Траншейная прокладка кабельных линий 0,4–20 кВ: в трубе дешевле

За последние десятилетия в области прокладки кабельных линий (КЛ) произошли значительные изменения. Широкое распространение получили бестраншейные технологии — метод горизонтально-направленного бурения и прокол. Однако несмотря на их активное развитие, траншейная прокладка КЛ остается одним из наиболее актуальных способов прокладки. По данным СИГРЭ, ее доля достигает около 50% от протяженности КЛ. Сегодня при строительстве кабельных линий (КЛ) 0,4–20 кВ все чаще возникает вопрос: какой способ траншейной прокладки является более эффективным — традиционная укладка кабеля в грунт или прокладка в трубах?

В данной статье рассмотрены технические и экономические особенности обоих вариантов, а также определены причины, по которым прокладка в трубах становится все более востребованной в условиях городской застройки.

СУЩЕСТВУЮЩИЕ СПОСОБЫ ТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ КЛ

Сегодня при строительстве кабельных линий применяются два основных способа траншейной прокладки:

• укладка кабеля непосредственно в грунт с защитой плитами или кирпичом (рисунок 1);
• прокладка кабеля в трубе, уложенной в траншею (рисунок 2).

Разберем на примере городских кабельных линий напряжением 0,4–20 кВ оба варианта прокладки и рассмотрим их преимущества и недостатки.

Традиционная прокладка кабеля в грунте. Укладка кабеля на дно траншеи (рисунок 1) производится путем протяжки кабелей по роликам. Для обеспечения возможности их расстановки внутри траншеи, а также для беспрепятственной протяжки кабелей траншея должна иметь ширину не менее 0,5–0,7 м.

Согласно требованиям ПАО «Россети» и действующим нормам на устройство силовых КЛ кабели должны укладываться на подушку из песчано-гравийной смеси (ПГС) толщиной не менее 10 см, а также иметь аналогичный слой ПГС поверх кабеля.

Разрытие траншеи, как правило, выполняется механизированным способом экскаватором-погрузчиком с предварительным вскрытием асфальтового покрытия, так как зачастую прокладка кабеля в городской черте осуществляется под тротуарами. А после прокладки требуется их восстановление и благоустройство, которое для обычной траншейной прокладки с учетом габаритов траншеи составляет наибольшую из статей расходов. Для предотвращения обрушения стенок и возможного повреждения кабеля траншея должна быть раскреплена с обеих сторон либо дополнительно увеличена.

Таким образом, традиционная траншейная прокладка сопровождается:

• высоким объемом земляных работ;
• значительными затратами на благоустройство;
• высокой трудоемкостью монтажа.

Прокладка кабеля в трубах. Прокладка кабеля в трубах, уложенных в траншею (рисунок 2), позволяет значительно оптимизировать процесс строительства.

Применение труб позволяет:

• отказаться от устройства песчано-гравийной подушки;
• исключить необходимость расстановки роликов и работу персонала в траншее;
• сократить объем земляных работ;
• снизить требования к подготовке основания и засыпки.

За счет этого ширина траншеи может быть уменьшена до 0,2 м, а объем извлекаемого грунта существенно сокращается. Кроме того, исключается необходимость раскрепления стенок траншеи, поскольку труба укладывается в траншею непосредственно после разработки грунта и обеспечивает надежную защиту кабеля.

Существенным преимуществом является и повышение скорости строительства. Практический опыт показывает, что прокладка КЛ в трубах выполняется примерно в 1,5 раза быстрее по сравнению с традиционным способом. Это достигается за счет сокращения количества технологических операций, упрощения процесса монтажа, применения длинномерных бухт труб и уменьшения объема подготовительных работ.

Спиральные двухслойные трубы, рассматриваемые для траншейной прокладки, поставляются в бухтах по 50–100 м, что позволяет оперативно выполнять их размотку вдоль траншеи с последующей укладкой в траншею. За счет спиральной формы такие трубы обладают высокой кольцевой жесткостью (до SN 48) и не требуют для засыпки применения песка или ПГС, что также существенно снижает стоимость строительно-монтажных работ.

Дополнительным существенным фактором является снижение затрат на благоустройство, что особенно актуально для городской среды. Меньший объем вскрытия покрытий напрямую приводит к снижению стоимости и сроков восстановления (рисунок 3).

Важным эксплуатационным преимуществом является высокий уровень механической защиты и возможность замены кабеля без повторного вскрытия траншеи. Обнаружение места повреждения кабеля вдоль трассы обеспечивается за счет перфорации трубы, позволяющей испытательному току выходить в грунт.

Преимущества прокладки в трубах:

• сокращение ширины траншеи;
• снижение объема земляных работ;
• отсутствие необходимости засыпки песком или ПГС;
• уменьшение сроков строительства;
• снижение затрат на благоустройство;
• повышение механической защиты кабеля;
• упрощение последующей замены кабеля.

