Кабели силовые 4-х жильные сечение 150 мм с пластмассовой изоляцией
Кабели силовые 4-х жильные сечение 150 мм² с пластмассовой изоляцией: конструкция, применение, стандарты
Силовые кабели на напряжение 0,66/1 кВ и 6/10 кВ с четырьмя жилами сечением 150 мм² и пластмассовой изоляцией являются ключевым элементом современных систем распределения электроэнергии. Их основное назначение – передача и распределение электрической энергии в стационарных установках при переменном напряжении частотой 50 Гц. Конструкция таких кабелей оптимизирована для надежной работы в разнообразных условиях: от прокладки в кабельных сооружениях до монтажа в земле (при наличии защиты) и на открытом воздухе. Использование полимерных материалов для изоляции и оболочки обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики, простоту монтажа и обслуживания по сравнению с кабелями в бумажно-масляной изоляции.
Конструктивные элементы кабеля
Конструкция четырехжильного кабеля 150 мм² представляет собой сложную многослойную систему, каждый элемент которой выполняет строго определенную функцию.
1. Токопроводящая жила
Жила сечением 150 мм² изготавливается из медной или алюминиевой проволоки. Для данного сечения, как правило, применяется уплотненная конструкция (класс 2 по ГОСТ 22483), состоящая из множества скрученных проволок, что обеспечивает необходимую гибкость для транспортировки и монтажа.
- Материал: Медь (обозначение в марках кабеля – отсутствует или «М») или Алюминий (обозначение – «А»). Медные жилы обладают более высокой проводимостью, механической прочностью и стойкостью к окислению, но имеют большую стоимость. Алюминиевые – легче и дешевле, но требуют большего сечения для той же токовой нагрузки и склонны к ползучести в контактных соединениях.
- Класс гибкости: Для стационарной прокладки используется класс 1 (однопроволочная) или, чаще, класс 2 (многопроволочная).
- Форма: В четырехжильных кабелях на напряжение до 1 кВ все жилы обычно выполняются секторной или сегментной формы для минимизации межжильного пространства и общего диаметра кабеля.
- Сшитый полиэтилен (XLPE): Обозначается в марках как «Пв» (изоляция из сшитого полиэтилена). Основные преимущества: высокая термостойкость (допустимая температура длительной работы +90°C), низкие диэлектрические потери, стойкость к тепловым перегрузкам и коротким замыканиям (до +250°C). Является предпочтительным выбором для современных проектов.
- Поливинилхлорид (ПВХ): Обозначается как «В» (изоляция из ПВХ). Допустимая температура длительной работы +70°C. Обладает хорошей гибкостью, не распространяет горение, но имеет ограничения по термостойкости и диэлектрическим потерям по сравнению с СПЭ.
- В кабелях типа ВВГ-0.66 кВ 4х150 или АВВГ-1 кВ 4х150 все четыре жилы являются равноправными, и одна из них, как правило, меньшего сечения, используется в качестве нулевой (N). Однако для сечения 150 мм² нулевая жила обычно имеет полное сечение (150 мм²) или сечение, регламентированное проектом (например, 150/70, где 70 мм² – сечение нулевой жилы).
- В кабелях для систем TN-S и TT применяется пятижильная конструкция, где пятая жила является отдельным защитным проводником (PE).
- В кабелях для систем TN-C используется четырехжильная конструкция, где четвертая жила является совмещенным нулевым рабочим и нулевым защитным проводником (PEN). Для PEN-проводника сечением 150 мм² требования по цветовой маркировке (синий цвет по всей длине и желто-зеленые метки на концах) и механической защите особенно критичны.
- Медь: не более 0.124 Ом/км (для класса 2).
- Алюминий: не более 0.206 Ом/км (для класса 2).
- Масса 1 км: ~7000-7500 кг (для меди).
- Внешний диаметр: ~45-50 мм.
- Минимальный радиус изгиба: Для кабелей с многопроволочными жилами составляет 15 наружных диаметров кабеля при прокладке на напряжение до 10 кВ. Для кабеля диаметром 50 мм радиус изгиба должен быть не менее 750 мм.
- Допустимые усилия тяжения: Регламентируются ГОСТ. Для медной жилы 150 мм² максимально допустимое усилие при прокладке составляет примерно 30-35 кН, для алюминиевой – 15-20 кН. Использование рычажных или гидравлических лебедок с ограничителем усилия обязательно.
