Кабели электрические для прокладки по воздуху

Кабели электрические для прокладки по воздуху: классификация, конструктивные особенности и правила применения

Воздушная прокладка кабельных линий является распространенным методом электроснабжения, применяемым при пересечении территорий, подключении удаленных объектов, организации вводов в здания и сооружения, а также в случаях, когда подземная прокладка экономически или технически нецелесообразна. Данный способ предъявляет специфические требования к кабельной продукции, связанные с воздействием механических нагрузок (ветер, гололед, собственный вес), ультрафиолетового излучения, перепадов температур и атмосферных осадков.

Ключевые требования к кабелям для воздушной прокладки

Кабели, предназначенные для эксплуатации на открытом воздухе, должны обладать рядом обязательных характеристик, обеспечивающих долговечность и безопасность линии.

• Стойкость к ультрафиолетовому (УФ) излучению. Наружная оболочка кабеля должна быть изготовлена из светостабилизированных материалов (чаще всего полиэтилена или ПВХ-пластиката специальных марок), не подверженных растрескиванию и деградации под воздействием солнечного света.
• Механическая прочность. Конструкция должна выдерживать растягивающие усилия от собственного веса, ветровых и гололедных нагрузок. Это достигается за счет применения несущего элемента (стального троса, стеклопластикового прутка) или армирования.
• Широкий температурный диапазон эксплуатации. Кабели должны сохранять гибкость и электроизоляционные свойства как при отрицательных температурах (до -60°С для некоторых марок), так и при положительных (до +70°С и выше).
• Влагостойкость и стойкость к атмосферным воздействиям. Материалы оболочки и изоляции не должны пропускать влагу и должны быть устойчивы к окислению.
• Наличие несущего элемента (для самонесущих кабелей). Для прокладки без дополниственного несущего троса кабель должен иметь встроенный силовой или нулевой несущий провод, рассчитанный на механические нагрузки.

Классификация и основные типы кабелей для воздушных линий

1. Кабели с несущим тросом

В данной системе силовой кабель и стальной оцинкованный трос (несущий элемент) являются отдельными компонентами. Кабель крепится к тросу с помощью специальных подвесок или бандажей с определенным шагом. Это классический метод, применяемый для линий с большими пролетами и высокими механическими нагрузками.

• Примеры кабелей: АВВГ, ВВГ, СИП (при специфическом монтаже), СБ и другие марки, не обладающие собственной несущей способностью.
• Преимущества: Возможность использования стандартных силовых кабелей, высокая механическая надежность за счет специализированного троса, простота замены кабеля без демонтажа несущей системы.
• Недостатки: Более сложный и трудоемкий монтаж, повышенная парусность системы, риск перетирания кабеля о трос при неправильной фиксации.

2. Самонесущие изолированные провода (СИП)

СИП – это семейство кабельной продукции, специально разработанное для воздушных распределительных сетей напряжением до 35 кВ включительно. Все жилы изолированы, а одна из них (нулевая несущая) или отдельный сердечник предназначены для подвески линии.

Тип СИП	Конструкция	Напряжение, кВ	Основное назначение
СИП-1, СИП-1А	Нулевая несущая жила неизолированная (СИП-1) или изолированная (СИП-1А). Фазные жилы изолированы светостабилизированным сшитым полиэтиленом (СПЭ).	0.4/0.22	Магистрали и ответвления ВЛ в населенной местности.
СИП-2, СИП-2А	Аналогично СИП-1, но все жилы, включая нулевую несущую, изолированы. Изоляция – светостабилизированный СПЭ.	0.4/0.22	ВЛ с повышенными требованиями к безопасности и коррозионной стойкости (морское побережье, промышленные зоны).
СИП-3	Одножильный провод со сталеалюминиевой несущей жилой, окруженной упрочненными алюминиевыми проволоками, с изоляцией из СПЭ.	10, 15, 20, 35	Воздушные линии электропередачи среднего напряжения.
СИП-4, СИП-5	Не имеют отдельной несущей жилы. Все жилы равноправны, несущая способность обеспечивается за счет упрочнения всех жил (СИП-4 – изоляция из термопластичного ПЭ, СИП-5 – из сшитого ПЭ).	0.4/0.22	Ответвления от ВЛ к вводам в здания, внутридворовые сети.

