Кабели силовые 4 жилы сечением 70
Кабели силовые с четырьмя жилами сечением 70 мм²: конструкция, применение и технические аспекты
Силовой кабель с четырьмя жилами сечением 70 квадратных миллиметров является одним из наиболее востребованных элементов в распределительных сетях среднего и высокого энергопотребления. Его основное назначение – передача и распределение электрической энергии в стационарных установках при переменном напряжении до 1 кВ (для кабелей на низкое напряжение) или 6, 10, 35 кВ (для кабелей на среднее напряжение). Конфигурация из четырех жил подразумевает наличие трех фазных проводников и одного нулевого рабочего (нейтрального) проводника, что является стандартом для трехфазных систем электроснабжения с напряжением 380/660 В. Сечение 70 мм² оптимально балансирует между высокой токовой нагрузкой, механической прочностью и относительной гибкостью при монтаже.
Конструктивные особенности и материалы
Конструкция кабеля строго регламентирована ГОСТ, ТУ и международными стандартами (МЭК). Основные элементы, начиная от центра:
- Токопроводящая жила: Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки. Для сечения 70 мм² жила, как правило, многопроволочная (по ГОСТ 22483-2012 класс 2 или выше), что обеспечивает достаточную гибкость. Медные жилы имеют более высокую проводимость, механическую стойкость и коррозионную устойчивость, но и большую стоимость. Алюминиевые – легче и дешевле, но требуют большего сечения для той же токовой нагрузки и склонны к ползучести и окислению.
- Изоляция жил: Каждая из четырех жил имеет индивидуальную изоляцию. Материал определяет ключевые характеристики кабеля:
- ПВХ (Поливинилхлорид): Для кабелей на напряжение до 1 кВ (например, ВВГ). Отличается негорючестью, стойкостью к агрессивным средам.
- Сшитый полиэтилен (XLPE): Для кабелей на напряжение от 1 до 35 кВ (например, АПвВнг, ПвВнг). Обладает высокой термостойкостью (допустимая температура жилы до +90°C), отличными диэлектрическими свойствами и стойкостью к тепловым ударам.
- Бумажная пропитанная изоляция: Используется в кабелях на среднее напряжение (например, АСБ, СБ). Требует герметичной оболочки для сохранения пропитки.
- Заполнение: Пространство между изолированными жилами часто заполняется жгутом из негорючего материала (для кабелей марок «нг») или экструдированным заполнением, что придает кабелю круглую форму и повышает его огнестойкость.
- Поясная изоляция: В кабелях на среднее напряжение поверх скрученных изолированных жил может накладываться поясная изоляция из того же материала.
- Экран (для кабелей на 6 кВ и выше): Обязательный элемент. Выполняется из электропроводящего сшитого полиэтилена или медной ленты/проволоки. Служит для выравнивания электрического поля вокруг жилы и защиты от внешних электромагнитных помех.
- Оболочка: Наружный защитный слой. Материалы: ПВХ пластикат (в маркировке «В»), полиэтилен («П»), шланговые негорючие композиции («нг»). Защищает от механических повреждений, влаги, агрессивных сред.
- Броня (опционально): Для прокладки в земле (траншеях) или в условиях риска механических повреждений. Выполняется из стальных оцинкованных лент (индекс «Б») или проволок («К»). Поверх брони накладывается защитный покров из битума, ПВХ или полиэтилена для защиты от коррозии.
- Сопротивление постоянному току жилы при +20°C: Для меди – не более 0.268 Ом/км, для алюминия – не более 0.443 Ом/км (по ГОСТ 22483).
- Индуктивное сопротивление: Зависит от взаимного расположения жил и расстояния между ними. Для кабелей 1 кВ обычно находится в диапазоне 0,07-0,11 Ом/км.
- Емкостная проводимость: Особенно важна для кабелей среднего напряжения с изоляцией из XLPE или бумаги. Определяет токи утечки и зарядные токи линии.
- Минимальный радиус изгиба: Регламентируется стандартами. Для многопроволочных кабелей на напряжение до 1 кВ – 10-15 наружных диаметров кабеля. Для бронированных кабелей – 15-20 диаметров. Для кабелей с изоляцией XLPE на среднее напряжение – от 15 до 25 диаметров в зависимости от конструкции.
