Невидимые герои электросетей: как муфты защищают километры подземных кабелей

Современные электросети — это сложные инженерные конструкции, которые простираются на десятки километров, снабжая электрической энергией города и промышленные объекты. Но мало кто задумывается, сколько кропотливой работы требуется для защиты проводников от внешних факторов и поддержания их стабильной работы. В обеспечении герметичности и целостности таких кабелей, ключевую роль играет изоляция. Она защищает проводники от влаги, механических повреждений и других неблагоприятных условий, особенно если речь идет о прокладке под землей.

Однако длина одного отрезка кабеля ограничивается размерами катушки, на которой он поставляется, поэтому для протяженных линий электропередач необходимо соединять отдельные фрагменты. В этом случае на помощь приходят соединительные переходные муфты и концевые кабельные муфты, которые надежно связывают участки кабеля, создавая единое целое.

Соединительные муфты - это элементы, предназначенные для объединения отрезков кабелей или для перехода от одного типа кабеля к другому. 

В зависимости от конструкции и условий применения, соединительные муфты бывают нескольких типов:

• Накладные – устанавливаются на концы кабелей и закрепляются зажимами, болтами или скобами.
• Втулочные – вставляются внутрь кабелей и соединяются с помощью специальных инструментов.
• Термоусаживаемые – при нагревании сжимаются на кабелях, образуя герметичную оболочку, которая защищает от влаги и механических повреждений.
• Литые – заполняются специальными жидкими или твердыми составами, которые затвердевают и формируют прочную муфту.

Концевые муфты, в свою очередь, отвечают за безопасное подключение кабелей к щитам и другому оборудованию. Они гарантируют надежный контакт и защиту от влаги, механических повреждений и электромагнитных помех. Наиболее популярными являются термоусаживаемые концевые муфты, которые при нагреве плотно обхватывают кабель, создавая герметичную и защищенную оболочку.

Муфты для силовых кабелей должны соответствовать строгим требованиям надежности и безопасности. Важно, чтобы площадь контакта между жилами кабеля и муфтой была больше, чем сечение жилы, чтобы минимизировать электрические потери.

Для крепления как соединительных, так и концевых муфт применяются специальные гильзы с крепежными элементами и обжимом, которые обеспечивают плотный контакт и максимальную проводимость соединения.

Изоляция муфты и всего соединения должна с запасом выдерживать межфазное напряжение, а также быть механически прочной и влагостойкой, учитывая постоянное нахождение кабеля в грунте. Чтобы подобрать подходящую соединительную муфту, необходимо учесть ряд параметров кабеля: количество проводов, площадь сечения жили и их материал, максимальное напряжение, тип межфазной изоляции и защитной оболочки.

Соединительные элементы, в зависимости от максимального напряжения коммуникации, делятся на те, что используются для высоковольтных сетей, и те, что предназначены для сетей с напряжением до 1000 вольт.

Как правило, одна муфта рассчитана на соединение до четырех проводов, но в особых случаях их количество может быть увеличено.

Монтаж муфты — процесс, требующий аккуратности и точности. Сначала концы кабеля разрезают и с них удаляется изоляция. Далее по два конца соединяемых проводов вставляют с каждой стороны в соединительные элементы муфты и надежно фиксируют с помощью крепежных деталей. Клеммы закрепляют аналогичным образом.

После того, как все проводники надёжно соединены, наступает время изоляции и герметизации муфты. Для этого применяются различные материалы — от ленты и трубки до смолы и геля. Изоляция должна быть достаточно прочной, чтобы противостоять температурным колебаниям, влаге, химическим веществам и механическим нагрузкам.

Завершающий этап — испытание муфты на прочность и качество соединения. Для этого используются специальные приборы, измеряющие параметры муфты. Если полученные результаты соответствуют установленным нормам и требованиям, муфту можно включать в сеть.