3. Кабели в оболочке из сшитого полиэтилена (СПЭ) для ВЛ

Для линий среднего и высокого напряжения (от 6 до 220 кВ и выше) применяются кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена, специально адаптированные для воздушной прокладки. Они имеют наружную оболочку, стойкую к УФ-излучению, и могут монтироваться как на трос, так и быть самонесущими (с интегрированным стальным тросом или стеклопластиковым сердечником).

• Примеры обозначений: АПвПу, АПвЭгПу, АПвПугТ и т.д. Буква «Т» часто указывает на наличие несущего троса в конструкции.
• Преимущества: Высокие диэлектрические характеристики, малый вес по сравнению с маслонаполненными кабелями, возможность прокладки на большие расстояния без промежуточных муфт, простота монтажа.

Конструктивные элементы кабелей для воздушной прокладки

Понимание конструкции необходимо для правильного выбора кабеля под конкретные условия проекта.

• Токопроводящая жила: Алюминиевая или медная, однопроволочная или многопроволочная. Для СИП и ВЛ среднего напряжения чаще применяется упрочненный алюминиевый сплав.
• Изоляция:
  • Сшитый полиэтилен (XLPE, СПЭ): Наиболее распространен для изоляции. Обладает отличными электрическими и механическими свойствами, термостойкостью (до +90°C в продолжительном режиме).
  • Поливинилхлорид (ПВХ): Применяется в кабелях низкого напряжения (например, ВВГ). Для улицы требуется ПВХ пластикат, стойкий к УФ и холоду.
  • Резина на основе этиленпропиленовой каучуковой смеси (EPR): Обладает высокой гибкостью и стойкостью к трекингу.
• Несущий элемент:
  • Стальной трос: Может быть центральным или интегрированным в нулевую жилу. Имеет цинковое или алюминиевое покрытие для защиты от коррозии.
  • Стеклопластиковый пруток: Применяется в некоторых типах СИП и оптических кабелях. Не подвержен коррозии, обладает высоким отношением прочности к весу, является диэлектриком.
• Наружная оболочка: Выполняется из полиэтилена (PE), поливинилхлорида (PVC) или специальных полимерных композиций (Halogen-Free). Обязательно должна быть светостабилизированной. Часто имеет черный цвет для максимальной защиты от УФ.

Нормативная база и стандарты

Выбор, проектирование и монтаж воздушных кабельных линий регламентируется рядом документов:

• ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок), 7-е издание: Главы 2.4, 2.5 – Воздушные линии электропередачи напряжением до 1 кВ и выше 1 кВ.
• ГОСТ Р 52373-2005 (МЭК 61089:1991): Провода самонесущие изолированные и защищенные для воздушных линий электропередачи.

ГОСТ Р 53769-2010: Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 10, 20 и 35 кВ.

• СНиП 3.05.06-85: Электротехнические устройства.
• Технические условия (ТУ) производителей на конкретные марки кабелей.

Расчет и проектирование: ключевые параметры

При проектировании ВЛ с использованием кабелей необходимо выполнить ряд расчетов.

• Выбор сечения по току нагрузки и потере напряжения. Стандартный расчет для силовых линий.
• Механический расчет. Определение допустимого пролета между опорами, проверка прочности несущего элемента и крепежной арматуры. Учитываются:
  • Вес кабеля на единицу длины.
  • Нагрузка от гололеда (по региональным картам).
  • Ветровое давление на кабель (с гололедом и без).
  • Температурные режимы (максимальный нагрев током, минимальная температура, среднегодовая).
• Габариты до земли и пересечений. Согласно ПУЭ, минимальное расстояние от кабеля до земли в населенной и ненаселенной местности, при пересечении дорог, линий связи и т.д.