- Допустимое тяговое усилие: Рассчитывается исходя из сечения всех жил и материала. Для меди 4х70 мм² усилие не должно превышать 70-80 кгс/мм² суммарного сечения, т.е. примерно 20000 Н. Применение рычажных или механических лебедок с динамометром обязательно.
- Температурный режим: Прокладка без предварительного подогрева разрешена при температуре не ниже: -15°C для кабелей в ПВХ оболочке, -20°C для кабелей в полиэтиленовой оболочке. При более низких температурах требуется подогрев.
- Определение расчетного тока: По мощности подключаемой нагрузки с учетом коэффициента спроса и одновременности.
- Проверка по допустимому току: Выбранный из Таблицы 2 ток должен быть больше расчетного с учетом всех поправочных коэффициентов (К1 – на температуру, К2 – на групповую прокладку и т.д.).
- Проверка по потере напряжения: Особенно критично для длинных линий. Потеря напряжения ΔU (%) не должна превышать допустимых значений (обычно 5% для силовых нагрузок).
- Проверка по условиям короткого замыкания: Сечение должно быть устойчивым к термическому воздействию тока КЗ за время его отключения. Минимально допустимое сечение по термической стойкости для сетей до 1 кВ обычно меньше 70 мм², но для сетей 6-10 кВ проверка обязательна.
- Проверка по способу прокладки и защите: Соответствие марки кабеля условиям окружающей среды (грунт, помещение, пожароопасность).
- Разделка концов: Для кабелей до 1 кВ – снятие оболочки и изоляции на длину, достаточную для подключения к аппаратуре. Для кабелей 6-10 кВ – сложный процесс с созданием ступеней изоляции, установкой концевых муфт (концевой заделки), где важно обеспечить плавный градиент электрического поля.
- Соединение жил: Выполняется с помощью обжимных гильз (медных, алюмомедных или биметаллических) под опрессовку гидравлическим прессом. Для алюминиевых жил обязательна зачистка от окисла и применение кварцевазелиновой пасты. Сварка и пайка применяются реже.
- Монтаж муфт: Для соединения двух отрезков кабеля или ответвления используются соединительные муфты, соответствующие марке кабеля и напряжению. Для бронированных кабелей муфта обеспечивает восстановление брони и герметичности.
- Заземление: Броня, экраны (если есть) и металлические оболочки кабеля подлежат заземлению с двух сторон в соответствии с ПУЭ.
Основные марки и области их применения
Выбор конкретной марки кабеля 4х70 мм² определяется условиями прокладки и эксплуатации.
| Марка кабеля | Материал жилы | Напряжение, кВ | Особенности конструкции | Основная сфера применения |
|---|---|---|---|---|
| АВВГ-4х70 | Алюминий | 0,66 / 1 | Изоляция и оболочка из ПВХ, без брони. | Прокладка в сухих и влажных помещениях, кабельных каналах, по стенам. Не для прокладки в земле. |
| ВВГ-4х70 | Медь | 0,66 / 1 | Изоляция и оболочка из ПВХ, без брони. | Аналогично АВВГ, но для ответственных объектов с высокой токовой нагрузкой и где важна надежность контактов. |
| АВБбШв-4х70 | Алюминий | 0,66 / 1 | Броня из двух стальных лент, защитный шланг из ПВХ. | Прокладка в земле (траншеях), в местах с риском механических повреждений, в том числе в агрессивных грунтах. |
| ВБбШв-4х70 | Медь | 0,66 / 1 | Броня из двух стальных лент, защитный шланг из ПВХ. | Ответственные подземные вводы на промышленные объекты, ТП, главные распределительные щиты. |
| ПвВнг-4х70 | Медь | 6; 10 | Изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE), оболочка из ПВХ пониженной горючести, без брони. | Распределительные сети 6-10 кВ, прокладка в кабельных сооружениях, туннелях, на эстакадах. |
| АПвБбШп-4х70 | Алюминий | 6; 10 | Изоляция XLPE, броня из стальных лент, защитная оболочка из полиэтилена. | Прокладка в земле для сетей среднего напряжения. |
| АСБ-4х70 | Алюминий | 6; 10 | Бумажная пропитанная изоляция, свинцовая оболочка, броня, защитные покровы. | Стационарная прокладка в земле, воде, агрессивных средах. Классическое, но морально устаревающее решение. |
Ключевые электрические и механические параметры
При проектировании и эксплуатации необходимо руководствоваться следующими параметрами для кабеля 4х70 мм².
