Стартовая >> Архив >> Прокладка кабелей по вертикали в высотных сооружениях

Прокладка кабелей по вертикали в высотных сооружениях

В последние годы в связи с возведением в ряде городов страны телерадиопередающих устройств перед электромонтажниками возникают задачи прокладки кабелей но вертикали в стволах телевизионных башен до отметок свыше 180 м. Механизированная прокладка кабеля по вертикали на такую высоту представляет собой сложную задачу, связанную с возникновением значительных разрывных усилий па кабеле, происходящих от инерционных нагрузок при вертикальном перемещении. Прокладка кабелей в высотных сооружениях сопряжена с выбором оптимальной схемы протяжки кабеля, которая может быть реализована с применением имеющихся средств механизации, исходя из возможности их размещения в стесненных условиях площадок ствола телебашни. Кроме объективных факторов естественного происхождения, усложняющих прокладку по вертикали, значительные трудности следует отнести к нетехнологичности проектных решений, содержащихся в рабочей документации кабельных сетей. Характерным примером может служить трасса прокладки силовых кабелей марки ВВБГ напряжением 10 кВ сечением 3x120 мм2 Таллинской телебашни, которая в рабочих чертежах выптя-
дела следующим образом. Вначале трасса проходит в земле по тоннелю, затем поднимается по стволу на отметку +168 м, имея по пути более десяти углов поворота и переходов, в том числе через трубные блоки. На переходе от тоннеля к стволу телебашни в железобетонном канале трасса имела на длине всего 6 — 7 м четыре угла поворота транзитом через трубные переходы. Совершенно очевидно, что подобная стесненность препятствует размещению угловых обводных устройств (из-за их габаритов), обеспечивающих создание плавных переходов на криволинейных участках трассы прокладки кабелей. Далее трасса поднималась вверх по шахте с шириной щели 100 — 150 мм, где были размещены и кабели, и поддерживающие их кабельные конструкции. На отметке 13-го этажа трасса силовых кабелей имеет переход из вертикального ствола по зигзагообразному напольному каналу с острыми углами поворота к другому стволу, имеющему начало на отметке +60 м и заканчивающемуся на отметке +168 м.
В зтой связи на первом этапе подготовки к прокладке предстояло прежде всего изменить трассу прокладки в рабочей документации, приведя ее в соответствие с требованиями механизированной прокладки в частности нормированной кривизны криволинейных участков на переходах трассы и расчленения ее на два участка с местом соединения в канале площадки 13-го этажа. В противном случае прокладка кабеля на трассе в виде, описанном выше, привела бы к возникновению такого усилия тяжения с учетом сопротивления перемещению на углах поворота всех переходов, которое превысило бы допустимое разрывное усилие кабеля марки ВВБГ сечением 3 х 120 мм2. Выбор способа и схемы протяжки кабелей учитывал опыт монтажа кабеля марки ОАКГВ-10 сечением 3 х50 мм2 на Останкинской телевизионной башне, который будет рассмотрен ниже. Успешный опыт подъема кабеля с нулевой отметки на монтаже Останкинской телебашни в сопоставлении с существующим в зарубежной практике способом опускания разматываемого кабеля с барабана, установленного на верхней отметке, с помощью специального механизма со сложным тормозным устройством указывает на рациональность подъема кабеля снизу вверх. Это позволяет избежать возведения на телебашне установочной площадки значительных размеров, изготовления дорогостоящего механизма с тормозным устройством, используемого практически 1 раз, и сокращает трудозатраты и сроки монтажа. Схема установки комплекса средств механизации для прокладки силовых кабелей на Таллинской радиотелебашне показана на рис. 1. В состав применявшегося комплекса средств механизации входили универсальные грузоподъемные механизмы, приспособления и устройства, широко применяемые электромонтажными организациями при прокладке кабеля в различных кабельных сооружениях, а также ряд приспособлений, учитывающих специфику трассы, изготовленных специально монтажным управлением. Крепление кабеля 1 к канату 3 тяговой лебедки 2 осуществлялось с помощью комбинированного захвата 6, состоящего из клинового зажима и кабельного чулка, что позволило распределить тяговую нагрузку одновременно на жилы и оболочку кабеля. Проушины клинового зажима и кабельного чулка соединялись с канатом лебедки с помощью овальной скобы с винтовым разъемом, что обеспечило быстрое и удобное их разобщение в конце протяжки.

