Кабели силовые сечение 1600 мм с пластмассовой изоляцией без брони

Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на напряжение до 35 кВ, сечением 1600 мм², без брони: конструкция, применение, монтаж

Силовые кабели сечением 1600 мм² с пластмассовой изоляцией представляют собой продукцию высшего класса мощности, предназначенную для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 6, 10, 20 и 35 кВ частотой 50 Гц. Отсутствие брони делает их конструкцию относительно легкой по сравнению с бронированными аналогами, но накладывает специфические условия на транспортировку, монтаж и эксплуатацию. Данные кабели используются в сетях, где исключены механические повреждения при эксплуатации, но требуются высокие токовые нагрузки.

Конструктивные элементы кабеля

Конструкция кабеля сечением 1600 мм² является многослойной и строго регламентируется ГОСТ 31996-2012 (и его актуальными редакциями) для кабелей с пластмассовой изоляцией.

• Токопроводящая жила: Выполняется из медной или алюминиевой проволоки. Для сечения 1600 мм² жила всегда многопроволочная (класс 2 по ГОСТ 22483-2012), что обеспечивает необходимую гибкость. Медная жила обладает более высокой проводимостью и стойкостью к коррозии, алюминиевая — меньшим весом и стоимостью. Форма жилы — секторная или круглая. Секторная форма применяется для оптимизации геометрии кабеля, уменьшения общего диаметра и экономии изоляционных материалов.
• Экран по жиле (для кабелей на 6 кВ и выше): Обязательный элемент для выравнивания электрического поля вокруг жилы. Представляет собой полупроводящей слой в виде ленты или экструдированного покрытия из полупроводящего полиэтилена или поливинилхлорида. Снижает концентрацию электрических напряжений на границе жила/изоляция.
• Изоляция: Выполняется из сшитого полиэтилена (СПЭ, XLPE) или поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Для кабелей на 20-35 кВ и для ответственных объектов предпочтение отдается СПЭ из-за его превосходных диэлектрических и температурных характеристик: высокая допустимая температура жилы (+90°С в длительном режиме), стойкость к тепловым ударам. ПВХ изоляция (+70°С) применяется реже для такого сечения, в основном для сетей 6-10 кВ.
• Экран по изоляции: Состоит из двух элементов. Внутренний — полупроводящей слой, аналогичный экрану по жиле. Поверх него накладывается медная или алюминиевая экранирующая оплетка (в виде спирально наложенных проволок или гофрированной ленты). Для кабелей 1600 мм² экран должен иметь достаточное сечение для проведения токов короткого замыкания (не менее 25 мм² по меди, но обычно берется 35-50 мм²). Этот экран заземляется с двух сторон и предназначен для защиты от внешних электромагнитных влияний и обеспечения безопасности при повреждении изоляции.
• Поясная изоляция: Лента, наматываемая поверх экрана для его фиксации и защиты.
• Оболочка: Внешний защитный слой из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ), полиэтилена (ПЭ) или самозатухающего полиэтилена (ПЭ СТ). Оболочка обеспечивает защиту от влаги, агрессивных сред (химическая стойкость зависит от материала), механических воздействий и ультрафиолета. Цвет оболочки, как правило, черный. Для кабелей без брони оболочка является единственным механическим барьером.

Область применения и условия эксплуатации

Кабели данного типа применяются для прокладки в кабельных сооружениях: туннелях, каналах, эстакадах, галереях, а также в производственных помещениях. Прокладка в земле (траншеях) без брони не рекомендуется из-за высокого риска механических повреждений при раскопках и давления грунта. Исключение составляют случаи прокладки в защитных пластиковых или асбестоцементных трубах, однако это значительно удорожает проект.

