Кабели алюминиевые силовые сечение 1200 мм с пластмассовой изоляцией
Кабели силовые алюминиевые с пластмассовой изоляцией на напряжение 0,66; 1; 3; 6; 10; 20; 35 кВ сечением 1200 мм²: технические характеристики, область применения и особенности монтажа
Силовые кабели с алюминиевыми жилами сечением 1200 мм² с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) или поливинилхлоридного пластиката (ПВХ) представляют собой продукцию высшего класса, предназначенную для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение от 0,66 до 35 кВ частотой 50 Гц. Кабели данного сечения используются на критически важных участках магистральных сетей, для ввода мощности на крупные промышленные предприятия, объекты генерации, в узловые подстанции и распределительные устройства мегаполисов, где требуются высокая пропускная способность и надежность.
Конструктивное исполнение
Конструкция кабеля сечением 1200 мм² является многослойной и включает в себя несколько обязательных элементов, каждый из которых выполняет строго определенную функцию.
- Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия марки АЕ или АВЕ (по ГОСТ 22483), соответствующей классу гибкости 1 или 2. Для сечения 1200 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы (для многожильных кабелей), что позволяет оптимизировать диаметр кабеля и улучшить теплоотвод. Жила может быть как однопроволочной (для класса 1), так и многопроволочной (для класса 2), состоящей из множества проволок, скрученных по определенной технологии.
- Экран по жиле. Обязательный элемент для кабелей на напряжение 6 кВ и выше. Представляет собой экструдированный слой полупроводящего сшитого полиэтилена или наложенную полупроводящую ленту. Выравнивает распределение электрического поля вокруг жилы, предотвращая локальные перенапряжения в изоляции.
- Изоляция. Выполняется из сшитого полиэтилена (материалы XLPE) или ПВХ пластиката. Для напряжений 6 кВ и выше используется исключительно СПЭ благодаря его превосходным диэлектрическим и температурным характеристикам: длительно допустимая температура жилы +90°C, кратковременно до +250°C. Толщина изоляции нормируется стандартами (ГОСТ 31996-2012, МЭК 60502) и зависит от номинального напряжения.
- Экран по изоляции. Также обязателен для кабелей на 6 кВ и выше. Состоит из полупроводящего слоя (лапта или экструзия) и медных проволок или лент. Проволочный экран одновременно служит нулевой жилой в кабелях с изолированной нейтралью. Обеспечивает симметрию электрического поля и служит для защиты от внешних электромагнитных помех, а также для безопасного стекания токов короткого замыкания.
- Поясная изоляция. Накладывается поверх скрученных изолированных жил в многожильных кабелях. Выполняется из специальных пленок или лент.
- Оболочка. Внешний защитный слой, изготавливаемый из ПВХ пластиката, полиэтилена или безгалогенных композиций (при требовании пониженной дымо- и газовыделения). Защищает кабель от механических повреждений, влаги, агрессивных сред и обеспечивает необходимую стойкость к распространению горения. Цвет оболочки, как правило, черный.
- АВВГ – с изоляцией и оболочкой из ПВХ пластиката. Применяется для сетей до 1 кВ.
- АПвВГ – с изоляцией из сшитого полиэтилена и оболочкой из ПВХ. Для напряжений 6-35 кВ.
- АПвПг – с изоляцией из СПЭ, экранами из медных проволок и оболочкой из полиэтилена.
- АПвПу – с усиленной гидроизоляцией (металлическая герметизирующая оболочка поверх полиэтиленовой) для прокладки в грунтах с высокой влажностью.
- АПвБбШп – с броней из двух стальных оцинкованных лент и защитным шлангом из полиэтилена. Для прокладки в земле (траншеях) при наличии риска механических повреждений.
- АПвГ – с изоляцией из СПЭ, без защитного покрова (для прокладки в кабельных сооружениях, туннелях).
- Магистральные линии электропередачи 6-35 кВ в крупных городах (кабельные вставки, кольцевание ПС).