Монтаж и крепежная арматура

Качество монтажа напрямую влияет на срок службы линии. Для каждого типа кабеля используется специализированная арматура.

• Для СИП: Анкерные и поддерживающие зажимы, прокалывающие ответвительные зажимы, кронштейны для крепления к опорам и стенам зданий, натяжные устройства.
• Для кабелей на тросе: Зажимы для троса (коуши, талрепы), подвесы с демпфирующими элементами для кабеля (предотвращают вибрацию), бандажные ленты.
• Общие требования: Запрещается натягивание кабеля за оболочку. Необходимо соблюдать минимальные радиусы изгиба, указанные в ТУ. При вводе в здание обязательно предусматривается петля для компенсации температурных расширений и исключения попадания влаги внутрь помещения.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем принципиально отличается СИП от обычного кабеля ВВГ, подвешенного на тросе?

СИП – это законченная система, где изоляция и несущий элемент оптимизированы для работы на открытом воздухе. Все элементы (зажимы, арматура) стандартизированы. ВВГ на тросе – это кустарное решение. Изоляция ВВГ менее стойка к УФ, монтаж сложнее, выше риск повреждения при вибрации, отсутствует стойкость к поверхностному разряду (требуется большие расстояния между фазами). СИП безопаснее (исключено короткое замыкание при схлестывании), надежнее и долговечнее.

Как выбрать сечение несущего троса или тип СИП для заданного пролета?

Выбор осуществляется на основе механического расчета, учитывающего климатический район (ветер, гололед), тип местности, длину пролета и марку кабеля. Производители кабелей и арматуры предоставляют таблицы с максимально допустимыми пролетами подвески для различных условий. Для ответственных линий расчет должен выполнять проектировщик.

Можно ли использовать кабель СИП для подземной прокладки?

Нет, классический СИП не предназначен для прокладки в земле. Его оболочка не рассчитана на длительный контакт с грунтовыми водами и агрессивной средой, а также на защиту от грызунов. Для подземной прокладки существуют бронированные кабели (АВБбШв, ПвБШв и др.). Однако существуют модификации, например, СИП-г (герметизированный), которые могут применяться для укладки в землю.

Что означает маркировка «СИП-3 1х70/35»?

Это обозначение провода СИП-3. «1х70/35» означает: 1 жила сечением 70 мм² (суммарное сечение алюминиевых проволок), а 35 мм² – это сечение стального сердечника (несущего элемента). Таким образом, общее сечение проводника составляет 70 мм², а механическую прочность обеспечивает стальной сердечник сечением 35 мм².

Как выполнить ответвление от магистральной ВЛ, выполненной СИП, без снятия напряжения?

Для этого используется специальная прокалывающая ответвительная арматура. Зажим имеет изолированные винты с острыми концами, которые при затяжке прокалывают изоляцию провода, обеспечивая надежный контакт, при этом не требуется зачистка изоляции. Герметичность соединения сохраняется за счет наличия в зажиме герметизирующей пасты или резиновых уплотнений.

Каков срок службы современных кабелей для воздушной прокладки?

Срок службы регламентирован техническими условиями и при соблюдении условий эксплуатации и монтажа составляет:

• Для СИП: не менее 40 лет.
• Для кабелей с изоляцией из СПЭ (сшитого полиэтилена): не менее 30-40 лет.
• Для кабелей с ПВХ изоляцией (ВВГ и аналоги) на открытом воздухе: около 15-25 лет, сильно зависит от качества материала и УФ-стабилизации.

Фактический срок может быть как больше, так и меньше в зависимости от агрессивности среды и механических нагрузок.

Как бороться с вибрацией и пляской проводов на кабельных ВЛ?

Для гашения вибрации, вызванной ветром, применяются специальные гасители вибрации (демпферы), устанавливаемые рядом с зажимами на опорах. Для предотвращения пляски (низкочастотных колебаний большой амплитуды при гололеде) используют расщепление фазы на несколько проводов, увеличение расстояния между фазами, установку межфазных распорок или специальных демпфирующих устройств.