Токовые нагрузки (длительно допустимые токи)
Зависят от материала жилы, условий прокладки (в земле, воздухе) и числа работающих кабелей. Приведены для кабелей на напряжение до 1 кВ.
| Условия прокладки | Медь (ВВГ и аналоги), А | Алюминий (АВВГ и аналоги), А |
|---|---|---|
| В воздухе (температура воздуха +25°C) | ~185 | ~145 |
| В земле (теплопроводность грунта 1.2 К·м/Вт, температура грунта +15°C) | ~215 | ~165 |
Примечание: Точные значения необходимо брать из ПУЭ 7-го издания, глава 1.3, или из ГОСТ 31996-2012, с учетом всех поправочных коэффициентов (на температуру окружающей среды, групповую прокладку и т.д.).
Электрическое сопротивление
Условия прокладки и монтажа
Расчет и выбор кабеля 4х70 мм² в проекте
Выбор данного сечения должен быть обоснован расчетом. Основные этапы:
Особенности монтажа и соединения
Монтаж кабеля 4х70 мм² требует специального инструмента и квалификации.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем принципиально отличается кабель ВВГ-4х70 от ПвВнг-4х70?
ВВГ-4х70 – кабель низкого напряжения (до 1 кВ) с изоляцией из ПВХ. ПвВнг-4х70 – кабель на среднее напряжение (6, 10 кВ) с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE), что обеспечивает более высокую термостойкость и диэлектрическую прочность. Оболочка «нг» указывает на пониженную горючесть. Это кабели для разных классов напряжения и, соответственно, разных участков сети.
Можно ли использовать кабель АВВГ-4х70 для прокладки в земле?
Нет, категорически не рекомендуется. Кабели марок АВВГ, ВВГ не имеют броневой защиты и наружной оболочки, стойкой к длительному воздействию грунтовой влаги и механическим нагрузкам. Для прокладки в земле необходимо применять бронированные кабели в оболочке из полиэтилена или ПВХ шлангового типа, например, АВБбШв-4х70 или ВБбШв-4х70.
Какой ток выдержит кабель 4х70 мм², проложенный в одной трубе с еще двумя такими же кабелями?
При групповой прокладке (в трубе, лотке, пучке) допустимый ток снижается. Для трех кабелей в одной трубе поправочный коэффициент (К2) составляет примерно 0.85. Таким образом, для медного кабеля в воздухе ток снизится с ~185А до ~157А на каждый кабель. Точный коэффициент зависит от взаимного расположения и типа прокладки (ПУЭ, табл. 1.3.26).
Что означает маркировка «ож» в спецификации на кабель ВВГ-4х70-ож?
«Ож» означает, что нулевая жила (нейтраль) имеет уменьшенное сечение (одна жила). В кабеле 4х70-ож три фазные жилы имеют сечение 70 мм², а нулевая жила – 35 мм² (или 50 мм², что должно быть уточнено в ТУ). Это допустимо для линий, где ток в нейтрали значительно меньше фазных токов, и позволяет экономить материалы.
Как правильно выбрать сечение нулевой жилы (нейтрали) в кабеле 4х70?
Согласно ПУЭ (п. 1.3.183), сечение нулевых рабочих и нулевых защитных проводников в трехфазных сетях должно быть не менее 50% сечения фазных проводников, если фазное сечение <= 70 мм² для медных жил. Таким образом, для кабеля 4х70 мм² с медными жилами сечение нейтрали должно быть не менее 35 мм². Для алюминиевых жил действуют аналогичные правила. Однако при высоком содержании гармоник кратных трем (в системах с нелинейными нагрузками, например, с ИБП, частотными преобразователями) рекомендуется применять кабель с полным сечением нейтрали (70 мм²).
Требуется ли для кабеля ПвВнг-4х70 10 кВ заземление экрана?
Да, обязательно. Экран (заземляющая оболочка) кабеля на напряжение 6 кВ и выше должен быть заземлен с двух сторон. Это необходимо для обеспечения симметрии электрического поля вокруг жилы, безопасности персонала, а также для нормальной работы релейной защиты, использующей токи нулевой последовательности. Обрыв заземления экрана может привести к возникновению на нем опасного потенциала и пробою изоляции.