Кабели силовые медные с пластмассовой изоляцией на напряжение 0,66; 1 и до 35 кВ включительно. Сечение 1200 мм²: конструкция, параметры, применение
Кабели силовые с медной жилой сечением 1200 мм² и пластмассовой изоляцией представляют собой высокотехнологичные изделия, предназначенные для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 0,66, 1, 6, 10, 20, 35 кВ частотой 50 Гц. Данный типоразмер относится к категории кабелей большого сечения и применяется на ответственных участках магистральных и распределительных сетей, где требуются высокие токовые нагрузки и надежность.
Нормативная база и основные типы кабелей
Конструкция и технические параметры кабелей регламентируются межгосударственными и национальными стандартами. В Российской Федерации ключевым документом является ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66, 1 и 3 кВ» и его расширенные версии для более высоких напряжений. Для кабелей на 6-35 кВ также применяется ГОСТ 31565-2012 (кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена). Наиболее распространенные марки кабелей сечением 1200 мм²:
- ВВГ – кабель с медной жилой, изоляцией и оболочкой из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката. На напряжение 0,66/1 кВ.
- АВВГ – алюминиевая жила, в остальном аналогичен ВВГ. Для меди сечением 1200 мм² аналогом является ВВГ.
- ВВГнг(А) – кабель ВВГ пониженной горючести с нераспространяющим горение исполнением (категория А по нераспространению горения).
- ВВГнг-LS – кабель ВВГ пониженной горючести с пониженным дымо- и газовыделением при горении и тлении.
- ПвВГ – кабель на напряжение до 35 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), экраном из медных проволок и лент, и оболочкой из ПВХ.
- ПвПуг – кабель на напряжение до 35 кВ с изоляцией из СПЭ, экраном, герметизированной оболочкой из полиэтилена (для прокладки в земле).
- NYCY – европейский аналог (стандарт VDE, HD 603), кабель с медной жилой, изоляцией из СПЭ, экраном из медных проволок и лент, и внешней оболочкой из ПВХ.
- Для 0,66/1 кВ: Изоляция из ПВХ пластиката (ВВГ) или светостабилизированного полиэтилена (ВВГ-П). Толщина изоляции нормируется стандартом. Для 1200 мм² она составляет, как правило, 2.8-3.0 мм.
- Для 6-35 кВ: Применяется изоляция из сшитого полиэтилена (СПЭ, XLPE). Это материал, прошедший процесс поперечной сшивки молекул под высоким давлением и температурой, что придает ему выдающиеся диэлектрические и температурные характеристики. Рабочая температура жилы повышается до +90°C (против +70°C у ПВХ), а при коротком замыкании до +250°C. Толщина изоляции из СПЭ зависит от напряжения: для 10 кВ – около 4.5 мм, для 35 кВ – порядка 10.5 мм.
- Экран по изоляции (полупроводящий слой): Наносится непосредственно на изоляцию в виде экструдированной полупроводящей ленты или слоя. Выравнивает электрическое поле, предотвращая локальные перенапряжения.
- Медный экран (поясной экран): Выполняется в виде медных лент, наложенных спирально, или в виде оплетки из медных проволок. Часто применяется комбинация: медные ленты + медные проволоки. Предназначен для отвода токов утечки и обеспечения безопасности при повреждении, а также для защиты от внешних электромагнитных помех.
- Точные значения Iдл зависят от конкретных условий прокладки: температуры грунта/воздуха, числа работающих кабелей в траншее, типа грунта. Данные приведены для ориентировки по ПУЭ 7 изд.
- Вводы и распределение энергии на крупных промышленных предприятиях (металлургия, химическая промышленность, машиностроение).
- Магистральные линии в городских кабельных сетях 6-35 кВ.
- Питание мощных трансформаторных подстанций и распределительных устройств (РУ).
- Соединение генераторов на электростанциях с блочными трансформаторами (на соответствующие напряжения).
- Питание центров нагрузки в крупных коммерческих и административных комплексах.
- Транспортировка: Кабельные барабаны имеют огромную массу (до 20 тонн). Требуется спецтехника для погрузки/разгрузки и транспортировки.
- Размотка и укладка: Используются мощные лебедки, роликовые направляющие, кабельные чулки соответствующего размера. Запрещено сбрасывать барабан с платформы.
- Изгиб: Строго соблюдается минимальный радиус изгиба (обычно не менее 15-20 наружных диаметров кабеля).
