Переходы

Переходы в кабельных и электрических сетях: классификация, конструкция, применение и монтаж

Переходы в контексте кабельной и электротехнической продукции представляют собой специальные устройства или конструктивные решения, предназначенные для соединения разнородных элементов электрической сети. Их основная функция – обеспечение надежного электрического контакта, механической прочности, герметичности и защиты в местах перехода между кабелями разного типа, сечения, материала, а также между кабелем и оборудованием или воздушной линией. От корректного выбора и монтажа перехода напрямую зависит бесперебойность и безопасность работы энергосистемы.

Классификация и типы переходов

Переходы можно систематизировать по нескольким ключевым признакам: функциональному назначению, месту установки, типу соединяемых элементов и способу монтажа.

1. Переходы по функциональному назначению и месту установки

• Кабельные муфты (соединительные, концевые, стопорные). Являются наиболее распространенным типом переходов. Соединительные муфты служат для сращивания двух или более кабелей в линию. Концевые муфты (кабельные наконечники) обеспечивают переход от кабеля к открытым токоведущим частям аппаратов (шин, выключателей, трансформаторов). Стопорные муфты предотвращают стекание пропиточного состава в кабелях с нестекающей пропиткой (СП, ОСП) на вертикальных и наклонных трассах.
• Переходы с воздушной линии (ВЛ) на кабельную линию (КЛ). Комплексные устройства, включающие концевую кабельную муфту (обычно наружной установки), арматуру для крепления к опоре ВЛ, разрядники или ограничители перенапряжений (ОПН) для защиты кабеля от атмосферных перенапряжений, заземляющее устройство. Могут быть выполнены в виде отдельной переходной опоры или комплекта для установки на существующую опору.
• Переходы через инженерные сооружения и препятствия. Сюда относятся кабельные переходы через автомобильные и железные дороги, водные преграды, стены и перекрытия зданий. Для их реализации применяются трубы (стальные, ПНД, асбестоцементные), блоки, тоннели, а также специальные герметизирующие устройства (сальниковые вводы, манжеты) для прохода кабеля через стены.
• Переходы между кабелями разного типа. Например, соединение силового кабеля с бумажной изоляцией (СБ) и кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ). Такие переходы требуют особых муфт, обеспечивающих совместимость диэлектрических сред и компенсацию различных температурных расширений.
• Переходы на другое сечение или материал жилы. Осуществляются с помощью специальных соединителей (гильз) или наконечников, рассчитанных на соединение, например, алюминиевой и медной жилы с применением биметаллических элементов или переходных паст для предотвращения электрохимической коррозии.

2. Конструкция и материалы ключевых типов переходов

Кабельные муфты

Конструкция муфты определяется типом кабеля (напряжением, материалом изоляции, количеством жил) и условиями эксплуатации.

Тип муфты	Основные элементы конструкции	Материалы	Назначение и особенности
Соединительная муфта для кабелей до 1 кВ	Корпус (разъемный или неразъемный), изоляционные колпачки или ленты, гильзы (медные, алюминиевые, биметаллические), герметик, бандажи.	Пластик (ПВХ, полипропилен), термоусаживаемые материалы, эпоксидные компаунды, свинец, латунь.	Соединение и ответвление жил, восстановление изоляции и герметизации. Термоусаживаемые муфты получили наибольшее распространение благодаря простоте монтажа и высокой надежности.
Соединительная/концевая муфта для кабелей 6-35 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ)	Электрод экрана (наложение или напрессовка), изоляция (термоусаживаемая трубка или предварительно отформованная изоляция), полупроводящие слои, заземляющий провод, внешняя защитная оболочка.	Термоусаживаемые полиолефины, силиконовая резина, EPDM, холодноусаживаемые материалы (на основе EPDM).	Восстановление электрического поля, экранирование, изоляция и механическая защита. Критически важно обеспечить плавный градиент электрического поля в зоне соединения.
Стопорная муфта для кабелей с маслонаполненной или вязкой пропиткой	Металлический корпус, изоляционные втулки, стопорные кольца, расширитель, герметичные уплотнения.	Чугун, сталь, латунь, маслостойкая резина, эпоксидные смолы.	Локализация пропиточного состава в пределах секции кабеля на трассах с перепадом высот более 15-25 метров.

Переходы с ВЛ на КЛ

Конструктивно такой переход представляет собой узел, монтируемый на опоре ВЛ или рядом с ней. В его состав входят:

• Концевая кабельная муфта наружной установки (КНН) – обеспечивает герметичный вывод жил кабеля для подключения к проводам ВЛ. Имеет усиленную трекингостойкую изоляцию (фарфор, полимерные материалы с большими длинами утечки).
• Грозозащитная аппаратура – разрядники или ОПН, подключенные параллельно кабелю в точке перехода для отвода импульсов перенапряжения.
• Заземляющее устройство – контур заземления, к которому подключаются металлические оболочки кабеля, экраны, арматура муфты и корпуса разрядников/ОПН.
• Несущая конструкция и арматура – кронштейны для крепления муфт, разрядников и проводов ВЛ.

Технические требования и стандарты

Проектирование, производство и монтаж переходов регламентируются национальными и международными стандартами. В РФ основными документами являются:

• ГОСТ Р 50571 (ПУЭ) – для общих требований к электроустановкам.
• ГОСТ Р 55025 (серия) – для кабельных муфт на напряжение до 35 кВ.
• Стандарты серии ГОСТ Р МЭК 60228, 60446 – на проводники и соединения.
• РД 153-34.0-20.278-98, СО 153-34.20.518-2003 – руководящие документы по монтажу и эксплуатации кабельных линий.