Рис. 1. Схема установки средств механизации для прокладки кабеля на Таллинской радиотелебашне
прокладка кабеля на Таллинской радиотелебашне

На участке трассы, проходящей по тоннелю, устанавливались линейные напольные 7 и универсальные угловые обводные 4 и 5 раскаточные устройства. Размотка кабеля с барабана осуществлялась с помощью индивидуального привода тяжения кабеля ПИК-4Э 8. На входе в ствол башни на отметке —5м установлены угловые обводные устройства в вертикальной плоскости, состоящие из широких валков, по которым кабель перемещался, как по рольтангу. На входе и выходе из трубных переходов установлены приспособления для ввода кабеля в трубу, также входящие в состав комплекса для прокладки кабелей в тоннелях. На площадке с отметкой +68 м участка перехода от одной вертикальной Шахты ствола к параллельной шахте, поднимающейся до отметки + 180 м, установлены универсальные угловые ролики. Тяговая электролебедка с устройством 9 для контроля усилий тяжения в допустимых для прокладываемого кабеля пределах (до 15 кН) была установлена на площадке с отметкой +168 м. Устройство для контроля усилий тяжения, заимствованное из состава серийно выпускаемого комплекса механизмов и приспособлений КМТБ, было использовано в варианте, применимом для вертикальной подвески динамометрического устройства, и обеспечивало как непрерывный контроль усилий тяжения кабеля, так и в возможной ситуации автоматическое выключение тяговой лебедки в случае превышения допустимого усилия.
Перед началом прокладки на трассе были установлены опорные конструкции из перфорированного С-образною профиля для крепления вертикально проложенного кабеля с помощью накладных скоб с болтовыми прижимами. С целью реализации механизированного способа монтажа по принятой схеме запроектированная трасса прокладки кабеля на участках, проходящих в кабельных каналах через многочисленные переходы с зигзагообразными поворотами, была в процессе протяжки спрямлена в возможных пределах так, что проходила поверх каналов по раскаточным устройствам, затем после прокладки за счет образованного запаса длины кабель укладывался в каналы. Такой прием оказался вынужденным, так как внести коррективы в рабочий проект не представилось возможным. Бригада, выполнявшая прокладку, в составе шести человек располагалась на трассе по четырем постам, связанным радиопереговорными устройствами, размешенными у кабельного барабана, тяговой лебедки, в тоннеле, у входа в ствол телебашни и на площадке у каналов 13-го этажа. Задачи и обязанности членов бригады, система передачи сигналов по переговорным устройствам должны быть отработаны в период подготовки и четко выполняться в процессе монтажа.
Процесс прокладки кабеля проходил в непрерывном режиме устойчиво при скорости подъема в пределах 5-7 м/мин. Раскатка каната тяговой лебедки по трассе, предшествовавшая подъему кабеля, производилась в режиме свободной размотки барабана при той же скорости.
Подъем конца отмеренной строительной длины кабеля осуществлялся до отметки +180 м с тем, чтобы образовать запас длины для подключения к электроустановкам, размещенным на отметке +168 м. Полученного запаса кабеля достаточно, чтобы проложить зигзагообразный участок в каналах 13-го этажа в процессе опускания кабеля путем реверсирования тяговой лебедки. В конце протяжки проложенный кабель удерживается лебедкой в поднятом положении до закрепления его на верхнем конце и промежуточных участках не менее чем десятью скобами на каждом. После проверки надежности крепления кабеля к конструкциям он отсоединялся от удерживающего каната лебедки и затем начинался процесс протяжки последующей кабельной линии
В 1967 г. введена в эксплуатацию телевизионная башня в Останкино - самое высокое в мире строительное сооружение. Электроснабжение телевизионной башни выполнено на напряжение 10 кВ от трех независимых 64 источников (два рабочих и один резервный) . Для приема и распределения электроэнергии на расстоянии 150 мот ствола телебашни сооружено отдельно стоящее здание распределительного пункта 10 кВ. Распределительное устройство выполненно из двух секций шин 10 кВ, секционированных выключателем. От распределительного устройства питаются установленные в башне четыре двухтрансформаторные комплектные подстанции 10/0,4 кВ с сухими трансформаторами мощностью 1000 кВ А. Первые две подстанции размещены на третьем этаже телебашни и предназначены для питания потребителей первой и второй зон, заканчивающихся на высотных отметках +63 и +150 м. Две другие подстанции, размещенные на отметке +340,8 м, служат для питания потребителей третьей (321 м) и четвертой (384 м) зон, а также телевизионной антенны.
Установка трансформаторов внутри башни на высоте 340,8 м значительно сократила и упростила сети низкого напряжения, снизила потери электроэнергии и обеспечила необходимый уровень напряжения у электроприемников.
Распределительный пункт 10 кВ соединен с телебашней проходным коммуникационным тоннелем, в котором наряду с другими коммуникациями на кабельных конструкциях проложены питающие кабели высокого напряжения. Конструктивное исполнение кабельной канализации к подстанциям, расположенным на высоте 340,8 м, в значительной мере находилось под воздействием возможных вариантов механизированной прокладки кабелей. Спуск кабеля сверху с разматываемого кабельного барабана исключался из-за невозможности размещения барабана в помещении подстанции, исходя из габаритов и массы. Кроме того, при этом потребовалось бы создать сложное приводное устройство для размотки кабельного барабана с тормозным механизмом, поглощающим огромную кинетическую энергию свободно падающего с возрастающей скоростью кабеля. Разработка и изготовление устройства для размотки кабельного барабана с постоянной скоростью, имеющего ограниченные габариты, позволяющие разместиться в стволе телебашни, является сложным и дорогостоящим мероприятием.
В связи с этим был принят вариант подъема кабеля снизу вверх с кабельного барабана, установленного на нулевой отметке. При подъеме кабеля по вертикали конструкция его оболочки должна быть рассчитана по прочности на растягивающую нагрузку, соответствующую полной массе 3,5 т. Возможным вариантом могло бы быть усиление оболочки за счет ряда продольно располагаемых стальных канатов, к которым в процессе прокладки с малым шагом прикреплялся кабель по мере выхода в вертикальное положение.
При выполнении достаточной по прочности оболочки кабель может быть поднят тяжением за конец и оставлен на весь период эксплуатации в таком положении без промежуточных креплений, что значительно снизило бы трудоемкость и сроки монтажа.

