Elektroenergetyczne i sygnalizacyjne linie kablowe. Projektowanie i budowa

W niniejszej normie w stosunku do uprzedniej i do obowiązujących wymagań w zakresie projektowania i budowy elektroenergetycznych i sygnalizacyjnych linii kablowych wprowadzono następujące uzupełnienia dotyczące:

• nowych konstrukcji kabli,
• zasad mechanicznego układania linii kablowych metodą płużenia,
• wymagań dla kabli układanych mechanicznie,
• wymagań i zasad oznakowania tras linii kablowych za pomocą perforowanych taśm ostrzegawczych,
• wymagań w zakresie stosowania perforowanych płyt z tworzyw sztucznych do ochrony linii kablowej w ziemi,
• koloru rur przepustowych w zależności od napięcia linii kablowej oraz
• omówiono i wprowadzono wymagania dotyczące materiałów powłok i osłon kabli, w zależności od miejsca i warunków układania kabli,
• wprowadzono możliwość stosowania ciągłego monitoringu cieplnego i ostrzegawczego dla optymalizacji przesyłowej i ochrony linii kablowych,
• wprowadzono nowe odległości i warunki przy układaniu kabli w ziemi,
• uwzględniono uwagi dotyczące stosowania znormalizowanej terminologii,
• uaktualniono i rozszerzono wykaz norm i wytycznych korespondujących.

Norma nie ma odpowiednika w normach międzynarodowych.

2.3. Wybór trasy linii kablowej

Trasę linii kablowej należy ustalić z uwzględnieniem następujących zasad:

a) długość trasy linii kablowej powinna być jak najkrótsza;

b) wybór trasy nie powinien powodować konieczności przebudowy innych urządzeń podziemnych;

c) liczba skrzyżowań i zbliżeń kabli z innymi urządzeniami w trasie oraz liczba przejść przez ściany, stropy i inne przeszkody powinna być jak najmniejsza;

d) struktura gruntu według wybranej trasy powinna umożliwiać unikanie konieczności stosowania specjalnych typów kabli i osprzętu kablowego czy specjalnego sposobu ułożenia kabli (błota, zapadliny itp.) lub ograniczać obciążalność prądową kabli (np. suchy piasek);

e) kable powinny być jak najmniej narażone na uszkodzenia mechaniczne i szkodliwe wpływy czynników zewnętrznych (np. chemicznych), aby zapewnić niezawodność eksploatacji linii i dostęp do kabli w czasie eksploatacji;

f) trasa linii kablowych układanych w ziemi powinna być wyznaczona wzdłuż dróg, ulic lub chodników czy przejść przez trawniki, lub pasów do tego przeznaczonych. Trasa linii układanych wzdłuż rzek i brzegów jezior powinna być wyznaczona poza miejscami narażonymi na podmywanie przez wodę. Należy unikać prowadzenia kabli przy dużym nachyleniu terenu;

g) trasa linii kablowej powinna uwzględniać i ułatwiać dostawę kabli i materiałów w czasie jej budowy oraz dokonywanie obchodów i remontów podczas eksploatacji;

h) trasa linii kablowej obejmuje również układanie kabli w obiektach budowlanych, w tym na stacjach elektroenergetycznych, i powinna być brana pod uwagę podczas projektowania i budowy;

i) prowadzenie kabli przez pomieszczenia i strefy zagrożone wybuchem lub pożarem należy ograniczyć do kabli zasilających urządzenia w tych pomieszczeniach lub strefach, jak również należy spełnić powiązane warunki określone w odrębnych przepisach;

j) trasy linii kablowych w obiektach budowlanych powinny być prowadzone tak, aby ograniczyć liczbę przejść przez ściany, stropy itp., a także obejść, szczególnie różnego rodzaju rurociągów (np. grzewczych) lub innych konstrukcji wprowadzających zagrożenie uszkodzenia mechanicznego lub pogorszenia warunków chłodzenia kabli;

k) linie rezerwowe powinny być prowadzone innymi trasami niż linie zasilania podstawowego;

l) podczas wyboru trasy linii kablowej należy brać jednocześnie pod uwagę wymagania i możliwe do zastosowania sposoby układania kabli.

2.4. Podstawowe elementy linii kablowych i ich parametry

Podane w Normie określenia oraz treści są powiązane z definicjami oraz opisami podanymi poniżej. Inne, niewymienione w punkcie 1.3 (część 1. artykułu w numerze „elektro.info” 12/2022), są dostępne w bibliografii korespondującej, a przede wszystkim w PN-E-01002 Słowniku terminologicznym elektryki – kable i przewody oraz IEC Publication 50/461 „International Electrotechnical Vocabulery”.

