трассы коэффициент принимается равным 0,9–0,95. В условиях уличной прокладки с прямым солнечным облучением расчет проводится с учетом температуры поверхности грунта, что влияет на перегрев и падение тока.
Поправки на глубину прокладки
Поправки на глубину прокладки влияют на тепловой режим кабеля. Приведены коэффициенты для 0,5–1,2 м; пример: k=0,85 при 1 м.
Изменения теплового режима и защита от механического воздействия
Изменения теплового режима при увеличении глубины прокладки определяют снижение расчетной токовой нагрузки на 3–12 процентов в типичных грунтах. Расчет теплового сопротивления производится по таблицам ПУЭ и СП для влажного суглинка и песка, где приведены значения теплопроводности 0,8–1,6 Вт/м·К. Защита от механического воздействия достигается выбором оболочки и применением гофротруб 2 мм и бетонных лотков 50 мм в зонах с нагрузкой свыше 5 т на м2. Испытания смонтированных трасс включают тепловизионный контроль и статическую нагрузку 10 кН для оценки деформаций. Уплотнение засыпки производится валками 2–4 т и проверяеться плотномером по ГОСТ 5180.
Поправки на тип грунта и влажность
Поправки на тип грунта и влажность учитывают теплопроводность, уплотнение, водопроницаемость, влияние глинистых слоев, корректировка коэффициента до 1.25.
Теплопроводность, уплотнение и требования к засыпке
Теплопроводность грунта влияет на расчет допустимой токовой нагрузки провода. Критический параметр измеряется в Вт на метр-К и для песка составляет 0,25–1,0, для глин 0,5–1,5. Уплотнение контролируется методом статического уплотнения и плотностью засыпки не ниже 1,6 г/см3. Поправки на тип грунта и влажность учитываются через коэффициенты теплопередачи и повышают расчетную температуру жилы. Поправки на плотность засыпки и упаковку кабеля вводятся при наличии утрамбованного песка. Поправки на наличие воды применяются при подтоплении трассы. Поправки на морозостойкость используются при глубинах промерзания более 1 м.
Поправки на плотность засыпки и упаковку кабеля
Поправки на плотность засыпки, поправки на упаковку кабеля, поправки на влажность, поправки на плотность засыпки, поправки на упаковку кабеля
Практика уплотнения на строительных объектах и стандартные коэффициенты
Уплотнение грунта при прокладке кабеля производится по технологическим картам. Коэффициенты запаса применяются к расчетам теплопередачи. Поправки на плотность засыпки и поправки на упаковку кабеля вводятся при проектировании трасс. В проектах городской сети применены коэффициенты 0,9–1,1 для песчаных засыпок и 1,15–1,3 для суглинков, проверенные лабораторно на площадках Москвы и Санкт‑Петербурга. На стройплощадке измерение плотности выполняется методом грунтового кольца или прибором CPT. В поле контролируются отклонения по плотности не более 5 процентов. Протоколы уплотнения включают дату, оборудование, глубину и фактическую плотность засыпки.
Коэффициенты воздействия вибрации и механической защиты
Коэффициенты воздействия вибрации, поправки на механическую защиту, поправки на изоляцию, поправки на коррозийную среду, поправки на наличие воды
Оценка динамических нагрузок на кабель при транзитных трассах и подвижных платформах
Коэффициенты воздействия вибрации и поправки на механическую защиту используются при расчете прочности кабеля. Краткое требование к выбору материалов приведено в ГОСТ 20.57.406-81. Критерий допуска по изгибу и растяжению определяется экспериментально на стендах лебедок. Нагрузки от подвижных платформ измеряются в Н и переводятся в коэффициенты безопасности. Испытания на усталость проводятся на 2⋅10^6 циклов для магистральных трасс. Применение усиленной брони уменьшает поправки на трение на 0,15 в тяжелых условиях. Расчеты корректируются поправками на упаковку кабеля и поправками на монтажные дефекты.
