КЛАССИФИКАЦИЯ И МАРКИРОВКА СИЛОВЫХ КАБЕЛЕЙ
Силовые кабели удобно классифицироваться по номинальному напряжению, на которые они рассчитаны. Классификационными признаками могут служить также вид изоляции и конструктивные особенности кабелей.
Все силовые кабели по номинальному рабочему напряжению можно условно разделить на две группы. В группу низкого напряжения включены кабели, предназначенные для работы в электрических сетях с изолированной нейтралью переменного напряжения 1, 3, 6, 10, 20 и 35 кВ частотой 50 Гц. Эти же кабели могут быть использованы с заземленной нейтралью и в сетях постоянного тока. Такие кабели выпускаются с бумажной пропитанной, пластмассовой и резиновой изоляцией, причем наиболее перспективным видом изоляции является пластмассовая. Кабели с пластмассовой изоляцией более просты в изготовлении, удобны при монтаже и эксплуатации.
Производство силовых кабелей с пластмассовой изоляцией в настоящее время значительно расширяется. Силовые кабели с резиновой изоляцией выпускаются в ограниченном количестве. Кабели низкого напряжения в зависимости от назначения выпускаются в одножильном, двухжильном, трехжильном и четырехжильном исполнении. Одножильные и трехжильные кабели используются в сетях напряжением 1-35 кВ, двух- и четырехжильные кабели используются в сетях напряжением до 1 кВ.
Четырехжильный кабель предназначен для четырехпроводных сетей переменного напряжения. Четвертая жила в нем является заземляющий или зануляющий, поэтому ее сечение, как правило, меньше сечения основных жил. Однако при прокладке кабелей во взрывоопасных помещениях и в некоторых других случаях сечение четвертой жилы выбирается равным сечению основных жил.
В группу кабелей высокого напряжения включены кабели, предназначенные для работы в сетях переменного напряжения 110, 220, 330, 380, 500, 750 кВ и выше, а также кабели постоянного напряжения от +100 до +400 кВ и выше. Основная масса кабелей высокого напряжения в настоящее время изготовляется с пропитанной маслом бумажной изоляцией – это маслонаполненные кабели низкого и высокого давления. Высокая электрическая прочность изоляции этих кабелей обеспечивается избыточным давлением масла в них. Однако за рубежом получили также распространение газонаполненные кабели, в которых используется газ, как в виде изолирующей среды, так и для создания избыточного давления в изоляции. Кабели высокого напряжения с пластмассовой изоляцией являются наиболее перспек-тивными.
Маркировка силовых кабелей обычно включает буквы, обозначающие материал, из которого изготовлены жилы, изоляция, оболочка, и тип защиты покрова. Маркировка кабелей высокого напряжения отражает также особенности его конструкции.
Медные токопроводящие жилы в маркировке кабелей не отмечаются специальной буквой, алюминиевая жила обозначается буквой А, стоящей в начале маркировки. Следующая буква маркировки кабеля обозначает материал изоляции, причем бумажная пропитанная изоляция не имеет буквенного обозначения, полиэтиленовая изоляция обозначается буквой П, поливинилхлоридная – буквой В, а резиновая изоляция – буквой Р. Далее следует буква, соответствующая типу защитной оболочки: А – алюминиевая, С – свинцовая, П – полиэтиленовый шланг, В – оболочка из поливинил хлорида, Р – резиновая оболочка. Последние буквы обозначают тип защитного покрова.
Например, кабель марки СГ имеет медную жилу, бумажную пропитанную изоляцию, свинцовую оболочку, защитные покровы отсутствуют. Кабель марки АПаШв имеет алюминиевую жилу, изоляцию из полиэтилена, алюминиевую оболочку и шланг из поливинилхлоридного пластиката. Маслонаполненные кабели в своей маркировке содержат букву М (в отличие от газонаполненных – буква Г), а также букву, обозначающую характеристику давления масла в кабеле и связанные с этим особенности конструкции. Например, кабель марки МНС – это кабель маслонаполненный, низкого давления, в свинцовой оболочке с упрочняющим и защитным покровом или кабель марки МВДТ – маслонаполненный кабель высокого давления в стальном трубопроводе.