2.4.1. Napięcie znamionowe kabli

Napięcie znamionowe kabla nie może być mniejsze niż odpowiadające mu napięcie nominalne sieci, do której linia wykonana tym kablem ma być włączona.

Do budowy linii kablowych dopuszcza się stosowanie kabli oraz osprzętu o napięciu znamionowym wyższym aniżeli odpowiadające napięcie znamionowe budowanej lub przebudowywanej/remontowanej linii kablowej. Kable te podlegają wówczas wymaganiom stawianym kablom o napięciu znamionowym równym napięciu znamionowemu linii kablowej, w której zostały zainstalowane. W przypadku gdy linia kablowa została wybudowana z wykorzystaniem kabli i osprzętu o wyższym napięciu znamionowy, to wówczas napięcie znamionowe linii kablowej może zostać podwyższone do napięcia, na które została wybudowana, o ile wszystkie kable, osprzęt kablowy oraz elementy instalacji linii spełniają wymagania przewidziane dla napięcia sieci, do którego dana linia ma zostać podwyższona. W każdym przypadku badania całej linii przeprowadza się dla nowego napięcia znamionowego linii kablowej.

2.4.2. Przekrój żył kabli

Przekroje żył kabla powinny być tak dobrane, aby dla danych warunków eksploatacji linii kablowej, wartość prądu obciążenia kabla nie była większa od dopuszczalnej wartości obciążalności prądowej długotrwałej, krótkotrwałej lub dobowo-zmiennej, a wartość prądu zwarciowego w linii nie powodowała przekroczenia dopuszczalnych wartości temperatur żył roboczych i powrotnych kabla, podanych przez producenta dla warunków zwarciowych. Dla kabli o napięciu znamionowym nie wyższym niż 1 kV przekrój żył roboczych kabli powinien być dobrany również w zależności od dopuszczalnego spadku napięcia oraz wymagań ochrony przeciwporażeniowej.

W przypadku występowania odmiennych warunków odprowadzenia ciepła z kabla w różnych odcinkach trasy linii kablowej, przekrój żył roboczych kabli w linii należy dobrać dla najbardziej niesprzyjających warunków chłodzenia, w określonych warunkach eksploatacji, najczęściej dla współczynnika obciążenia m=1, o ile inaczej nie zastrzeżono, np. poprzez zastosowanie w tym newralgicznym obszarze trasy kabli o większym przekroju żył lub przebudowy trasy. Doboru przekroju żył dokonuje się w oparciu o obliczenia wg znanych metod, np. podanych w pkt. 1.2 (część 1. artykułu w numerze „elektro.info” 12/2022).

2.4.3. Izolacja żył

Przy budowie, przebudowie i remontach linii kablowych należy stosować kable o izolacji stałej wykonanej w procesie wytłaczania tworzyw sztucznych lub gumy. Rodzaj materiału izolacji kabli, jak i wymagane właściwości powinny być określane w zależności od przeznaczenia i warunków eksploatacyjnych linii kablowej i podane w specyfikacjach technicznych kabli. Specyfikacja dla kabli o izolacji PE, XLPE powinna zawierać informację o pozytywnym wyniku badań starzeniowych odporności długotrwałej na działanie wody oraz wyniki prób starzeniowych w podwyższonej temperaturze wg wymagań norm (pkt 1.2, część 1. artykułu w numerze „elektro.info” 12/2022).

2.4.4. Uszczelnienia, powłoki, pancerze i osłony kabli

Powłoki, pancerze i osłony kabli powinny chronić izolację kabla przed szkodliwym oddziaływaniem warunków i środowiska występującego na trasie linii kablowej.

Przy doborze kabli należy przestrzegać następujących zasad:

a) w miejscach narażonych na przemieszczenie gruntu oraz w strefach działania prądów błądzących należy układać kable w osłonach otaczających (rurach lub korytach kablowych) z tworzyw sztucznych;

b) jeżeli przewiduje się występowanie w kablach naprężeń rozciągających, to należy stosować kable opancerzone drutami; Należy unikać układania kabli bezpośrednio, w jednym odcinku w ziemi, gdy nachylenie terenu na długości 4 m jest większe niż 30”. W pozostałych przypadkach kable powinny być mocowane w uchwytach;

c) powłoki izolacyjne kabli jednożyłowych i wielożyłowych wykorzystywanych do budowy linii kablowych metodą płużenia powinny być wykonane z polietylenu o średniej lub dużej gęstości (MDPE, HDPE);

d) żyły kabli, np. sygnalizacyjnych, powinny być chronione (ekrany współosiowe) przed oddziaływaniem pól elektromagnetycznych, jeżeli takie pola mogłyby zakłócić działanie obwodów, do których kabel jest przyłączony;

e) do budowy linii kablowych w ziemi zaleca się dobór typu (wersji) wykonania kabli w zależności od właściwości gruntów, tj. ich przesiąkliwości i poziomu wód gruntowych:

• wersja z uszczelnieniem wzdłużnym – grunty średnio przesiąkliwe i o niskim poziomie wód gruntowych,
• wersja z uszczelnieniem wzdłużnym i promieniowym – grunty o małej przesiąkliwości i wysokim poziomie wód gruntowych, jak również dla akwenów wodnych.