Для защиты кабеля при возгорании его самого или соседнего из кабелей, учитывая большую скорость подъема воздушного потока в шахте, представляющую собой гигантскую выгяжную трубу, кабели помещены в асбоцементные трубы. В асбоцементные трубы в количестве пяти по числу кабельных линий подняты кабели и оставлены свободно висящими в трубе, закрепленными в одной точке за броню. Малое проходное сечение трубы и возможность закупорить верхнее и нижнее отверстия исключают вероятность повреждения. За счет этого совершенно исключена возможность повреждения соседнего кабеля от распространения пожара и предотвращается распространение дыма по стволу телебашни. Специально разработанный кабель марки ОАКГВ-10 на напряжение 10 кВ сечением медных жил 3 х 50 мм2 имеет обедненную пропитку изоляции жил, каждая из которых заключена в алюминиевую оболочку. Кабель бронирован 48 стальными проволоками диаметром 4 мм. Намотанная поверх брони стальная оцинкованная лента шириной 20 мм и толщиной 0,25 мм предохраняет броню кабеля от раскручивания. Масса одного метра кабеля ОАКГВ-10 составляет 10 кг.
При возведении телевизионной башни в Останкино выполнена механизированная прокладка кабеля марки ОАКГВ-10 от распределительного пункта к двум подстанциям на отметке 340,8 м одной строительной длиной способом протяжки тяговой лебедкой. Кабельная трасса имеет общую длину 600 м и содержит пять кабельных линий, проложенных параллельно. По характеру строительной части кабельного сооружения трасса подразделяется на четыре участка разных типов. От ячейки распределительного пункта до коммуникационного кольцевого коллектора телебашни трасса проходит в подвале и затем кабельном тоннеле длиной 150 м, где кабель уложен на кабельных конструкциях. Далее кабель, располагаясь на кабельных конструкциях, проходит по кольцевому коммуникационному коллектору, концентричному с телебашней, на участке длиной 17 м. Из кольцевого коллектора кабельная трасса переходит в ствол телебашни и поднимается по вертикали от отметки — 4,15 м до отметки +340,8 м. Каждый из кабелей по всей высоте свободно размещен в асбоцементной трубе, имеющей внутренний диаметр 141 мм. Крепление кабеля выполнено с помощью специального зажима-подвески в одной точке на отметке + 339 м. На отметке + 340,8 м кабельные линии отклоняются от вертикали и входят горизонтально в помещение подстанций, располагаясь на кабельных конструкциях в железобетонном канале шириной 620 мм и высотой 380 мм. Необходимость завести кабель в электропомещение на горизонтальном участке длиной 10 - 15 м в значительной степени усложнила конструкцию кабельного захвата и в некоторой степени процесс подъема кабеля, так как верхний участок кабеля должен оставаться свободным, а кабельный захват онущенным на указанную длину от его конца.