Поправки на изоляцию, материал кабеля и коррозийную среду
Поправки на изоляцию, поправки на материал кабеля, поправки на коррозийную среду, поправки на срок службы, поправки на испытания и приемку
Сопротивление деградации и выбор материала с запасом по сроку службы
Поправки на изоляцию, поправки на коррозийную среду, поправки на материал кабеля использованы для расчета прочности и долговечности. Выбор материалов базируется на испытаниях по ОСТ и ГОСТ с оценкой деградации при 25 циклах старения при 90 градусах. Приняты коэффициенты влияния химии грунта и механических нагрузок, указаны поправки на срок службы и поправки на испытания и приемку. Учтены поправки на наличие воды и поправки на морозостойкость при проектировании трасс в регионах с вечной мерзлотой, указаны значения поправок на упаковку кабеля для разных типов засыпки.
Поправки на уклон трассы и расстояние между кабелями
Поправки на уклон трассы, поправки на расстояние между кабелями, поправки на тепловое взаимодействие, поправки на критические уклоны трасс.
Тепловые взаимодействия при параллельной прокладке и критические уклоны
Тепловые взаимодействия при параллельной прокладке изучены на основе расчетов теплового баланса. Поправки на расстояние между кабелями влияют на температуру жил; при уменьшении шага до 0,2 м токопроводящая способность снижается на 10–25 процентов в зависимости от сечения. Поправки на уклон трассы учитываются при прокладке в лотках и каналах; при уклоне свыше 5 градусов требуется проверка самокомпенсации тепла. Поправки на скорость ветра и естественную конвекцию применяются для открытой прокладки. Практика ПАО «Мосэнергосеть» показала, что учет этих поправок снижает аварийность.
Поправки на пересечения коммуникаций и наличие воды
Поправки на пересечения коммуникаций и наличие воды, поправки на наличие воды, поправки на испытания и приемку, поправки на восстановление трассы
Особенности прокладки в колодцах, туннелях и в условиях подтопления
Поправки на пересечения коммуникаций, поправки на наличие воды, поправки на влажность, поправки на коррозийную среду, поправки на механическую защиту применяются при проектировании туннельных и колодезных трасс. Критические значения гидростатического давления определяются по паспорту грунта и фактическим измерениям. При подтоплении применяется повышенный коэффициент запаса для изоляции и уплотнения, а также поправки на материал кабеля. Опыт городских проектов показал рост затрат на защиту на 18 процентов при глубине воды свыше 0,5 метра. Испытания герметичности и корректирующие коэффициенты по коррозии включаются в контрактную документацию.
Поправки на морозостойкость и эксплуатационные режимы
Поправки на морозостойкость, поправки на эксплуатационные режимы, поправки на срок службы, поправки на материал кабеля, поправки на наличие воды
Поведение кабелей при циклах замораживания и повышенных нагрузках
Поправки на морозостойкость, поправки на эксплуатационные режимы, поправки на срок службы используются для расчета долговечности кабеля в условиях циклического замораживания и дополнительных термических или механических нагрузок. Краткое наблюдение подтверждает: при отрицательных температурах коэффициенты трения и плотности засыпки изменяются, что влияет на растяжение и изгиб; Дальнейшая проверка производится в лабораторных циклах 100−200 циклов замораживания; параметры изоляции и материал кабеля оцениваются по потере прочности и снижению диэлектрических характеристик. Поправки на наличие воды и на глубину прокладки применяются для определения риска промерзания и гидростатического давления.
Поправки на заземление и электромагнитные помехи
Поправки на заземление, поправки на электромагнитные помехи, поправки на сопротивление контура, поправки на экранирование кабеля.
Влияние заземляющих систем на токи утечки и шаговое напряжение
Заземление рассматривается как фактор, снижающий токи утечки и шаговое напряжение при повреждениях кабеля. Расчетные поправки на заземление вводятся с привязкой к удельному сопротивлению грунта, наличию горизонтальных и вертикальных контуров, числу вертикальных электродов и их глубине. Классический пример — городская трасса в Санкт-Петербурге с удельным сопротивлением 120 Ом·м, где поправочный коэффициент на заземление принимается 0,85 при контуре длиной 30 м. Испытания в лаборатории НИИ проводились по ГОСТ 6433 и подтвердили снижение утечки на 15–25 процентов при добавлении вертикальных электродов. Для расчета шагового напряжения используется модель мультиэлектродного контура и учитываются поправки на наличие асфальтового покрытия, влажность и сезонные колебания уровня грунтовых вод.
