Кабели медные силовые 1 кВ с бумажной изоляцией

Кабели силовые медные на напряжение 1 кВ с бумажной пропитанной изоляцией: конструкция, применение и особенности эксплуатации

Кабели силовые медные на напряжение до 1 кВ с бумажной пропитанной изоляцией представляют собой классический тип кабельной продукции, который на протяжении десятилетий составляет основу стационарных электрических сетей. Несмотря на активное развитие полимерных изоляционных материалов, данные кабели сохраняют свою актуальность в ряде ответственных применений благодаря уникальному комплексу эксплуатационных характеристик. Конструкция кабеля регламентируется такими стандартами, как ГОСТ 18410-73 (на 1 кВ) и международными аналогами (например, МЭК 60055-1).

Конструктивные элементы кабеля

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из медной проволоки высокой чистоты (марка ММ или МТ). Жилы могут быть однопроволочными (сечением до 16 мм² включительно) или многопроволочными (сечением 25 мм² и выше), скрученными из отдельных проволок. Форма жилы, как правило, круглая. Для кабелей на 1 кВ применяются кабели как с одной, так и с несколькими (2, 3, 4) жилами. В трехжильных кабелях большого сечения жилы часто имеют секторную форму для рационального использования внутреннего пространства и уменьшения общего диаметра.

2. Фазная бумажная изоляция

На токопроводящую жилу методом непрерывной концентрической намотки накладывается изоляция из кабельной бумаги. Бумага пропитывается вязким маслоканифольным или синтетическим (на основе полиизобутилена) составом. Толщина изоляции нормируется в зависимости от номинального напряжения. Для 1 кВ она составляет, как правило, от 0.75 до 1.2 мм на фазу. Бумажная лента наматывается с перекрытием, что обеспечивает отсутствие прямых сквозных зазоров.

3. Поясная изоляция

В многожильных кабелях поверх изолированных фазных жил, скрученных в сердечник, дополнительно накладывается несколько слоев бумажной ленты – поясная изоляция. Ее функция – усиление изоляции между жилами и защита фазной изоляции от механических повреждений при скрутке и от воздействия металлической оболочки.

4. Заполнители и экран

Пространство между изолированными жилами в кабелях с секторными жилами заполняется жгутами из бумаги или кабельной пряжи для получения круглой формы сердечника. Для кабелей на 1 кВ экран по жилам в виде медной ленты или проволоки, как правило, не применяется, но может присутствовать в специальных исполнениях.

5. Металлическая оболочка

Поверх поясной изоляции накладывается герметичная оболочка, защищающая изоляцию от увлажнения и механических воздействий. Основные типы:

• Свинцовая (С): Изготавливается из свинцового сплава (чаще всего с добавкой сурьмы). Обладает высокой коррозионной стойкостью, гибкостью и обеспечивает полную герметичность. Наиболее распространенный вариант.
• Алюминиевая (А): Более легкая и механически прочная, чем свинцовая, но менее гибкая. Требует защиты от электрохимической коррозии.

6. Защитные покровы

Металлическая оболочка требует защиты от внешних воздействий. Стандартная конструкция включает:

• Подушка: Битумный состав, наложенный поверх оболочки, или слои крепированной бумаги/ПЭТ ленты для предотвращения прямого контакта оболочки с броней и защиты от коррозии.
• Броня: Две стальные ленты (Б), наложенные с перекрытием, или круглые стальные оцинкованные проволоки (К). Защищает кабель от механических повреждений (растяжения, ударов, грызунов).
• Наружный покров: Волокнистый материал (пропитанная кабельная пряжа, стеклопряжа) или полиэтилентерефталатная (ПЭТ) пленка, наложенные поверх брони для ее защиты от коррозии. Кабели, предназначенные для прокладки в агрессивных средах, могут иметь дополнительный защитный шланг из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ).

Маркировка и типы кабелей

Обозначение кабелей строится по буквенной системе, где каждая буква указывает на материал или конструктивный элемент.