Условные обозначения кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена
Материал жилы
Без обозначения
Медная жила
напр. ПвП 1´95/16-10
Кабельная арматура
Кабельная арматура (КА) содержит неотъемлемые элементы линии электропередачи, предназначенные для соединения и оконцевания кабелей и объединения в единое целое всех элементов линии с целью обеспечения длительной и бесперебойной работы кабельной линии как единой системы. Современная КА позволяет сократить время монтажа линии и упростить его в стеснённых и неблагоприятных условиях, а также свести до минимума влияние человеческого фактора на качество конечного продукта — кабельной линии.
Оконцевание и соединение участков кабелей являются наиболее сложными операциями в кабельных работах. При этом данные операции выполняются чаще всего в полевых условиях и при различной погоде. Подготовка рабочего места, разделка кабеля, монтаж концевых и соединительных муфт должны выполняться специально обученным персоналом, имеющим сертификаты и инструмент, так как технология монтажа у различных изготовителей КА может значительно отличаться. После прокладки кабеля, подготовки котлованов производится монтаж соединительных и концевых муфт. Тип КА определяется проектом в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя кабеля.
Испытание кабеля повышенным напряжением
Испытание кабеля 10 кВ повышенным напряжением дает возможность обнаружить проблемы, не выявленные мегомметром, и довести его до пробоя в неисправных местах. Увеличенное напряжение подается посредством высоковольтного провода специального оборудования на 1 жилу, а на остальные накладывается переносное заземление. Напряжение плавно увеличивается до максимума в 60 кВт.
Затем отсчитывается необходимое время проверки (5–10 минут), и тщательно отслеживается утечка тока и напряжения. На завершающей минуте отсчитывается утечка тока по показаниям микроамперметра. Напряжение плавно уменьшается до нулевого значения. Высоковольтный вывод оборудования заземляется. Аналогично проверяются все жилы. Итоги проверок вносятся в блокнот. Допустимая разница утечки токов по фазам – не выше 50%.
Кабель признается прошедшим испытание при отсутствии:
- толчков тока, пробоев;
- снижения сопротивления изоляционного слоя;
- роста утечки тока;
- поверхностных разрядов.
При возрастании утечки тока КЛ допускается к эксплуатации при условии, что ее будут чаще контролировать и испытывать. При выявлении пробоя проводимые работы приостанавливаются, и начинается поиск неисправных участков.
| СКЛ, кВ | напряжение, кВ | ДТУ, мА | ДКА |
| 6 | 36 | 0,2 | 8 |
| 10 | 45 | 0,3 | |
| 50 | 0,5 | ||
| 60 |
Т. Допустимые токи утечки и коэффициенты асимметрии для СКЛ.
Конструкция
В середине расположена токоведущая жила из алюминия или меди.
Поверх нее нанесен токопроводящий слой, который состоит из того же самого сшитого полиэтилена, но в него включены специальные добавки, основная часть из которых — это сажа.
Сажа добавлена для того, чтобы получить полупроводящий слой, выполняющий функцию выравнивания электромагнитного поля.
Без него, на отдельных жилах напряженность может быть увеличена до 30% по сравнению с остальными. А это способно вызвать частичные разряды между изоляцией и жилой.
Далее идет основная изоляция. Ее толщина зависит от напряжения.
Поверх основной изоляции также накладывается полупроводящий слой. Сажи в нем до 40%.
После идут различные защитные материалы:
подложка
Она может быть выполнена из кабельной бумаги или из нетканого материала с полупроводящими свойствами
экран из медных проволок
в противоположную сторону наложения проволок, на экран накручивается лента медной фольги
Ее функция обеспечить контакт между проволоками, для того чтобы распределить равномерно ток протекающий по ним.
еще один защитный слой из кабельной бумаги или ленты нетканого материала
Он удерживает экран в плотно намотанном состоянии.
поверх всего этого накладывается оболочка из защитного полиэтилена
Здесь уже применяется обычный полиэтилен со свойствами светостабилизации и хорошей механической прочности.
В другой конструкции кабеля АПвПуг-10 две новые буквы обозначают:
У
усиленная оболочка
Она по свойствам такая же как и обычная, но большей толщины.
