Кабели алюминиевые силовые 6 кВ с пластмассовой изоляцией
Кабели алюминиевые силовые на напряжение 6 кВ с пластмассовой изоляцией: конструкция, применение, стандарты
Кабели силовые алюминиевые на напряжение 6 кВ с пластмассовой изоляцией представляют собой ключевой элемент современных распределительных сетей среднего напряжения. Они предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 6 кВ частотой 50 Гц. Основное преимущество данной категории кабелей заключается в сочетании относительно невысокой стоимости, обусловленной использованием алюминиевой токопроводящей жилы, с высокой надежностью и простотой монтажа, которые обеспечиваются пластмассовой изоляцией.
Конструктивные элементы кабеля
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Типовая конструкция кабеля марки АПвВнг(А)-6 кВ включает следующие элементы:
- Токопроводящая жила: Изготавливается из алюминия (материал обозначается литерой «А») по ГОСТ 22483. Жила может быть однопроволочной (сечением до 16-25 мм²) или многопроволочной (сечением от 25-35 мм² и выше). Класс гибкости обычно 1 или 2. Для кабелей на 6 кВ жилы, как правило, имеют секторную или сегментную форму для оптимального заполнения пространства и уменьшения общего диаметра.
- Экран по жиле (для кабелей на 6 кВ обязателен): Полупроводящий экран в виде ленты или экструдированного слоя из полимерной композиции. Его назначение – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение локальных перенапряжений и микроразрядов на границе жила/изоляция.
- Изоляция: Выполняется из сшитого полиэтилена (материал обозначается «Пв») или поливинилхлоридного пластиката («В»). Для напряжений 6 кВ предпочтение отдается сшитому полиэтилену (XLPE) благодаря его превосходным диэлектрическим и температурным характеристикам. Номинальная толщина изоляции строго нормируется ГОСТ 31996-2012 и зависит от сечения жилы.
- Экран по изоляции: Также полупроводящий слой, аналогичный экрану по жиле. Вместе они формируют коаксиальную систему, ограничивающую электрическое поле внутри кабеля.
- Поясная изоляция: Может выполняться в виде обмотки из полупроводящих или изоляционных лент поверх скрученных изолированных жил в многожильных кабелях.
- Металлический экран (заземляющий): Выполняется в виде медной или алюминиевой ленты, оплетки из медных проволок или их комбинации. Его функции: защита от внешних электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля, создание пути для тока короткого замыкания и тока утечки. Для кабелей 6 кВ является обязательным элементом.
- Оболочка: Защитный внешний слой из поливинилхлоридного пластиката (обозначение «В») или полиэтилена. Оболочка обеспечивает механическую, химическую защиту и защиту от влаги. Для кабелей с индексом «нг(А)» используется нераспространяющая горение композиция, соответствующая категории А по пожарной безопасности.
- Броня (опционально): Для кабелей, предназначенных для прокладки в земле (траншеях) при наличии риска механических повреждений, добавляется броня из двух стальных оцинкованных лент (индекс «Б») или круглых проволок («К»).
- А – токопроводящая жила из алюминия.
- Пв – изоляция из сшитого полиэтилена.
- В – оболочка из поливинилхлорида.
- нг(А) – нераспространяющие горение, категория А.
- 6 кВ – номинальное напряжение.
- 3х120 – три жилы сечением 120 мм² каждая.
- АПвПнг(А)-6 кВ – с изоляцией и оболочкой из сшитого полиэтилена (для сырых условий, туннелей).
- АПвБбШвнг(А)-6 кВ – с броней из стальных лент и защитным шлангом из ПВХ, не распространяющий горение.
- АПвПу-6 кВ – с усиленной полиэтиленовой оболочкой для прокладки в земле.
- В кабельных каналах, блоках, туннелях и эстакадах.
- В производственных помещениях.
- В земле (траншеях) при условии защиты от механических повреждений (бронированные исполнения).
- На специальных кабельных конструкциях.
- Длительно допустимая температура нагрева жилы: +70°C для ПВХ изоляции, +90°C для изоляции из сшитого полиэтилена.
- Максимальная температура при коротком замыкании: +160°C (ПВХ) и +250°C (XLPE).
- Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -15°C.
- Допустимый радиус изгиба при прокладке: не менее 15 наружных диаметров для одножильных и 10 диаметров для многожильных кабелей.
- ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ». Несмотря на название, стандарт распространяется и на кабели 6 кВ, что оговорено в его области применения. Это основной документ, определяющий технические условия.
- ПУЭ 7-е издание (Главы 2.3, 7.3) – определяют правила прокладки, выбора сечений, защиты и заземления.
- СП 76.13330.2016 (СНиП 3.05.06-85) – нормы строительства и монтажа электротехнических устройств.
- ГОСТ Р 53315-2009 (МЭК 60332) – требования к пожарной безопасности.
- Работа с экранами: Правильное заземление металлических экранов с двух концов линии является обязательным для обеспечения безопасности и нормальной работы релейной защиты. Сечение заземляющих проводников нормируется ПУЭ.
- Соединение жил: Выполняется с помощью специальных кабельных муфт – соединительных (С) или ответвительных (О). Для алюминиевых жил используются муфты с механическим или опрессовочным соединением, обеспечивающим постоянное давление в контакте для предотвращения окисления и ослабления.
- Концевая заделка: Установка концевых муфт (К) или термоусаживаемых перчаток. Их задача – восстановление экранной системы на конце кабеля и обеспечение надежного электрического соединения с оборудованием (ячейкой КРУ, трансформатором).