Маркировка кабельных муфт предоставляет всю необходимую информацию об их характеристиках.

Например, СТп-1 4х16-25 расшифровывается так:

С – соединительная муфта.
Тп – термопластичная изоляция.
1 – рассчитана на напряжение до 1000 В (если «10» – до 10 кВ).
4 – максимально соединяет 4 проводника.
16-25 – диапазон сечения жил от 16 до 25 кв. мм.
Дополнительные обозначения:
«С» – дополнительные зажимы.
«П» – крепеж из ПВХ.
«Р» – ремонтная.
«Б» – для бронированных кабелей.
«О» – для одножильных.

Пример 4КВТпН-1-16-25 — концевая муфта внутренней установки без дополнительных крепежных элементов.

При оснащении муфт болтовыми наконечниками с токопроводящей мастикой для алюминиевых и медных жил добавляется «Н». Изоляция из сшитого полиэтилена и ПВХ отмечается буквой «К».

Эти обозначения помогают выбрать нужную муфту для надежного соединения кабелей. 

Для соединения кабелей в сетях с рабочим напряжением от 6 000 до 10 000 В используются свинцовые и эпоксидные муфты, обеспечивающие надежное соединение и защиту от внешних воздействий.

Эпоксидные муфты особенно популярны благодаря своей стойкости к агрессивным внешним факторам. Эти элементы не только защищают кабель, но и могут служить стопорными компонентами для бумажной изоляции кабеля, предотвращая ее смещение. Снаружи они покрыты огнеупорным материалом, что дополнительно защищает от перегрева и пожара. Монтаж эпоксидных муфт производится в металлическом корпусе толщиной 5 мм, что гарантирует их долговечность и устойчивость.

Свинцовые муфты используются для соединения кабелей со свинцовой или алюминиевой оболочкой. Эти муфты имеют форму трубок длиной от 45 до 65 см и диаметром от 6 до 11 см, покрытых металлической защитой для повышения надежности. Они обеспечивают плотное и безопасное соединение кабелей, предотвращая проникновение влаги и других внешних факторов.

К соединительным муфтам также относятся стопорные муфты, которые защищают изоляционный слой кабеля от температурных перепадов, препятствуя его оплавлению и поддерживая стабильную работу сетей.

Для упрощения монтажа все чаще используются термоусаживаемые муфты из пластмассы. Их установка занимает вдвое меньше времени по сравнению с традиционными муфтами, так как процесс основан на нагреве полимера газовой горелкой или феном до 150 °C. При остывании материал плотно облегает место соединения, создавая прочную и герметичную изоляцию. Среди преимуществ этих муфт — низкая стоимость, доступность материалов (полиэтилен, поливинилхлорид, полипропилен) и легкость монтажа, который не требует специальных навыков или инструментов. Однако термоусаживаемые муфты не лишены недостатков: низкая термостойкость, ограниченные диэлектрические свойства и слабая экологичность из-за трудности утилизации используемых материалов.

Современные решения, такие как муфты холодной усадки, используют новейшие эластомеры и не требуют нагрева, что особенно полезно в условиях, где нельзя применять огонь. Эти муфты состоят из слоя диэлектрика на основе силиконовой резины и устанавливаются с помощью натяжения внутри специального спирального корда. После снятия корда материал плотно облегает кабель, обеспечивая герметичность и высокие электрические характеристики.

Один из современных эластомеров для холодной усадки — гидрированный бутадиен-нитрильный каучук (HNBR), обладающий высокой термостойкостью, химической стабильностью и устойчивостью к агрессивным средам.

Еще один новый материал для муфт — силиконовый каучук, обладающий отличной эластичностью, высокими диэлектрическими свойствами и стойкостью к ультрафиолетовому излучению.

Выбор правильной муфты — это инвестиция в безопасность и долговечность кабельной системы. Вне зависимости от выбранной технологии, важно учитывать особенности сети и условия эксплуатации.