Кабеля с усиленной оболочкой прокладываются по сложным трассам, в трубах и там, где имеется большее количество пересечений с другими кабелями, водопроводами или иными инженерными сооружениями.
Г
наличие под экраном герметизирующего слоя
Этот слой препятствует распространению воды вдоль кабеля при повреждении внешней оболочки. По своим свойствам эта водоблокирующая лента напоминает детский памперс.
То есть, при попадании воды во внутрь кабеля, эта лента разбухает и препятствует дальнейшему распространению влаги.
В отличие от изделий с бумажной изоляцией, здесь не возможна ситуация, когда кабель буквально всасывает в себя влагу на протяженности нескольких десятков метров.
Если в названии присутствует индекс “2г”, то это означает двойную герметизацию. Одна водоблокирующая лента обеспечивает продольную герметизацию, а внешний слой, выполненный из алюмополимерной ленты – поперечную.
Причем этот защитный слой, может полностью защитить кабель от незначительных трещин на внешней изоляции.
Трехфазные кабеля АПвПуг-10 фактически представляют из себя собранные воедино однофазные модели в общей защитной оболочке.
При этом многим электрическим характеристикам такие кабеля соответствуют обыкновенным видам с бумажно-пропитанной изоляцией.
Главное их отличие и достоинство заключается в том, что даже при повреждении внешних покровов и попадании воды на основную изоляцию (экран, подложки), кабель спокойно будет продолжать работать.
В отличии от обычных КЛ, где внешний дефект в итоге очень быстро сказывается на самих жилах.
Изоляция жил из сшитого полиэтилена не гигроскопична и поэтому обеспечит нормальную работу электроустановки. Фактически зафиксированное время работы кабеля СПЭ, с поврежденной и разрушенной внешней защитной оболочкой, на реальном объекте — порядка 5 лет.
Разница и сравненение кабеля с СПЭ изоляцией 6-35кв и кабеля с бумажной изоляцией: 
Основные технические характеристики для высоковольтных кабелей из сшитого полиэтилена (сечение, толщина изоляции, вес, номинальный ток):
Дополнительные характеристики (токи КЗ, сопротивление, емкость, вместимость барабанов):
Особенности конструкции
Варианты исполнения
Силовые кабели в полиэтиленовой защитной изоляции предназначаются для эксплуатации в линиях с действующими напряжениями 10-35 кВ (в сетях с различными типами заземлений). По своему конструктивному исполнению, а также по присущим им свойствам эти изделия соответствуют общепринятым в России нормам и требованиям.
К ним можно отнести ТУ 3530-001-42747015-2005 года, действующие совместно с техническими рекомендациями МЭК 60502-2.
Специфика конструкции кабелей СПЭ проявляется в следующих основных моментах:
- Эти изделия могут выпускаться как в одножильном, так и в более сложном – трёхжильном исполнении;
- Для получения нужного количества линий из трёх одножильных кабелей делается плотная скрутка, помещаемая в одну общую изоляцию;
- Второе из этих исполнений предполагает выпуск готового трехжильного кабеля с общим металлизированным экраном в наружной бронированной оболочке.
Разновидности кабелей из СПЭ
Дополнительная информация. Из этих двух вариантов предпочтение чаще всего отдаётся первому (одножильное исполнение), поскольку в этом случае наблюдается выигрыш по техническим показателям и защитным свойствам.
К особенностям их конструкции также следует отнести:
- Наличие специальных элементов герметизации, создающих надёжное препятствие на пути распространения влаги вдоль по токопроводящей жиле, а также в зоне металлической оболочки;
- Присутствие в ней хорошо защищённого экрана, сплетённого на основе медных проволочек и имеющего оговорённые в стандартах сечения;
- Длительные сроки службы этих изделий при соблюдении правил эксплуатации и хранения, составляющие не менее 30 лет.
Устройство
С вариантом конструктивного исполнения типового одножильного кабеля, рассчитанного на 10-35 кВ, можно ознакомиться на приводимом ниже рисунке.