- Прокладка: Возможна в кабельных туннелях, лотках, коробах, по эстакадам, в земле (траншеях). При прокладке в земле необходима песчаная подушка, защита кирпичом или плитами, сигнальная лента.
- Соединение и оконцевание: Требуют применения специальных кабельных муфт (соединительных, концевых) на соответствующее напряжение и сечение. Процесс включает разделку кабеля, монтаж изоляции, установку медных наконечников с опрессовкой гидравлическим прессом.
- Определение номинального тока нагрузки.
- Проверка по допустимому длительному току (Iдл): Расчетный ток должен быть меньше Iдл с учетом всех поправочных коэффициентов (k1 – для температуры земли/воздуха, k2 – для числа работающих кабелей, лежащих рядом, k3 – для глубины прокладки).
- Проверка по потере напряжения (ΔU%): Особенно важно для протяженных линий.
- Проверка по термической стойкости к токам короткого замыкания (Iкз): Сечение должно быть не менее Smin = (Iкз
- √t) / C, где C – коэффициент для меди и изоляции (для СПЭ ~141).
- Проверка по экономической плотности тока: Для определения оптимального сечения с учетом капитальных затрат и стоимости потерь электроэнергии.
- Учет способа прокладки и условий окружающей среды.
Детальное описание конструкции
Конструкция кабеля на 1200 мм² является многослойной и сложной, каждый элемент выполняет критически важную функцию.
1. Токопроводящая жила
Жила медная, соответствует 1 или 2 классу по ГОСТ 22483. Для сечения 1200 мм² жила всегда многопроволочная (повышенной гибкости), состоит из множества отдельных проволок, скрученных в несколько слоев. Это обеспечивает кабелю необходимую гибкость для транспортировки и укладки, несмотря на огромное сечение. Форма жилы может быть секторной (для одножильных кабелей на 1 кВ) или, чаще, круглой компактной. В кабелях на 6-35 кВ жила, как правило, круглой формы с обязательным экранированием.
2. Изоляция
В зависимости от номинального напряжения применяются различные типы пластмассовой изоляции:
3. Экранирование (для кабелей на 6-35 кВ)
Кабели на среднее напряжение имеют обязательное экранирование каждой жилы. Конструкция включает:
4. Заполнение и поясная изоляция
Между изолированными жилами многожильного кабеля укладывается заполнение из ПВХ пониженной горючести, резиновой смеси или жгутов, придающее кабелю круглую форму. Поверх скрученных жил (пояса) может накладываться поясная изоляция (обмотка) из полимерных лент.
5. Оболочка
Внешний защитный слой из ПВХ пластиката, полиэтилена или полимерной композиции без галогенов (в кабелях типа нг-HF). Оболочка обеспечивает механическую, химическую защиту и стойкость к внешним воздействиям (УФ-излучение, влага). Толщина оболочки для кабеля 1200 мм² значительна и может превышать 5 мм.
Основные технические характеристики
Таблица 1. Электрические и механические параметры кабелей 1200 мм²
| Параметр | Для кабелей 0,66/1 кВ (ВВГ) | Для кабелей 10 кВ (ПвВГ) | Для кабелей 35 кВ (ПвПуг) |
|---|---|---|---|
| Максимально допустимая рабочая температура жилы, °C | +70 | +90 | +90 |
| Максимальная температура при КЗ (до 5 с), °C | +160 | +250 | +250 |
| Допустимый длительный ток нагрузки (Iдл) при прокладке в земле*, А | ~790-840 | ~580-620 | ~520-560 |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более | 0.0151 | 0.0151 | 0.0151 |
| Испытательное переменное напряжение, кВ/время | 3.5/5 мин | 25/5 мин | 65/10 мин |
| Минимальный радиус изгиба при монтаже | 15-20 наружных диаметров | 15-20 наружных диаметров | 15-20 наружных диаметров |
| Примерная масса 1 км кабеля, кг | ~15000-18000 | ~12000-14000 (3-жильный) | ~10000-12000 (1-жильный) |
Таблица 2. Сравнение характеристик изоляционных материалов
| Характеристика | ПВХ пластикат | Сшитый полиэтилен (XLPE) |
|---|---|---|
| Диэлектрическая проницаемость | 6-8 | ~2.3 |
| tg δ (тангенс угла диэлектрических потерь) | Высокий (0.06-0.1) | Очень низкий (0.0005-0.001) |
| Температура длительной эксплуатации, °C | +70 | +90 |
| Стойкость к тепловому старению | Удовлетворительная | Отличная |
| Влагопоглощение | Низкое | Практически нулевое |
| Стойкость к трекингу | Средняя | Высокая |
Области применения и особенности монтажа
Кабели сечением 1200 мм² применяются на объектах, требующих передачи больших мощностей:
Особенности монтажа: Работа с кабелем 1200 мм² требует специального оборудования и высокой квалификации персонала.