• А – алюминиевая жила (отсутствие буквы – медь).
• СБ – свинцовая оболочка.
• А – алюминиевая оболочка.
• Б – броня из двух стальных лент.
• К – броня из круглых стальных оцинкованных проволок.
• Шв – защитный шланг из ПВХ поверх брони.
• Шп – защитный шланг из полиэтилена.
• О – отдельные оболочки поверх каждой жилы (для одножильных кабелей).
• Г – «голый», без наружного покрова поверх брони (бронеленты не защищены).

Примеры марок:

• СБ – кабель с медной жилой, бумажной изоляцией, в свинцовой оболочке, без брони и защитных покровов (для прокладки в кабельных сооружениях, где нет механических воздействий).
• СБл – то же, с подушкой под броней и бронелентами.
• СБГ – кабель СБл, но без наружного покрова поверх брони (бронеленты не защищены).
• СБШв – кабель СБл с наружным шлангом из ПВХ поверх брони. Наиболее распространенная марка для прокладки в земле (траншеях).
• ААШв – кабель с алюминиевой жилой, бумажной изоляцией, в алюминиевой оболочке, с бронелентами и шлангом из ПВХ.
• ОСБ – одножильный кабель в свинцовой оболочке.

Области применения и режимы работы

Кабели с бумажной пропитанной изоляцией на 1 кВ предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Рабочее напряжение: переменное до 1000 В частотой 50 Гц или постоянное до 2400 В.

Основные сферы применения:

• Магистральные линии в сетях электроснабжения городов и промышленных предприятий.
• Вводы и распределительные сети на территории крупных заводов, фабрик, портов.
• Питающие линии для мощного стационарного оборудования.
• Прокладка в кабельных туннелях, коллекторах, по эстакадам и в помещениях.
• Прокладка в земле (траншеях) при наличии брони и наружного защитного шланга (СБШв).

Особые условия эксплуатации: Кабели допускают работу при длительном нагреве жилы до +80°C, а в режиме перегрузки – до +90°C. Кратковременно (не более 8 ч в сутки) допустим нагрев до +105°C. Кабели с бумажной изоляцией не распространяют горение при одиночной прокладке. Прокладка без ограничения разности уровней по трассе возможна только для кабелей с обедненной пропиткой или синтетической пропиткой. Для кабелей с вязкой пропиткой существует ограничение по разности уровней (обычно не более 15-25 м), чтобы предотвратить стекание пропиточного состава.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

• Высокая электрическая прочность и надежность: Бумажная изоляция, будучи пропитанной, обладает исключительно высокой диэлектрической прочностью и долговечностью (срок службы достигает 40-50 лет при правильной эксплуатации).
• Термостойкость: Допускают более высокие температуры перегрузки по сравнению с большинством полимерных кабелей.
• Устойчивость к внешним воздействиям: Полностью герметичная металлическая оболочка надежно защищает изоляцию от влаги, что критически важно для прокладки в грунтах с высокой влажностью.
• Хорошая теплоотдача: Бумажно-масляная изоляция и металлическая оболочка способствуют эффективному отводу тепла от жил.
• Проверенность технологий: Отработанные десятилетиями технологии монтажа, соединения и эксплуатации.

Недостатки:

• Гибкость: Обладают ограниченной гибкостью, особенно кабели большого сечения и с броней. Минимальный допустимый радиус изгиба составляет 15-25 наружных диаметров в зависимости от конструкции.
• Трудоемкость монтажа: Монтаж муфт и концевых заделок требует высокой квалификации персонала, специальных инструментов и материалов (заливочные составы, эпоксидные корпуса, ленточная изоляция). Процесс занимает значительно больше времени, чем для кабелей с полимерной изоляцией.
• Воспламеняемость и дымовыделение: При групповой прокладке необходимы дополнительные меры огнезащиты. При горении выделяют большое количество дыма.
• Вес и габариты: Значительно тяжелее и имеют больший наружный диаметр по сравнению с полимерными кабелями аналогичного сечения.
• Требовательность к условиям прокладки: Необходимость учета разности уровней для кабелей с вязкой пропиткой.