Устройство одножильного кабеля
В его состав входят следующие обязательные элементы:
- Алюминиевая, а иногда медная токопроводящая жила округлой формы, состоящая из большого количества уплотнённых проволочек (1);
- Специальный экранный полупроводящий слой из СПЭ (2);
- Изоляционная оболочка кабеля (3);
- Экранная изоляция полупроводящая (4);
- Отдельная прослойка из электропроводящей бумаги (5);
- Оболочка-экран, набранная на основе медных проволок, поверх которых наложена лента из того же материала (6);
- Промежуточный разделяющий слой из ткани с резиной (7);
- Лента на основе полимера (8);
- Наружная полиэтиленовая оболочка с повышенными прочностными показателями (9).
Добавим к этому, что нормируемая толщина кабельной изоляции зависит от величины рабочих напряжений, на которые рассчитывается продукция данного класса. Как правило, она указывается в ТУ на выпускаемое изделие.
Сравнительные характеристики кабелей
Преимущественно кабели выпускаются в одножильном исполнении, а применение различных типов оболочек и возможность герметизации позволяет использовать кабель как для прокладки в земле, так и для кабельных сооружений, в том числе при групповой прокладке.
СПЭ-кабель может заменить кабель с бумажной изоляцией практически во всех случаях, однако на этапе внедрения кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на том или ином предприятии необходимо выделить те области, где их применение имеет наибольший смысл. Для этого проведем короткое технико-экономическое сравнение «обычных» и СПЭ-кабелей. К сожалению из-за различий в затратах на ремонты и содержание кабельных линий для конкретных предприятий, разницу в общих затратах на эксплуатацию оценить затруднительно, поэтому предлагаем сравнивать только первоначальные вложения в кабель. Для корректного сравнения возьмем кабели с одинаковой пропускной способностью – бумажный АСБ 3х240 10 кВ и три однофазных кабеля АПвП 1х185/25–10 кВ. Сравнительные характеристики кабелей приведены в табл. 1.
| Параметры сравнения | Кабель с бумажной изоляцией АСБ 3×240 — 10 кВ | Одножильный кабель с СПЭ изоляцией, ЗхАПвП 1×185/25-10 кВ |
| Вид кабельной линии в разрезе | ||
| Сечение жил, мм2 | 240 | 185 |
| Ток нагрузки при прокладке в земле, А | 355 | в плоскости / треугольником 375/360 |
| Максимально-допустимый 1-сек ток КЗ, А | 20,56 | 17,5 |
| Наружный диаметр, мм | 62 | 36 |
| Строительная длина, м | 500-600 | до 1400 (бар. N22) |
| Минимальный радиус изгиба, м | 1.64 | 0.54 |
| Масса, кг/км | 7050 | 1370 (4110) |
| Допустимая разность уровней, м | 15 | не ограничена |
| Сравнительная стоимость. % | 100 | 160 |
Из приведенных данных видно, что при одинаковой пропускной способности и лучших остальных параметрах стоимость СПЭ-кабеля примерно на 60–70% выше. Это объясняется более дорогими материалами и технологией изготовления, большим расходом материалов при радиальной конструкции кабеля. Но с другой стороны, такая конструкция обеспечивает равномерное распределение электрического поля и, как следствие, увеличение электрической прочности.
Эта ситуация меняется кардинально при возрастании требований по пропускной способности кабельной линии. Так, параллельные кабели АСБ 1х240 10 кВ целесообразно заменить СПЭ кабелем большего сечения (см. табл. 2).
| Параметры сравнения | Кабели с бумажной изоляцией 2 х АСБ 3×240 | Одножильный кабель с СПЭ изоляцией, 3хАПвП 1×500 35 |
| Вид кабельной линии в разрезе | ||
| Сечение жил, мм2 | 240 | 500 |
| Ток нагрузки при прокладке в земле, А | 639 | в плоскости / треугольником 650/610 |
| Максимально-допустимый 1-сек ток КЗ, А | 20,56 | 47 |
| Наружный диаметр, мм | 62 | 46 |
| Строительная длина, м | 500-600 | до 850 (бар. N22) |
| Минимальный радиус изгиба, м | 1.64 | 0.74 |
| Масса, кг/км | 2×7050 | 2570 (7710) |
| Допустимая разность уровней, м | 15 | не ограничена |
| Сравнительная стоимость. % | 100 | 115-120 |
Для СПЭ кабеля на напряжение 35 кВ картина еще более благоприятная (см. табл. 3).