- Прокладка в земле: Допускается для кабелей с защитной оболочкой (например, ПвП). Глубина прокладки – не менее 0.7 м. Кабель должен быть уложен на песчаную подушку и защищен сверху кирпичом или сигнальной лентой. Необходимо исключить механические напряжения и обеспечить «змейку» для компенсации температурных деформаций.
- Соединение: Медные гильзы под опрессовку (для меди – ГМ, для алюминия – ГА), сварка или пайка. Для алюминиевых жил особое внимание уделяется зачистке от окисла и использованию кварцево-вазелиновой пасты.
- Оконцевание: Кабельные наконетели (медные – ТМ, алюмомедные – ТАМ) под опрессовку или болтовое соединение. Критически важно обеспечить надежный контакт для исключения перегрева.
- ГОСТ 31996-2012: Основной стандарт на кабели с пластмассовой изоляцией на напряжение 0,66; 1 и 3 кВ.
- ГОСТ Р 53769-2010 (МЭК 60502-1:2004): Кабели на напряжение до 30 кВ.
- Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ), главы 2.1 и 2.3: Определяют требования к прокладке, выбору сечений и защите.
- СП 76.13330.2016: Свод правил по монтажу электроустановок.
- 4-жильный кабель (3 фазы + PEN): Используется в устаревшей системе TN-C, где нулевой рабочий и защитный проводники совмещены. Не рекомендуется для новых объектов.
- 5-жильный кабель (3 фазы + N + PE): Применяется в современных системах TN-S и TT, где функции нулевого рабочего (N) и защитного (PE) проводников разделены. Это обеспечивает более высокий уровень электробезопасности. Для сечения 150 мм² пятая жила (PE) может быть равного или меньшего сечения, но не менее нормируемого ПУЭ (например, 150/70 или 150/150).
- Для меди (R≈0.124 Ом/км): ΔU ≈ 6.1 В или 1.6% от 380 В.
- Для алюминия (R≈0.206 Ом/км): ΔU ≈ 10.1 В или 2.66% от 380 В.
2. Изоляция
Изоляция жил выполняется из светостабилизированных сшитого полиэтилена (СПЭ) или поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.
Толщина изоляции нормируется стандартами в зависимости от номинального напряжения кабеля.
3. Нулевая жила (N) и жила защитного заземления (PE)
В четырехжильных кабелях четвертая жила может выполнять разные функции в зависимости от системы заземления:
4. Поясная изоляция и заполнение
Поверх скрученных изолированных жил может накладываться поясная изоляция из того же полимерного материала или специальных лент. Пространство между жилами часто заполняется экструдированным или жгутовым заполнением для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.
5. Оболочка
Внешняя оболочка служит для защиты от механических повреждений, агрессивных сред и влаги. Выполняется из ПВХ пластиката (обозначение «В» в марке, например, ВВГ) или полиэтилена (обозначение «Шв» или «П»). Существуют специальные исполнения: «нг(A)» – не распространяющие горение по категории A, «LS» – с пониженным дымовыделением и газовыделением, «П» – с полиэтиленовой оболочкой для прокладки в земле с высокой агрессивностью.
Основные марки и области применения
Выбор конкретной марки кабеля определяется условиями прокладки и эксплуатации.
| Марка кабеля | Напряжение, кВ | Материал жилы | Изоляция/Оболочка | Ключевые особенности и область применения |
|---|---|---|---|---|
| АВВГ-1 4х150 | 0,66/1 | Алюминий | ПВХ/ПВХ | Базовый кабель для сухих и влажных помещений, кабельных каналов, туннелей. Не рекомендуется для прокладки в земле без защиты. |
| ВВГ-1 4х150 | 0,66/1 | Медь | ПВХ/ПВХ | Аналог АВВГ с медной жилой. Более высокая токовая нагрузка, надежность контактов. Для ответственных объектов. |
| АПвВГ-1 4х150 | 0,66/1 | Алюминий | СПЭ/ПВХ | Изоляция из сшитого полиэтилена. Повышенная термостойкость и стойкость к токам КЗ. Для сетей с высокими требованиями к надежности. |
| ПвП-10 4х150 | 6/10 | Медь/Алюминий | СПЭ/Полиэтилен | Кабель на среднее напряжение. Полиэтиленовая оболочка обеспечивает стойкость к влаге и агрессивным средам. Для прокладки в земле (в траншеях). |
| ВВГнг(А)-LS 4х150 | 0,66/1 | Медь | ПВХ/ПВХ | Не распространяет горение при групповой прокладке (кат. A), пониженное дымогазовыделение. Для общественных зданий, метро, электростанций. |
Электрические и механические параметры
Токовая нагрузка
Допустимый длительный ток зависит от материала жилы, условий прокладки (в воздухе, в земле) и числа работающих кабелей. Приведены ориентировочные значения для одиночной прокладки.