2.4.5. Połączenia żył roboczych, żył powrotnych, powłok metalowych i pancerzy kabli

2.4.5.1. Własności elektryczne połączeń

Własności elektryczne połączeń żył powinny odpowiadać warunkom przewodzenia wymaganym dla odpowiadających elementów budowy zastosowanych kabli, np. w PN-EN IEC 61238.

Obciążalność zwarciowa połączeń metalowych powłok kabli, żył powrotnych, pancerzy wraz z uziemieniem powinna być nie mniejsza niż obciążalność zwarciowa powłok, żył powrotnych i pancerzy łączonych kabli (PN-90/E-06401).

2.4.5.2. Wykonanie połączeń

Metalowe powłoki, żyły powrotne oraz pancerze łączonych odcinków kabli powinny być połączone metalicznie ze sobą oraz z metalowymi obudowami muf, głowic oraz uziemieniem. Układ połączeń powłok metalowych i żył powrotnych kabli jednożyłowych powinien uwzględniać rodzaj materiałów, przekrój oraz możliwość przepływu prądów obciążenia, zwarciowych w nich indukowanych, np. w układach dwustronnego uziemienia żył powrotnych.

2.4.6. Zakończenia i łączenia kabli

2.4.6.1. Głowice i mufy

Kable linii kablowych powinny być zakończone głowicami i łączone mufami , tam gdzie jest to wymagane . Głowice i mufy powinny być dostosowane do typu kabla, jego napięcia znamionowego, przekroju i liczby żył oraz warunków otoczenia w miejscu zainstalowania. Głowice i mufy powinny być dostosowane do warunków zwarciowych występujących w miejscu zainstalowania oraz do dopuszczalnej obciążalności prądowej kabli. Zastosowane głowice i mufy muszą posiadać świadectwo producenta o spełnieniu wymagań w odniesieniu do kabli, na których mają być zainstalowane, oraz powinny mieć ważne certyfikaty zgodności. W razie braku certyfikatu zgodności producent powinien potwierdzić spełnienie wymagań, przedstawiając raporty z badań typu wykonane wg właściwej normy wyrobu.

Głowice i mufy na napięcie 110 kV powinny spełniać wymagania współpracy z odpowiadającymi im kablami. Powinny przejść, z wynikiem pozytywnym, badania systemów kablowych, prowadzone zgodnie z wymaganiami norm dotyczących budowy i badań kabli (pkt 2.1, część 1. artykułu w numerze „elektro.info” 12/2022).

2.4.6.2. Zakończenia kabli o napięciu znamionowym do 1 kV, (Un <1 kV)

Kable o napięciu znamionowym do 1 kV należy zabezpieczyć przed wnikaniem wody do ich wnętrza oraz bezpośrednim oddziaływaniem promieniowania UV. W przypadku zastosowania w warunkach napowietrznych kabli z izolacją żył wykonaną z polietylenu lub polietylenu usieciowanego nieuodpornionego na działanie promieni UV, należy osłonić izolację przed bezpośrednim działaniem tego promieniowania lub odtworzyć budowę kabla. Nie wymaga się wykonania głowic. Zaleca się wykorzystanie osłon (koszulek) zimn- lub termokurczliwych. Żyły robocze kabli powinny być zakończone końcówkami dostosowanymi do przekroju i materiału żyły.

2.4.6.3. Zakończenia kabli o napięciu znamionowym wyższym niż 1 kV, (Un >1 kV)

Zakończenia kabli należy wykonywać głowicami kablowymi przeznaczonymi do instalowanych na kablach o określonym napięciu znamionowym i przekroju żyły roboczej. W warunkach wnętrzowych dopuszcza się niestosowanie głowic kablowych na zakończeniach kabli o napięciu do 6 kV o izolacji z tworzyw sztucznych, pod warunkiem zabezpieczenia żył roboczych i wnętrza kabla przed wnikaniem wody. Zaleca się zastosowanie osłon (koszulek) zimno- lub termokurczliwych. Żyły robocze kabli powinny być zakończone końcówkami kablowymi dostosowanymi do przekroju i materiału żyły roboczej. Dokumentacja projektowa powinna zawierać specyfikacje i warunki instalowania głowic na zakończeniach linii kablowej.