- Вводы и распределение электроэнергии на крупных промышленных предприятиях (металлургия, химия, машиностроение).
- Питающие линии для мощных двигателей (насосных, вентиляторных установок) и трансформаторов.
- Соединения между распределительными устройствами разных напряжений на электростанциях и подстанциях.
- Резервные и ответственные линии, требующие высокой пропускной способности и надежности.
- Тепловой режим. Является основным ограничивающим фактором. Требуется тщательный расчет допустимых токов нагрузки с учетом способа прокладки (в земле, воздухе, каналах), группировки, температуры окружающей среды, удельного теплового сопротивления грунта.
- Механические нагрузки. Большая масса кабеля (до 30 кг/м для трехжильного) требует надежного крепления при вертикальной и горизонтальной прокладке, расчета натяжения при протяжке в блоках и трубах.
- Условия прокладки. Для прокладки в земле обязательна песчаная подушка и защита сигнальной лентой или плитами. В кабельных сооружениях необходимо обеспечить вентиляцию и соблюдение противопожарных норм.
- Способы соединения и оконцевания. Требуют применения специальных кабельных арматуры (соединительных, концевых муфт), рассчитанных на данное сечение и тип изоляции. Монтаж арматуры – критически важная операция, выполняемая высококвалифицированным персоналом.
- Масса и стоимость. Алюминиевый кабель примерно в 2 раза легче и на 60-70% дешевле медного аналогичного сечения и конструкции, что существенно снижает нагрузку на конструкции и стоимость проекта.
- Допустимый ток нагрузки. При одинаковом сечении (1200 мм²) медь имеет на ~30% большую пропускную способность по току. Однако с учетом стоимости, часто более рационально использовать алюминиевый кабель с сечением на ступень выше, чем медный, для достижения требуемого номинального тока.
- Монтаж. Алюминиевые жилы требуют особого подхода при оконцевании и соединении из-за склонности к ползучести и окислению. Необходимо использовать специальную контактную пасту, правильный момент затяжки болтовых соединений и арматуру, предназначенную именно для алюминия.
- k3. При неблагоприятных условиях (сухой песок, высокая температура, плотная группировка) фактическая пропускная способность может снижаться на 30-40%.
Основные типы и марки кабелей
Наиболее распространенные марки кабелей сечением 1200 мм², регламентируемые ГОСТ и ТУ:
Технические и электрические параметры
Ключевые параметры для кабеля 1200 мм² на напряжение 10 кВ с изоляцией из СПЭ.
| Параметр | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Наружный диаметр кабеля (примерно), мм | 85-95 (для 3-жильного АПвПг) | Зависит от марки и числа жил |
| Масса 1 км кабеля, кг | 7000-9000 | Зависит от марки и числа жил |
| Допустимый длительный ток нагрузки (в земле), А | 710-750 | При условиях: температура грунта +25°С, глубина прокладки 0,7 м, тепловое сопротивление грунта 1,0 К·м/Вт |
| Допустимый длительный ток нагрузки (в воздухе), А | 810-850 | При температуре воздуха +25°С |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более | 0,0251 | По ГОСТ 22483 |
| Индуктивное сопротивление, Ом/км | ~0,11 | При частоте 50 Гц |
| Емкостной ток, А/км | ~3,5 | Для 10 кВ |
| Ток короткого замыкания (длительность 1 с), кА | до 30-35 | Рассчитывается для конкретных условий |
| Режим работы | Максимальная температура жилы, °C |
|---|---|
| Длительная эксплуатация | +90 |
| Перегрузка (не более 100 ч/год) | +130 |
| Короткое замыкание (до 5 с) | +250 |
| Температура монтажа без предварительного подогрева | Не ниже -15 |
Область применения и особенности проектирования
Кабели сечением 1200 мм² применяются в сетях с большими токами нагрузки. Основные сферы применения:
При проектировании трасс для кабелей 1200 мм² необходимо учитывать:
Сравнение с медными аналогами
Использование алюминия вместо меди в кабелях большого сечения имеет экономические и технические основания:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Почему для сечения 1200 мм² практически всегда используется изоляция из сшитого полиэтилена (СПЭ), а не ПВХ?