Ключевые требования к переходам: электрическая прочность (испытательное напряжение), токовая нагрузка (не менее нагрузки кабеля), термическая стойкость (к КЗ и длительной нагрузке), механическая прочность, стойкость к климатическим воздействиям (УХЛ, Т, ОМ), герметичность, коррозионная стойкость, пожаробезопасность.

Проектирование и монтаж: ключевые аспекты

Процесс обустройства перехода включает несколько обязательных этапов:

1. Выбор типа перехода. Определяется по проекту на основании параметров сети (U, I), типа кабеля, условий окружающей среды, наличия агрессивных сред, сейсмичности.
2. Подготовка кабеля. Послойная разделка концов кабеля с соблюдением геометрии и чистоты поверхностей. Для кабелей высокого напряжения с изоляцией из СПЭ – снятие полупроводящих слоев с высокой точностью, фазировка.
3. Подготовка соединителей. Очистка и обезжиривание контактных поверхностей жил и гильз/наконечников. Нанесение контактной смазки (для алюминиевых жил).
4. Соединение токоведущих жил. Выполняется методом опрессовки (гидравлическим прессом с матрицами соответствующего сечения), сварки или пайки. Опрессовка является наиболее надежным и распространенным методом.
5. Восстановление изоляции и экранов. Последовательная установка внутренних полупроводящих, изолирующих и внешних полупроводящих и экранирующих элементов в соответствии с инструкцией производителя муфты. Для термоусаживаемых элементов используется нагрев газовой горелкой или термофеном до равномерной усадки.
6. Герметизация и монтаж защитного корпуса. Установка герметизирующих манжет, наложение наружной оболочки, заполнение корпуса муфты компаундом (если предусмотрено конструкцией).
7. Заземление. Надежное соединение экранов (оболочек) кабеля и металлических элементов муфты с контуром заземления с помощью медных проводников.
8. Испытания и сдача. После монтажа проводятся измерения сопротивления изоляции, проверка целостности и правильности чередования фаз (фазировка), испытание повышенным напряжением постоянного тока (для кабелей на 6 кВ и выше).

Контроль качества и диагностика

Для оценки состояния смонтированных переходов применяются методы неразрушающего контроля:

• Визуальный и механический контроль качества монтажа, герметичности, состояния заземления.
• Измерение сопротивления изоляции мегаомметром.
• Испытание повышенным напряжением выпрямленного тока.
• Диагностика частичных разрядов (ЧР) – наиболее информативный метод для выявления дефектов в изоляции высоковольтных муфт.
• Термографический контроль (тепловизионный) – выявление локальных перегревов в местах плохого контакта.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается холодноусаживаемая муфта от термоусаживаемой?

Холодноусаживаемые муфты изготавливаются из эластомеров (например, EPDM), предварительно растянутых и надетых на спиральную монтажную подложку. При ее удалении материал сжимается (усаживается) без нагрева, плотно облегая кабель. Термоусаживаемые муфты производятся из полимеров с «памятью формы», которые усаживаются при нагреве до 120-140°C. Холодная усадка проще и безопаснее в монтаже (нет риска перегреть кабель), термоусадка часто обеспечивает более высокую механическую прочность и стойкость к внешним воздействиям.

Как правильно выбрать гильзу для соединения алюминиевой и медной жилы?

Необходимо использовать биметаллические медно-алюминиевые гильзы (маркировка, например, ГАМ). Внутренняя поверхность такой гильзы имеет переходный слой, предотвращающий прямой контакт алюминия и меди. Дополнительно рекомендуется применять кварце-вазелиновую пасту для защиты от окисления. Запрещено использовать гильзы из чистой меди для соединения с алюминиевыми жилами.

Каковы основные причины выхода из строя кабельных муфт?

• Нарушение технологии монтажа (некачественная зачистка, неправильная усадка, загрязнение изоляции).
• Ошибки в восстановлении экрана и градиента электрического поля (для кабелей среднего и высокого напряжения).
• Механические повреждения при засыпке или в процессе эксплуатации.
• Коррозия и нарушение герметичности, приводящее к попаданию влаги.
• Термомеханические нагрузки из-за циклов нагрузки и изменения температуры.
• Воздействие внешних повреждений (раскопки, вибрация).

Нужно ли заземлять металлический корпус соединительной муфты на кабеле 0,4 кВ?

Да, обязательно. Все металлические части кабельных муфт, а также броня, экраны и оболочки силовых кабелей (кроме алюминиевых оболочек, используемых в качестве нулевого проводника в системах TN-C) подлежат заземлению в соответствии с ПУЭ. Это обеспечивает электробезопасность при повреждении изоляции и выравнивание потенциалов.

Как часто необходимо проводить диагностику кабельных переходов?

Периодичность регламентируется нормативными документами (ПТЭЭП, ведомственные инструкции). Для ответственных линий 6-35 кВ визуальный осмотр переходных узлов (колодцев, эстакад) проводится не реже 1 раза в 6 месяцев, тепловизионный контроль – не реже 1 раза в год. Испытания повышенным напряжением и диагностика ЧР проводятся в сроки, установленные системой ППР (планово-предупредительных ремонтов), обычно раз в 2-5 лет в зависимости от напряжения и важности линии.

Что такое переходное сопротивление контакта и какова его норма?

Переходное сопротивление контакта – это сопротивление в месте соединения двух проводников (жила-гильза). Оно должно быть не больше сопротивления участка целой жилы той же длины, что и соединение. На практике для опрессованных соединений увеличение сопротивления не должно превышать 10-20% от сопротивления жилы. Контроль осуществляется микроомметром (например, МИКО-1). Высокое переходное сопротивление приводит к перегреву и разрушению соединения.