| Условия прокладки | Медь, А | Алюминий, А |
|---|---|---|
| В воздухе (температура воздуха +25°C) | ~350-365 | ~270-280 |
| В земле (теплопроводность грунта 1.0 К·м/Вт, температура земли +15°C) | ~390-410 | ~300-315 |
Важно: Точные значения необходимо брать из актуальных редакций ПУЭ, ГОСТ 31996-2012 или расчетных таблиц производителя, учитывая все поправочные коэффициенты (на температуру окружающей среды, групповую прокладку и т.д.).
Сопротивление жил
Активное сопротивление постоянному току при +20°C является важным параметром для расчета потерь напряжения.
Масса и внешний диаметр
Примерные значения для кабеля ВВГ-1 4х150:
Для АВВГ масса будет примерно в 2 раза меньше.
Особенности монтажа и эксплуатации
Прокладка
Соединение и оконцевание
Для жил 150 мм² применяются:
Стандарты и нормативная база
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем принципиально отличается кабель ВВГ от АВВГ, кроме материала жилы?
Ключевые отличия, помимо материала, заключаются в токовой нагрузке (у меди она выше примерно на 30% при том же сечении), массе (медный тяжелее), радиусе изгиба (у алюминия он может быть больше из-за ползучести) и требованиях к оконцеванию. Медные соединения считаются более стабильными и долговечными. Экономически алюминиевый кабель выгоднее для проектов с длинными трассами и отсутствием жестких ограничений по габаритам и весу.
Когда необходимо использовать кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ, XLPE) вместо ПВХ?
Кабель с изоляцией СПЭ (например, АПвВГ, ПвП) предпочтителен в следующих случаях: при повышенных требованиях к термостойкости (длительная работа при +90°C), в сетях с вероятностью больших токов короткого замыкания, для прокладки в земле (СПЭ более устойчив к влаге и деревению), при необходимости уменьшения потерь в изоляции (важно для кабелей 6/10 кВ и выше), а также для ответственных объектов с высокими требованиями к надежности и долговечности.
Как правильно выбрать между четырех- и пятижильным кабелем на сечение 150 мм²?
Выбор определяется применяемой системой заземления электроустановки (по ПУЭ, глава 1.7).
Каковы реальные потери напряжения в кабеле 4х150 мм² длиной 100 метров?
Потери напряжения рассчитываются по формуле ΔU = √3 I L (Rcosφ + X*sinφ) / Uном. Для ориентировочной оценки при cosφ=0.95, нагрузке 300 А и длине 100 м:
Это подтверждает, что при больших нагрузках и длинных линиях медь обеспечивает меньшие потери энергии.
Можно ли использовать кабель ВВГ 4х150 для прокладки в земле?
Прямая прокладка кабелей марок ВВГ, АВВГ в земле (траншее) не рекомендуется и часто запрещена проектной документацией. Их оболочка не предназначена для длительного контакта с грунтовой влагой и агрессивными средами, а также не имеет достаточной защиты от механических повреждений (грызуны, камни). Для прокладки в земле следует выбирать кабели с броней (например, АВБбШв, ПвБбШв) или, как минимум, с полиэтиленовой оболочкой (ПвП) и прокладывать их в защитных трубах (ПНД, ПВХ) или лотках.
Какой срок службы у таких кабелей и от чего он зависит?
Номинальный срок службы кабелей с ПВХ изоляцией составляет 25-30 лет, с изоляцией из сшитого полиэтилена – 30-40 лет и более. Фактический срок зависит от условий эксплуатации: соблюдения токовых нагрузок, температурного режима, отсутствия перегрузок и токов КЗ, корректности монтажа (особенно соединений), агрессивности окружающей среды (химические пары, УФ-излучение для кабелей без защиты). Регулярный тепловизионный контроль соединений позволяет продлить ресурс кабельной линии.