Кабели большого сечения работают при высоких токах, что приводит к значительному нагреву жилы. Изоляция из СПЭ имеет более высокую допустимую температуру длительной эксплуатации (+90°C против +70°C для ПВХ) и стойкость к тепловому старению. Это позволяет либо передавать большую мощность при том же сечении, либо увеличить срок службы кабеля при одинаковой нагрузке. Кроме того, СПЭ имеет лучшие диэлектрические потери, что критично для напряжений выше 1 кВ.
2. Как правильно выбрать марку кабеля для прокладки в земле?
Для прокладки в траншее, особенно при наличии риска механических повреждений или в грунтах с блуждающими токами, следует выбирать кабели с бронепокровом, например, АПвБбШп. Броня из стальных оцинкованных лент защищает от повреждений лопатой, камнями, грызунами. Полиэтиленовая оболочка поверх брони обеспечивает защиту от коррозии. В неагрессивных грунтах без механических рисков допускается применение кабелей без брони, но с наружным покровом, например, АПвПг.
3. Каковы особенности монтажа и соединения жил сечением 1200 мм²?
Монтаж требует специального оборудования и подготовки:
— Радиус изгиба: Минимально допустимый радиус изгиба при прокладке составляет не менее 20-25 наружных диаметров кабеля.
— Подогрев: При температуре ниже -15°C кабель требует предварительного прогрева в специальных тепляках.
— Тяжение: Максимально допустимое тяговое усилие при протяжке рассчитывается по формуле, учитывающей массу кабеля, коэффициент трения и длину участка. Используются ролики и лебедки с динамометрами.
— Соединение: Для соединения секций применяются специальные соединительные муфты, рассчитанные на данное сечение и тип изоляции. Оголенные алюминиевые жилы зачищаются, обрабатываются специальной пастой для удаления оксидной пленки и предотвращения ее образования, после чего фиксируются в контактном узле муфты с рекомендуемым моментом затяжки.
4. Как рассчитывается фактическая пропускная способность кабеля 1200 мм² в конкретных условиях?
Допустимый длительный ток нагрузки, указанный в стандартах, является базовым и дается для стандартных условий (температура грунта +25°C, глубина 0,7 м, расстояние между кабелями в траншее 250 мм, тепловое сопротивление грунта 1,0 К·м/Вт). В реальных условиях необходимо выполнить корректировку с использованием поправочных коэффициентов согласно ПУЭ 7-го издания, глава 1.3:
— Коэффициент k1 – на температуру грунта или воздуха.
— Коэффициент k2 – на количество работающих кабелей в одной траншее (группировку).
— Коэффициент k3 – на тепловое сопротивление грунта (зависит от влажности и состава).
Фактический допустимый ток Iдоп.факт = Iдоп.табл k1 k2
5. Каков ожидаемый срок службы такого кабеля и от чего он зависит?
Номинальный срок службы кабелей с изоляцией из СПЭ составляет не менее 30-40 лет. Фактический срок зависит от:
— Соблюдения режимов нагрузки (отсутствие систематических перегрузок).
— Качества монтажа, особенно соединений и оконцеваний.
— Корректности выбора марки кабеля под условия прокладки.
— Отсутствия внешних повреждений и коррозии элементов конструкции.
— Качества изготовления кабеля (соответствие ГОСТ/ТУ).
6. В чем разница между кабелями с нулевой жилой и без нее?
Кабели на напряжение 6-35 кВ, как правило, выполняются трехжильными. В трехфазной сети с изолированной или компенсированной нейтралью отдельная нулевая жила не требуется. Функцию нулевой последовательности и заземления экранов выполняют медные проволоки экрана, соединенные и заземленные с обеих сторон линии. Для сетей 0,66/1 кВ с системой заземления TN-S или TN-C-S требуется полноценная четвертая (нулевая) жила, сечение которой нормируется (обычно 50% от фазного, но не менее определенного минимума).