Поправки на испытания, приемку и срок службы
Поправки на испытания, приемку и срок службы, поправки на материал кабеля, поправки на испытания и приемку, поправки на срок службы
Стандарты приемки, методы контроля и расчет ожидаемого ресурса
Стандарты приемки определяют минимальные требования к электрическим и механическим параметрам кабельной трассы. Испытания с нагрузкой и термометрией выполняются по ГОСТ 8865 и ПУЭ при участии аккредитованных лабораторий. Контроль внешнего состояния проводится визуально, измерение сопротивления изоляции выполняется мегомметром 1000 В; нормативный порог 1 МОм на киловольт системной напряженности. Испытания на механическую прочность предусматривают статическую тягловую нагрузку 1,5 расчетной величины с фиксацией деформаций. Расчет ресурса производится методом износа по циклам нагрев–охлаждение и учитывает поправки на срок службы, температурные поправки, поправки на влажность, поправки на коррозийную среду, поправки на наличие воды, поправки на испытания и приемку и поправки на материал кабеля. Сопоставление результатов с паспортными графиками выявляет запас по ресурсу в годах. Пример расчета для силового кабеля 10 кВ с медной жилой: эмпирический коэффициент старения принят 0,8 при температуре эксплуатации 60 C и плотности засыпки 1,6 г/см3; ожидаемый ресурс снижен до 28 лет при учете поправок на морозостойкость и поправки на механическую защиту.
Поправки на пожаробезопасность и вентиляцию тоннеля
Поправки на пожаробезопасность, поправки на вентиляцию тоннеля, поправки на испытания и приемку, поправки на стоимость работ
Требования к материалам и расчет вентобмена для кабельных тоннелей
Требования к материалам заданы СП 256. В тоннелях применяются негорючие оболочки с неметаллическими добавками, класс горючести не выше Г1. Испытания по ГОСТ 30402 подтверждают стойкость изоляции при 90°C. Расчет вентобмена выполняеться по формуле теплового баланса, учитывается удельная потеря тепла кабеля, плотность засыпки и расстояние между кабелями. Пример расчета для участка 200 м с тремя цепями показал необходимый воздухообмен 1,2 м3/с при температуре окружающей среды 5°C и тепловой нагрузке 3,6 кВт. Удельные поправки на вентиляцию принимаются из табл. НТД отрасли.
Поправки на восстановление трассы и стоимость работ
Поправки на восстановление трассы, поправки на стоимость работ, поправки на восстановление трассы, поправки на стоимость работ
Факторы, влияющие на смету при ремонте и полной реконструкции трассы
Поправки на восстановление трассы и поправки на стоимость работ учитываются в смете отдельно. Коэффициенты запаса применяются к материалу и трудозатратам. Поправки на наличие воды влияют на стоимость откачки и осушения, пример — увеличение расходов на 18 процентов при подтоплении котлована. Поправки на глубину прокладки и поправки на тип грунта меняют объём землеройных работ и марку техники, что отражается в строках сметы. Поправки на восстановление трассы связаны с материалом кабеля и видом покрытия, в городских условиях асфальт замены увеличивает цену на 25 процентов. Поправки на вентиляцию тоннеля и поправки на пожаробезопасность включаются при реконструкции туннелей. Поправки на испытания и приемку, поправки на срок службы добавляют резерв на тестирование и гарантийные работы.
Сводная таблица коэффициентов и практические рекомендации
Свод по коэффициентам запаса, корректирующим коэффициентам, коэффициентам трения, температурным поправкам и поправкам на глубину прокладки.