Сравнительная таблица характеристик кабелей с бумажной и ПВХ/СПЭ изоляцией на 1 кВ

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1: Почему бумажная изоляция до сих пор применяется, если есть современные полимеры?

Бумажная пропитанная изоляция в сочетании с герметичной металлической оболочкой обеспечивает беспрецедентную надежность и долговечность в условиях постоянного воздействия грунтовой влаги и агрессивных сред. Для ответственных объектов, где стоимость возможного отказа крайне высока (метрополитен, крупные энергоузлы, химические производства), этот тип кабеля часто остается предпочтительным. Его поведение при длительных перегрузках также более предсказуемо.

Вопрос 2: Как определить, что кабель с бумажной изоляцией увлажнен и непригоден к эксплуатации?

Основной метод – измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) и его зависимости от напряжения. Рост tg δ, особенно его резкое увеличение с ростом напряжения, прямо указывает на наличие влаги в изоляции. Также признаками могут быть снижение сопротивления изоляции, неравномерность емкостных характеристик жил. Визуально при вскрытии концевой муфты увлажненная бумага теряет хрупкость, становится мягкой и темнеет.

Вопрос 3: Можно ли соединять кабели с бумажной изоляцией с кабелями с полимерной изоляцией?

Да, это технически возможно с использованием специальных переходных муфт. В такой муфте конец бумажного кабеля заделывается с соблюдением всех правил (расслоение изоляции, ступенчатая обрезка, установка конуса), а конец полимерного кабеля – по соответствующей для него технологии. Критически важным является обеспечение абсолютной герметичности узла перехода, чтобы влага не проникла в бумажную изоляцию.

Вопрос 4: Каков реальный срок службы таких кабелей?

Номинальный срок службы, заложенный в стандартах, составляет 30 лет. Однако на практике, при правильной эксплуатации, отсутствии перегрузок и повреждений защитных покровов, кабели с бумажной изоляцией могут надежно функционировать 50 и более лет. Существуют линии, находящиеся в эксплуатации с середины XX века.

Вопрос 5: В чем главная опасность при монтаже муфт на кабели с бумажной изоляцией?

Главная опасность – увлажнение изоляции в процессе монтажа. Работы должны проводиться в сухую погоду, а время, в течение которого кабель раскрыт от оболочки, должно быть минимальным. Для защиты от атмосферной влаги используются временные защитные колпаки или производится локальный подогрев зоны работы тепловыми пушками. Также критически важно качественно герметизировать места выхода жил из корпуса муфты и саму муфту.

Вопрос 6: Что означают буквы «СБ», «СЦ», «ОСБ» в маркировке?

СБ – кабель с бумажной изоляцией в свинцовой оболочке. СЦ – то же, но с пропиткой невязким (обедненным) составом, что позволяет прокладывать кабель на трассах с большой разностью уровней без ограничений. ОСБ – одножильный кабель в свинцовой оболочке с бумажной изоляцией. Буква «О» указывает на отдельную оболочку на каждой жиле (для одножильных кабелей это подразумевается).

Заключение

Медные силовые кабели на 1 кВ с бумажной пропитанной изоляцией представляют собой надежное, проверенное временем техническое решение для стационарных электрических сетей. Их ключевые преимущества – долговечность, высокая электрическая прочность и устойчивость к влаге – обеспечиваются герметичной комбинацией пропитанной бумаги и металлической оболочки. Несмотря на недостатки, связанные с массогабаритными показателями и сложностью монтажа, они сохраняют свою нишу в проектировании ответственных объектов, особенно в условиях, где надежность в долгосрочной перспективе является приоритетом над простотой монтажа. Выбор в пользу данного типа кабеля должен быть обоснован технико-экономическим расчетом с учетом всех условий прокладки и эксплуатации.