Расчет и выбор кабеля 1200 мм²
Выбор данного сечения является результатом сложного инженерного расчета, который включает:
Сечение 1200 мм² часто является конечным в стандартном ряду и выбирается, когда меньшие сечения (например, 1000 мм²) не проходят по току КЗ или по экономическим соображениям.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. В чем ключевое отличие кабеля ВВГнг(А)-1200 от ПвВГ-1200 10 кВ?
Это принципиально разные кабели по напряжению и изоляции. ВВГнг(А)-1200 – кабель низкого напряжения (до 1 кВ) с изоляцией из ПВХ, предназначен для распределения внутри мощных цехов или как вводной кабель на НН. ПвВГ-1200 10 кВ – кабель среднего напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначен для магистральных линий 10 кВ. Они не являются взаимозаменяемыми.
2. Почему для одного и того же сечения 1200 мм² допустимый ток для кабеля 10 кВ ниже, чем для кабеля 1 кВ?
В таблице выше приведены токи для разных условий прокладки (например, для 1 кВ – в земле, для 10 кВ – также в земле, но с учетом других справочных данных). Однако, при прочих равных условиях, кабель на более высокое напряжение имеет более толстый слой изоляции и экраны, что ухудшает теплоотвод от жилы, что может незначительно снижать допустимый ток по сравнению с кабелем на 1 кВ при одинаковом способе прокладки.
3. Можно ли прокладывать кабель 1200 мм² на воздухе (по фасаду, эстакаде)?
Да, но необходимо учитывать два ключевых фактора: механическую нагрузку (собственный вес кабеля, ветровые и ледовые нагрузки) и воздействие ультрафиолета. Для прокладки на открытом воздухе рекомендуется использовать кабели с защитным покровом или оболочкой из светостабилизированного полиэтилена (в маркировке может быть буква «С» или «Шв»). Обязателен расчет механических напряжений и надежное крепление.
4. Какие муфты используются для кабеля 1200 мм² на 10 кВ?
Применяются термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты на соответствующее напряжение и сечение. Для соединения жил используются медные трубчатые наконечники, которые опрессовываются специальным гидравлическим прессом с матрицами на 1200 мм². Качество опрессовки критически важно для обеспечения надежного контакта.
5. Существует ли гибкий аналог кабеля 1200 мм² (типа КГ)?
Классический кабель КГ (гибкий) в таком сечении не производится серийно. Для подключения передвижных установок, требующих столь больших токов, используются либо жесткие кабели с многопроволочной жилой (что уже дает некоторую гибкость), либо специальные решения на основе набора параллельных гибких кабелей меньшего сечения, либо токопроводы специальной конструкции.
6. Как контролировать качество кабеля 1200 мм² при приемке?
Необходимо проверить сопроводительную документацию (сертификат соответствия, паспорт), маркировку на барабане и на оболочке кабеля. Визуально осмотреть оболочку на отсутствие вмятин, надрезов. Обязательно провести измерения сопротивления изоляции мегомметром на 2500 В (для кабелей на 1 кВ и выше) и проверить целостность жил и экрана (измерить сопротивление жилы постоянному току). Для ответственных объектов заказчики часто требуют проведения высоковольтных испытаний на месте переменным или постоянным напряжением.
Заключение
Кабель силовой медный сечением 1200 мм² с пластмассовой изоляцией – это высоконадежное, технологически сложное и дорогостоящее изделие, играющее ключевую роль в системах энергоснабжения крупных объектов. Его правильный выбор, основанный на детальных расчетах, квалифицированный монтаж с соблюдением всех нормативов и последующая эксплуатация в рамках допустимых режимов являются залогом бесперебойного и безопасного функционирования энергетической инфраструктуры на протяжении всего срока службы, который для качественных кабелей с изоляцией из СПЭ может превышать 30-40 лет.