| Параметры сравнения | Кабели с бумажной изоляцией АОСБ Зх150-35 кВ | Одножильный кабель С СПЭ изоляцией. ЗхАПвП 1×150/25 — 35 кВ |
| Вид кабельной линии в разрезе | ||
| Сечение жил, мм2 | 150 | 150 |
| Ток нагрузки при прокладке в земле, А | 250 | в плоскости / треугольником 350/330 |
| Максимально-допустимый 1-сек ток КЗ, А | 7,58 | 14,2 |
| Строительная длина, м | 300 | до 1000 (бар. N22) |
| Минимальный радиус изгиба, м | 1.45 | 0.67 |
| Масса, кг/км | 6400 | 1805 (5415) |
| Допустимая разность уровней, м | 15 | не ограничена |
| Сравнительная стоимость. % | 100 | 100-105 |
Это объясняется тем, что на этот класс напряжений применение конструкции с секторными жилами невозможно. Поэтому бумажные кабели изготавливаются с отдельно освинцованными жилами, что влечет за собой значительное удорожание по сравнению с кабелями 10 кВ. Стоимости кабелей с бумажной и полиэтиленовой изоляцией одинакового сечения приблизительно равны. Однако, как видно из табл. 3, полиэтиленовый кабель дает 40%-ное преимущество по нагрузочной способности.
Какие оболочки бывают?
Существует несколько видов оболочек: свинцовая, алюминиевая, стальная, пластмассовая и резиновая. Разберем их подробнее.
Свинцовая оболочка в маркировке кабеля обозначается буквой «С» (например МКСБ), её толщина зависит от диаметра кабеля под оболочкой. У силовых кабелей толщина оболочки варьируется от 0,95 до 2,8 мм, а у кабелей связи от 1,1 до 3 мм. Изготавливается такая оболочка из свинцовых сплавов. Свинец обладает повышенной ползучестью, из-за этого в траншеях с большим перепадом высоты оболочка кабеля может сильно растянуться вплоть до разрыва, чтобы этого избежать в сплав добавляют присадку меди ( до 0,08%). Также свинец не сильно устойчив к вибрации, поэтому для повышения вибростойкости в сплав добавляют еще и присадку сурьмы (0,6%).
Алюминиевые оболочки в 2 раза прочнее свинцовых и более вибростойкие, иногда заменяют бронирование. Также благодаря хорошей электропроводимости, алюминиевая оболочка иногда заменяет экран в кабеле. Оболочки бывают сварные и прессованные. Сварные производятся из отожженной алюминиевой ленты, если диаметр кабеля превышает 20 мм, то оболочку гофрируют. Прессованные оболочки гофрируют начиная с диаметра кабеля 36 мм. Минусом данной оболочки является высокая цена на материал, а также высокая чувствительность к электрохимической и почвенной коррозии. В маркировке кабеля алюминиевая оболочка обозначается буквой «А» или «Аг» (если оболочка гофрированная), например ААБл, ЦААП2л
Стальные оболочки производят путем сварки лент толщиной 0,3-0,5 мм, свернутых в трубку. Также как и алюминиевые, оболочки из стали гофрируют для повышения гибкости
Такие оболочки имеют повышенную радиальную жесткость, что позволяет при изгибах кабеля сохранять круглое сечение, важное для кабелей связи, которые обычно легко деформируются. Стальные оболочки склонны к коррозии, поэтому их закрывают покровами из битума и пластмассы
Стальная оболочка обозначается буквами «Ст», применяется в контрольных, кабелях связи и силовых с пластмассовой изоляцией.
Полиэтиленовая оболочка имеет высокие физико-механические свойства, обладает маленькой влагопроницаемостью, устойчива к воздействию агрессивной среды, а благодаря высокой импульсной прочности способна уменьшать повреждения кабеля при перенапряжениях. Исходя из типа и условий эксплуатации провода, применяют светостабилизированный полиэтилен, светостабилизированный сшитый полиэтилен и светостабилизированный сшитый полиэтилен не поддерживающего горение. Обозначается в маркировке буквой «П» (ПЭ).