Типичные значения коэффициентов и примеры расчетов для городской и магистральной прокладки
Типичные коэффициенты запаса используются для гарантийной пропускаемой нагрузки. Кратко. Для кабелей в городской засыпке корректирующие коэффициенты температуры приняты 0.9–1.0, для магистральных трасс 0.95–1.1 при глубине прокладки свыше 1 м. Средние коэффициенты трения в лотках и каналах приняты 0.03–0.07 для пластиковых труб и 0.05–0.12 для металлических. Поправки на плотность засыпки в практике Москвы и Санкт‑Петербурга варьируются 0.95–1.05. Пример расчета: номинальный ток 200 А умножается на сумму температурной и засыпной поправок 0.92 и 1.03, итоговый допустимый ток пересчитывается и сверяется с паспортными значениями.
Оборудование ЗАО «СИ» для прокладки кабеля: кабельные лебедки, кабельные домкраты, трос, кабельные толкатели, аксессуары
Оценка поправочных коэффициентов при прокладке кабелей производится с учетом особенностей оборудования ЗАО «СИ». Коэффициенты запаса применяются к грузоподъемности лебедок согласно паспорту, корректирующие коэффициенты вводятся при использовании удлиненных барабанов и нестандартных роликов. Коэффициенты трения зависят от типа обоймы и покрытия троса; при испытаниях на площадке ГОСТ 31384-2008 значения подтверждены. Температурные поправки учитываются для кабельных толкателей при рабочей температуре ниже -20 C и выше +40 C; в таких режимах скорость протяжки снижена на 8–15 процентов. Поправки на глубину прокладки принимаются при работе с домкратами в траншеях глубиной более 1,2 метра. Поправки на тип грунта и влажность вводятся при щебеночной или торфяной засыпке; теплопроводность грунта измерена тепловым методом, коэффициенты приведены в каталоге. Поправки на плотность засыпки и упаковку кабеля указаны для стандартной уплотнительной техники, практическая разница составляет до 0,05 по тепловому сопротивлению. Коэффициенты воздействия вибрации установлены для прокладки вблизи железнодорожных путей; динамические испытания показали снижение ресурса изоляции на 12 процентов при амплитуде 2 мм. Поправки на механическую защиту и материал кабеля вводятся при использовании броневой оболочки и полиэтиленовой изоляции. Поправки на метод прокладки и наличие воды применяються при притяжении через колодцы и при подтоплении; расчетная нагрузка увеличивается пропорционально глубине воды. Поправки на морозостойкость и заземление отражены в технических условиях и протоколах приемки. Поправки на испытания и приемку, на срок службы и на стоимость работ включены в сметную документацию предприятия.
Где применяется? Как использовать? Что дает применение? Что такое? Как работает с кабельными лебедками? Области использования. Какие преимущества?
Поправочные коэффициенты при прокладке кабелей применяются в проектной документации на трассы. Практическое использование заметно в расчетах токовой нагрузки, механической прочности и теплового режима. Коэффициенты запаса и корректирующие коэффициенты вводятся для учета реальных условий. Коэффициенты трения. Температурные поправки. Поправки на глубину прокладки. Поправки на тип грунта и влажность влияют на теплоотдачу. Поправки на плотность засыпки и упаковку кабеля учитываются при выборе метода уплотнения. Поправки на наличие воды и морозостойкость корректируют требования к материалу. Поправки на уклон трассы и расстояние между кабелями используются при групповой прокладке в лотках и траншеях. Поправки на пересечения коммуникаций вводятся при проектировании колодцев. Поправки на режимы эксплуатации и срок службы применяются в расчетах ресурса. Поправки на материал кабеля и поправки на изоляцию влияют на подбор кабелей по температурному классу. Поправки на метод прокладки и поправки на упаковку кабеля используются при выборе лебедок и тросов. Поправки на механическую защиту и коэффициенты воздействия вибрации назначаются в зонах движения техники. Поправки на заземление и поправки на электромагнитные помехи учитываются в проекте шлейфов. Поправки на испытания и приемку фиксируются в техзадании и при вводе в эксплуатацию. Поправки на восстановление трассы и поправки на стоимость работ закладываются в смету.