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ СРАВНЕНИЕ

Для объективной оценки эффективности различных способов прокладки был выполнен сравнительный расчет стоимости строительства кабельной линии 6–10 кВ в городских условиях (таблица 1).

Расчет показывает, что при традиционной прокладке кабеля в грунте суммарные затраты на 1 км КЛ 10 кВ составляют порядка 5,83 млн рублей без учета НДС. В случае прокладки кабелей в трубах данный показатель снижается до 4,73 млн рублей на 1 км КЛ.

Следует отметить, что при прокладке кабелей в трубах из-за ограниченного теплоотвода рассматривался кабель большего сечения, чем при прокладке без трубы. Однако даже с учетом этого фактора общий экономический эффект сохраняется. В случаях же, когда кроме траншейной прокладки по проекту применяется метод ГНБ, который с точки зрения теплового расчета считается наихудшим, траншейная прокладка кабелей в трубах не будет требовать повышения сечения кабеля, и экономический эффект будет еще выше.

При прокладке кабелей в трубах основная экономия достигается не за счет стоимости материалов, а за счет сокращения строительных работ:

• уменьшения объема земляных работ;
• снижения затрат на благоустройство;
• отсутствия необходимости раскрепления стенок;
• сокращения объемов песчаной подготовки;
• сокращение сроков выполнения работ.

Фактически применение труб позволяет снизить стоимость строительной части проекта примерно на 40% (без учета стоимости самого кабеля).

Традиционная прокладка кабеля непосредственно в грунт постепенно перестает быть оптимальным решением для прокладки в условиях городской среды, где строительная часть проекта составляет значительную долю затрат.

ТРУБЫ ДЛЯ ТРАНШЕЙНОЙ ПРОКЛАДКИ

Современные трубы для прокладки КЛ могут иметь гладкую или профилированную конструкцию.

Гладкостенные трубы обычно соединяются сваркой встык и применяются при строительстве кабельных линий методом горизонтально-направленного бурения (ГНБ). Однако такие решения являются сравнительно дорогостоящими и чаще используются для строительства КЛ напряжением 35–500 кВ.

Для КЛ напряжением 0,4–20 кВ в траншейной прокладке с экономической точки зрения целесообразны трубы с профилированной стенкой (рисунок 4), которые обладают меньшей массой и более низкой стоимостью.

Традиционные гофрированные трубы (рисунок 4а) отличаются высокой гибкостью и поставляются в бухтах большими строительными длинами. Однако их кольцевая жесткость, как правило, не превышает 12 кН/м² (SN 12), что не позволяет выдерживать транспортную нагрузку и обеспечивать необходимую механическую прочность кабельного канала, а также ограничивает возможность их применения без песчаной подготовки и тем самым не позволяет добиться экономической эффективности, описанной ранее в статье.

В связи с существенными недостатками традиционных гофрированных труб в последние годы все большее распространение получают трубы спиральной формы (рисунок 4б). За счет специальной геометрии ребер жесткости такие трубы сочетают высокую кольцевую жесткость — до 48 кН/м² (SN 48) и повышенную гибкость — 6D (где D — наружный диаметр трубы), а гладкий внутренний слой облегчает протяжку кабеля.

Высокая гибкость позволяет поставлять трубы в бухтах длиной 50–100 м, что является существенным технологическим преимуществом. Дополнительным преимуществом является возможность выполнять изгибы трассы до 90° в трубах, а также обходить при выполнении строительных работ преграды, не учтенные на стадии проектирования.

Соединение спиральных труб осуществляется при помощи накручиваемых муфт и не требует применения специального инструмента (рисунок 5), что значительно упрощает монтаж и сокращает трудозатраты.

Благодаря сочетанию высокой прочности, гибкости и технологичности спиральные трубы являются эффективным решением для строительства КЛ 0,4–20 кВ в условиях городской застройки, в том числе при прокладке под автомобильными дорогами и в других сложных условиях.

ВЫВОДЫ

Проведенный анализ показывает, что для КЛ 0,4–20 кВ прокладка в трубах, уложенных в траншею, является более технологичным и экономически эффективным решением по сравнению с традиционной прокладкой кабеля непосредственно в грунте.

Прокладка кабелей в трубах по сравнению с традиционной траншейной прокладкой позволяет снизить стоимость строительно-монтажных работ до 40%. Наибольший эффект достигается в условиях городской застройки, где существенную долю затрат формируют земляные работы и восстановление благоустройства.

Применение современных спиральных труб позволяет дополнительно сократить сроки строительства, снизить трудоемкость монтажа и повысить эксплуатационную надежность кабельной линии.

В условиях курса электроэнергетической отрасли на оптимизацию капитальных затрат прокладка кабелей в трубах траншейным методом может рассматриваться не просто как альтернативный вариант, а как приоритетный подход при строительстве распределительных сетей 0,4–20 кВ.