Оболочка из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ) производятся из шлангового пластика, стойкого против светового старения. ПВХ оболочка обладает неплохой озоностойкостью, устойчивостью к маслам, кислотам, спиртам, воскам и жирам, а также огнестойкостью. Минусы данной оболочки низкая износоустойчивость, повышенная диффузия воды, выделение ядовитых газов при возгорании, неустойчива к низким температурам. Маркируется буквой «В» или «ВР», например кабель АВРГ.
Резиновая оболочка используется для защиты от солнечной радиации и других атмосферных явлений, имеет высокую прочность, благодаря чему выдерживает растягивающие, ударные и крутящие нагрузки. Повышает гибкость провода при температуре до -50°С, имеет свойство нераспространение горения, устойчива к маслу. Не маркируется, пример кабеля с резиновой оболочкой – кабель гибкий КГ.
Полиамидная оболочка из сплошного слоя капрона, толщина которого доходит до 0,15 мм. Предназначена для защиты изоляции кабеля от окисления и повреждений механического характера. Также используется для протаскивания кабеля в отверстия и затягивания в трубы.
Вот такое многообразие оболочек в составе кабеля. Надеемся, что статья была для вас полезной.
Особенности заземления кабельной трассы
Наружное покрытие СПЭ проводников выполнено из полупроводящего материала. Это необходимо для поиска повреждения оболочки. Однако этот факт создает некоторые сложности при заземлении.
Если к земле подключаются оба конца кабеля, то при протекании по нему тока на внешней оболочке наводится ЭДС. В результате возникает ток, циркулирующий между землей и полупроводящей оболочкой. Это приводит к лишним и нежелательным потерям активной энергии. Проблема решается разделением линии на 3 участка и транспозицией отрезков полупроводящей оболочки. Для этого выпускаются специальные транспозиционные муфты, которые позволяют выполнить отвод от оболочки отдельным высоковольтным проводом.
Транспозиционная муфта 110 кв
Практикуют и другой способ заземления экрана — подключение с одного конца. В таком случае на оставшемся свободным окончании кабеля наводится чрезмерно большое напряжение. Это требует подключения разрядников или ограничителей перенапряжения (ОПН). Их рекомендуется использовать на 6 кВ. Перед испытанием линии все ОПН придется отключать, что крайне неудобно на длинных трассах.
Как правильно выбрать сечение кабеля по мощности
Выбор сечения кабеля по мощности осуществляется очень аккуратно. Для начала необходимо найти технические характеристики устройства, к которому требуется подобрать кабель. Их можно найти:
- На самом приборе. Чаще всего характеристики прописаны на специальных наклейках или штильдиках, которые прикрепляются на аппарат;
- В инструкции по применению. На главной странице производитель нередко расписывает его параметры;
- В специальном паспорте.
Как такового слова «Мощность» на нём найти можно редко, поэтому определить ее можно по обозначению единицы измерения. Для этого также существуют определенные правила:
- Если устройство было произведено в российской, белорусской или украинской компании, то после значения будет обязательно стоять «Вт» или «кВт», так как мощность измеряется в ваттах или киловаттах;
- На оборудовании, которое производится на территории европейских, азиатских или американских организациях , обозначение мощности — W. В том случае если вам необходимо определить потребляемую мощность, а в большинстве случаях требуется именно она, то нужно искать слова TOT, реже TOT MAX.
Только после того, как вы определили мощность вашего устройства, можно начинать выбор сечения проводки. Стоит отметить, что для удобства необходимо, чтобы все единицы измерения мощности были одинаковыми, то есть если вы планируете рассчитывать в ваттах, то и все остальные параметры мощности должны быть переведены в них.
Для того чтобы подобрать сечение, нужно воспользоваться специальной таблицей.
Пользоваться ей нужно следующим образом:
- Соотнесите значение найденной мощности аппарата со значением в соответствующем столбике. Она может быть чуть больше или совпадать с мощностью вашего устройства. При этом не забывайте определить, сколько фаз в вашей сети, так как она может быть:
- Однофазной, в таком случае стандартом является 220 В;
- Для трехфазной норма является 380 В.
- После этого нужно смотреть соответствующее ей определение в самом первом столбике. Здесь обозначается необходимые сечения проводки для мощности вашего устройства.
Для правильного расчета используется таблица подбора сечения кабеля.