- Испытания после монтажа: Обязательным этапом является проведение высоковольтных испытаний повышенным напряжением постоянного тока (например, 24 кВ в течение 10 мин.) для проверки целостности изоляции и качества монтажа муфт.
Основные марки кабелей и их расшифровка
Маркировка кабелей осуществляется согласно ГОСТ 31996-2012 и отражает материал и конструкцию. Пример расшифровки марки АПвВнг(А)-6 кВ 3х120:
Другие распространенные марки для напряжения 6 кВ:
Области применения и условия эксплуатации
Кабели данного типа применяются для питания промышленных предприятий, жилых микрорайонов, объектов инфраструктуры. Они прокладываются:
Важное ограничение: Прокладка по сгораемым конструкциям и внутри помещений категорий по пожарной безопасности Г1-Г4 допускается только для кабелей с индексом «нг».
Эксплуатационные характеристики:
Технические параметры и выбор сечения
Выбор сечения жилы осуществляется по двум основным критериям: допустимому длительному току нагрузки и проверке на потерю напряжения. Основные параметры приведены в таблице 1.
Таблица 1. Допустимые длительные токи для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE) 6 кВ, проложенных в земле (одна кабельная линия, температура земли +20°C)
| Сечение жилы, мм² | Ток для 1-жильного кабеля, А | Ток для 3-жильного кабеля, А |
|---|---|---|
| 50 | 215 | 180 |
| 70 | 265 | 220 |
| 95 | 320 | 265 |
| 120 | 370 | 305 |
| 150 | 425 | 350 |
| 185 | 485 | 400 |
| 240 | 570 | 460 |
Примечание: При прокладке в воздухе, в группе или при других температурах окружающей среды применяются поправочные коэффициенты согласно ПУЭ (Правила устройства электроустановок) и ГОСТ.
Таблица 2. Сравнение характеристик изоляционных материалов для кабелей 6 кВ
| Параметр | Сшитый полиэтилен (XLPE) | Поливинилхлорид (ПВХ) |
|---|---|---|
| Допустимая температура жилы, °C | +90 (длит.), +250 (КЗ) | +70 (длит.), +160 (КЗ) |
| Стойкость к влаге | Высокая | Хорошая |
| Диэлектрические потери | Низкие | Выше, чем у XLPE |
| Стойкость к растрескиванию | Высокая | Средняя (пластификаторы могут мигрировать) |
| Поведение при пожаре | Не капает, продукты горения менее агрессивны | Гасит горение при отсутствии внешнего пламени, но выделяет хлористый водород |
Требования нормативной документации
Производство и применение кабелей 6 кВ регламентируется следующими основными документами:
Особенности монтажа и соединения
Монтаж кабелей 6 кВ требует квалификации персонала. Ключевые этапы:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем основное отличие кабеля АПвВнг-6 кВ от АВВГ-6 кВ?
Основное отличие – материал изоляции жилы. АПвВнг имеет изоляцию из сшитого полиэтилена (XLPE), а АВВГ – из поливинилхлорида (ПВХ). Кабель с XLPE допускает нагрев жилы до +90°C против +70°C у ПВХ, обладает большей пропускной способностью, стойкостью к тепловым деформациям и меньшими диэлектрическими потерями. Кабель АВВГ на напряжение 6 кВ по современным стандартам практически не производится, уступив место более совершенным кабелям с изоляцией из сшитого полиэтилена.
Обязательно ли заземлять экраны кабелей 6 кВ с двух сторон?
Да, для кабелей на напряжение 6 кВ и выше это требование ПУЭ является обязательным. Заземление с двух сторон обеспечивает путь для тока короткого замыкания, что позволяет корректно работать устройствам релейной защиты. Также оно выравнивает потенциал экрана, устраняя опасность для персонала и обеспечивая нормальные условия работы изоляции.
Можно ли использовать алюминиевый кабель 6 кВ для прокладки в земле?
Да, но только в исполнении с броней, защищающей от механических повреждений (например, марка АПвБбШвнг-6 кВ). Прокладка незащищенных кабелей (без брони) непосредственно в земле не допускается. Необходимо также обеспечить защиту от коррозии бронелент (они имеют оцинковку) и использовать подсыпку из песка, а также сигнальную ленту.
Как правильно выбрать сечение жилы для проекта?
Выбор осуществляется в следующем порядке: 1) По допустимому длительному току нагрузки (с учетом поправочных коэффициентов на способ прокладки и температуру). 2) По экономической плотности тока (для сетей с большим числом часов использования максимума нагрузки). 3) Проверка по потере напряжения (должна быть в пределах норм ПУЭ). 4) Проверка на термическую стойкость к токам короткого замыкания. Все расчеты должны выполняться в соответствии с ПУЭ гл. 1.3.
Почему для соединения алюминиевых жил нельзя использовать обычные болтовые скрутки?
Алюминий обладает свойством быстро образовывать на поверхности тугоплавкую оксидную пленку с высоким переходным сопротивлением. В болтовом соединении без специальных мер (использование пасты-ингибитора окисления, шайб-звездочек, создающих постоянное высокое давление) это приводит к перегреву контакта, его дальнейшему окислению и, в итоге, к аварии. Поэтому для соединения применяют опрессовку, сварку или специальные механические зажимы, рассчитанные на алюминий.
Каков срок службы такого кабеля и от чего он зависит?
Номинальный срок службы кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 6 кВ составляет не менее 30 лет. Фактический срок зависит от условий эксплуатации: соблюдения температурных режимов, отсутствия перегрузок, корректности монтажа (особенно муфт), агрессивности среды, механических воздействий. Регулярный мониторинг (диагностика частичных разрядов, измерение tg δ) позволяет прогнозировать остаточный ресурс.