2.4.6.4. Łączenie kabli

Kable należy łączyć za pomocą muf kablowych przeznaczonych do instalowanych kabli o określonym napięciu znamionowym i przekroju żyły roboczej. Żyły robocze kabli w mufach powinny być łączone za pomocą złączek kablowych dostosowanych do przekroju i materiału żył kabli. W uzasadnionych przypadkach dopuszcza zastosowanie bezpośredniego sposobu łączenia żył np. metodą spawania. Zaleca się stosowanie złączek śrubowych, ze śrubami o zrywalnych łbach.. Niezależnie od sposobu wykonania połączenia żył w mufach, miejsce to powinno być izolowane oddzielnie.

Dopuszcza się wykonywanie wspólnej izolacji w mufach kablowych przy łączeniu kabli o napięciu znamionowym do 1 kV,  jeżeli wnętrze mufy jest wypełnione materiałem o właściwościach izolacyjnych i uszczelniających.

Żyły powrotne, pancerze łączonych odcinków kabli, muszą być połączone między sobą w sposób odpowiadający wymaganym parametrom kabli w linii lub wykonane zgodnie z instrukcją montażu dla określonego typu mufy. Dokumentacja projektowa powinna zawierać specyfikacje dla każdego rodzaju zastosowanych muf oraz warunki ich instalowania w linii kablowej.

2.4.6.5. Miejsce instalowania muf

W przypadku układania wiązek kabli składających się z kabli jednożyłowych, zaleca się zainstalowanie muf na kablach poszczególnych faz w taki sposób, aby mufy względem siebie były przesunięte wzdłuż długości trasy linii kablowej i nie stykały się ze sobą i z kablami. Mostki łączące, szczególnie w stacjach, nie powinny zawierać muf, przebity odcinek należy wymienić na nowy. Warunki instalowania muf w studniach kablowych mogą umożliwić zainstalowanie bez wzajemnego przesunięcia względem siebie.

Nie dopuszcza się instalowania muf w pomieszczeniach zagrożonych wybuchem. Nie zaleca się stosowania muf w pomieszczeniach, tunelach, kanałach i szybach kablowych. Nie dopuszcza się stosowania muf w korpusach (obudowach) żeliwnych.

2.4.6.6. Oznaczenie kabli i linii kablowych

Kable linii kablowych powinny być identyfikowane za pomocą oznaczników. Oznaczniki powinny być wykonane w postaci obejmującego kabel paska z tworzywa sztucznego o grubości co najmniej 1 mm.

Na oznacznikach należy umieścić trwałe napisy, zawierające co najmniej:

a) numer ewidencyjny linii (nazwa) lub nazwy obiektów (urządzeń), które linia łączy;

b) typ kabla;

c) skrót lub znak firmowy użytkownika kabla i ewentualnie dane kontaktowe;

d) rok ułożenia kabla.

Zaleca się również umieszczanie danych dotyczących długości linii kablowej, zgodnych z kierunkiem zasilania podanym w projekcie.

Linie kablowe powinny być identyfikowane za pomocą oznaczników nałożonych i obejmujących poszczególne kable linii. Dopuszcza się oznaczenie linii kablowej o napięciu znamionowym do 30 kV jednym oznacznikiem obejmującym trzy fazy jednego toru linii. Linie kablowe jednożyłowe o napięciu powyżej 30 kV powinny być oznaczane na każdym kablu z podaniem oznaczenia fazy (L1, L2, L3).

Oznaczniki kabli sterowniczych i sygnalizacyjnych układanych w obiektach i na terenach wydzielonych stacji i rozdzielni elektroenergetycznych, należy rozmieszczać na trasie kabla oraz na początku i końcu kabla, w pobliżu przyłączenia kabli do listwy zaciskowej.

Kable ułożone w powietrzu powinny być zaopatrzone w trwałe oznaczniki przy głowicach i odbiornikach oraz w takich miejscach i odstępach, aby identyfikacja kabla była jednoznaczna. Oznaczniki kabli ułożonych w kanałach i tunelach należy umieszczać w odstępach nie większych niż 20 m.

Kable i linie ułożone w ziemi powinny być zaopatrzone na całej długości w trwałe oznaczniki linii rozmieszczone w odstępach nie większych niż 10 m oraz przy mufach i w miejscach charakterystycznych, np. przy skrzyżowaniu, wejściach do kanałów i osłon otaczających.

Dopuszcza się układanie linii kablowych w ziemi bez oznaczników linii, jeżeli linia ta jest linią trójfazową we wspólnej powłoce lub obwoju taśmowym i jest układana metodą płużenia w bruździe. Oznaczniki na przyłączeniach tej linii do sieci i odbioru muszą mieć informację, że w określonej długości trasy linii, linia nie posiada oznaczników co 10 m, jedynie w miejscach muf i głowic.