Рис. 2. Схема трассы прокладки кабеля на телебашне в Останкино
трассы прокладки кабеля на телебашне в Останкино

Перед началом прокладки кабельных линий по вертикали на высоту в сотни метров необходимо учесть, что подготовка и организация трассы прокладки плохо поддаются корректировке и доработке в процессе производства работ. Большие сложности порождают изменения в расстановке средств механизации на трассе в связи со стесненными условиями на высотных площадках и особыми требованиями к нагрузкам на элементы строительных конструкций высотных сооружений. Особые требования к подготовке трассы прокладки возникают при вертикально поднимаемом кабеле, так как он может раскачиваться как гигантский маятник. Вот почему при прокладке на телебашне в Останкино трубопровод из асбоцементных труб, опускающийся с отметки +340 м до отметки + 18 м, был подвергнут жесткому и бескомпромиссному контролю на соосность труб на стыках путем опускания сверху вниз контрольного стального цилиндра длиной 1000 мм и наружным диаметром 133 мм. Опускаясь под действием собственной массы, контрольный цилиндр четко указал на секции трубопроводов, установленные несоосно, которые оставалось только заменить. Проект производства работ на монтаже кабельных линий в высотных сооружениях должен, как правило, предусматривать пробный подъем отрезка кабеля небольшой длины, который позволит вовремя устранить возможные недостатки в готовности строительной части, организации трассы прокладки и четкой работе комплекса механизмов и приспособлений для прокладки кабеля. Схема трассы прокладки кабеля на телебашне приведена на рис. 2.

Система такелажного оснащения для прокладки кабеля
Рис. 23. Система такелажного оснащения для прокладки кабеля на телебашне в Останкино

Механизированная прокладка кабеля осуществлялась с помощью нестандартной тяговой лебедки грузоподъемностью 100 кН, не имеющей реверсивного хода, со средней скоростью тяжения 5 м/мин. Исходя из габаритов площадки на отметке +340 м,до которой требовалось поднять концы кабелей, установить тяговую лебедку на высоте не представилось возможным. Лебедка размещалась на нулевой отметке, а подъем кабеля осуществлялся с помощью каната, перекинутого через пару блоков, подвешенных на высоте 357 м. Совершенно очевидно, что канатоемкость лебедки должна составлять 900 м в расчете на суммарную длину всех участков трассы, включающую кабельный тоннель, и удвоенную высоту подвески обводных блоков. Кроме основной тяговой лебедки, на отметке +340,8 м была установлена вспомогательная лебедка грузоподъемностью 30 кН с канатоемкостью 750 м, которая использовалась для затягивания каната основной лебедки в асбоцементные трубы.
Процесс затягивания каната тяговой лебедки осуществлялся с помощью системы блоков такелажного оснащения вспомогательной и основной лебедок, показанных на рис. 23. Верхняя пара блоков основной лебедки установлена на переставной опорной конструкции, позволяющей перемещать их в положение, соответствующее шагу установки асбоцементных труб. Перед подъемом каждого из кабелей пара блоков перемещалась в положение, соответствующее размещению торца трубопровода, в который предстояло затянуть кабель. Прокладка кабелей осуществлялась в следующем порядке. С помощью вспомогательной лебедки тяжелый диаметром 24 мм канат тяговой лебедки затягивают сверху в асбоцементный трубопровод, а затем заводят в кабельный тоннель до места установки барабана с кабелем. Соединив с помощью проволочного чулка кабель с канатом, производят раскатку кабеля вдоль тоннеля по линейным распорным роликам.
После подъема конца кабеля на отметку +11 м протяжку приостанавливают для монтажа зажима, обеспечивающего подъем кабеля и его неподвижное закрепление в проектном положении на верхней отметке. Монтаж зажима осуществлялся в следующем порядке. Выведенный в вертикальное положение кабель временно закреплялся к поперечным элементам конструкции кабельной шахты, при этом конец его проходил сквозь цилиндрический корпус зажима и заводился между четырьмя стальными канатами зажима-подвески. Затем корпус зажима опускался вниз по кабелю и временно закреплялся на некотором расстоянии от места разделки брони кабеля с тем, чтобы не мешать выполнению операции. В месте установки зажима производят приварку проволочной брони к корпусу зажима по контуру ряда отверстий, расположенных на цилиндрической поверхности корпуса, что обеспечивает прочное неразъемное соединение. Закончив процесс монтажа зажима, производят подъем кабеля на необходимую отметку, заводя каждую кабельную пить в соответствующий асбоцементный трубопровод. Во время подъема кабеля в трубу он покрывается равномерно антикоррозионной смазкой. При выходе на отметку 340,8 м конец кабеля освобождают от крепления внутри канатов зажима-подвески и постепенно по мере подъема заводят в кабельные каналы на длину 10 15 м внутри подстанции. При этом конец тягового каната с помощью специального зажимного приспособления закрепляют к несушим элементам строительной части шахты с тем, чтобы исключить возможность самопроизвольного сползания.
В процессе прокладки кабеля на командном пункте (у тяговой лебедки) с помощью динамометра производился непрерывный контроль усилия тяжения. Между членами бригады, расположенными в наиболее ответственных местах, во все время прокладки поддерживалась устойчивая радиосвязь. Подъем кабеля заканчивался, когда корпус зажима находился выше опорной конструкции, выполненной из швеллеров, на 150 - 200 мм. После этого под корпус зажима подводили две разъемные части опорной плиты и болтами закрепляли их к швеллерам. Кабель немного подавали вниз, и корпус зажима опускался в гнездо опорной плиты, получив, таким образом, постоянную точку подвеса кабельной линии. Благодаря детально проработанной технологии прокладки и отработке средств механизации весь комплекс работ по раскатке, подъему и креплению пяти кабельных линий общей длиной 2800 м, выполнявшихся впервые, был произведен за 12 дней.
При строительстве высотных или глубинных подземных сооружений, например высотных зданий или шахт метрополитена, подъем кабеля по вертикали с нижней отметки успешно осуществляется с помощью тяговой лебедки, оснащенной тормозным устройством. При этом схема расстановки механизмов и приспособлений представляет собой фрагмент трассы прокладки кабеля в тоннелях с помощью комплекса КМТБ на участке подъема кабеля в вентиляционной шахте или кабельном колодце.
Современные приводные протяжные устройства создали возможности прокладки кабельных линий по вертикали путем спуска кабеля, разматываемого с барабана, установленного на верхней отметке. Приводное протяжное устройство ПУ-1 или индивидуальный привод тяжения кабеля ПИК-4У обеспечивают спуск кабеля на вертикальных участках длиной до 100 — 150 м, исходя из массы данного маркоразмера кабеля.
Процесс спуска кабеля осуществляется по следующей схеме. Протяжное устройство устанавливается в непосредственной близости от кабельного барабана, вывешенного на кабельных домкратах, размещенных на горизонтальной площадке. На участке перехода трассы прокладки от горизонтальной площадки в вертикальную шахту устанавливается угловое обводное устройство. При включенном приводе протяжного устройства кабель разматывается с кабельного барабана, подается на валки обводного устройства и, сбегая с него но касательной, опускается вниз со скоростью, создаваемой протяжным устройством. В каждый момент времени протяжка может быть приостановлена и кабель будет удерживаться в подвешенном состоянии за счет поджима в движителе протяжного устройства и инерциальных усилий, препятствующих размотке барабана с кабелем. Следует отметить, что протяжное устройство ПУ-1, обеспечивающее протяжку кабеля на углу поворота, имеет опорную раму, которая позволяет устанавливать его в вертикальной плоскости, исключив необходимость использования углового обводного устройства. В этом случае протяжное устройство устанавливается в вертикальной плоскости таким образом, чтобы касательная к дуге окружности, образуемой захватами тяговой цепи, соответствовала линии спуска кабеля на вертикальном участке трассы.
Описанная выше схема протяжки кабеля также успешно используется при прокладке кабеля в трубных блоках вертикальных отвалов шахт и в высотных сооружениях. Если трубная магистраль прерывиста, а трубные блоки уложены в междуэтажных перекрытиях, то на выходе в трубную кассету организуется контроль за попаданием протягиваемого кабеля во входное отверстие соответствующей трубы. Прокладка производится бригадой из трех электромонтажников с применением переговорных устройств.

 
« Прогнозирование деятельности энергосистемы с помощью ПК   Профконсультация по выбору профессии энергетика »
электрические сети