• Основные объекты применения: Магистральные линии питания на промышленных предприятиях (металлургия, химическая промышленность), вставки на кабельных линиях 6-35 кВ, питание мощных трансформаторных подстанций и распределительных устройств, системы энергоснабжения крупных коммерческих и инфраструктурных объектов (аэропорты, вокзалы, дата-центры).
• Условия эксплуатации: Рабочая температура жилы: для изоляции из СПЭ — от -50°С до +90°С (длительно), для ПВХ — от -50°С до +70°С. Допустимый нагрев жилы в режиме короткого замыкания (до 4 сек): для СПЭ — +250°С, для ПВХ — +160°С. Минимальный радиус изгиба при монтаже: не менее 15-20 наружных диаметров кабеля для многопроволочных жил.

Технические характеристики и параметры

Ключевые параметры для кабеля 1600 мм² на напряжение 10 кВ с изоляцией из СПЭ, медной жилой и без брони.

Таблица 1. Основные электрические и конструктивные параметры (пример для 10 кВ)

Параметр	Значение для медной жилы	Значение для алюминиевой жилы	Примечание
Номинальное сечение жилы, мм²	1600		Фактическое сечение может незначительно отличаться в большую сторону.
Наружный диаметр кабеля, мм (приблизительно)	85 — 95	85 — 95	Зависит от конкретной конструкции и производителя.
Масса 1 км кабеля, кг (приблизительно)	8000 — 10000	4500 — 6000	Значительный вес требует спецтехники для разгрузки и раскатки.
Сопротивление жилы постоянному току при +20°С, Ом/км, не более	0.0112	0.0178	По ГОСТ 22483.
Допустимый длительный ток нагрузки, А (проложен в воздухе, +25°С)	~ 2200 — 2400	~ 1700 — 1850	Точное значение зависит от условий прокладки и определяется по ПУЭ 7 изд.
Индуктивное сопротивление, Ом/км	~0.11 — 0.13		Для одноцепной прокладки.
Емкостной ток, А/км	~2.5 — 3.0		Важно для расчета компенсации в сетях с изолированной нейтралью.

Особенности монтажа и прокладки

Работа с кабелем сечением 1600 мм² представляет собой сложную инженерную задачу.

• Транспортировка и хранение: Барабаны с кабелем имеют огромный вес и габариты. Перевозка осуществляется спецавтотранспортом. Хранить барабаны следует в закрытых помещениях или под навесом, на ровной поверхности, не более чем в два яруса.
• Разгрузка и раскатка: Обязательно использование крановой техники. Раскатка производится с применением кабельных роликов, установленных с шагом 2-3 метра. Запрещено сбрасывать барабан с транспортного средства, допускать резкие перегибы и удары. Механизм тяжения (лебедка) должен быть оснащен динамометром для контроля натяжения. Максимально допустимое тяговое усилие рассчитывается по формуле, но обычно не превышает 10-15 Н/мм² сечения жилы для меди.
• Прокладка: При прокладке в лотках, на эстакадах необходимо учитывать огромный вес кабеля и обеспечивать надежное крепление. Шаг крепления должен быть минимальным (0.5-1 м), чтобы предотвратить провисание и механические напряжения. При параллельной прокладке нескольких кабелей необходимо соблюдать расстояния, указанные в ПУЭ, для обеспечения теплоотвода.
• Заземление: Медный экран должен быть надежно заземлен с обоих концов кабеля. Это критически важно для безопасности и нормальной работы релейной защиты. Сечение заземляющего проводника должно быть сопоставимо с сечением экрана.
• Монтаж концевых муфт: Требует высокой квалификации персонала. Изоляция жилы ступенчато зачищается, монтируется система экранирования и заземления. Для кабелей с изоляцией из СПЭ используются термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты, рассчитанные на соответствующее напряжение и сечение.

Преимущества и недостатки по сравнению с бронированными аналогами

• Преимущества:
  • Меньший вес и наружный диаметр при одинаковом сечении, что облегчает монтаж в стесненных условиях кабельных сооружений.
  • Более высокая гибкость.
  • Отсутствие потерь в броне (вихревые токи), что может незначительно улучшить КПД.
  • Более низкая стоимость за счет экономии материалов (стальная лента/проволока, поясная изоляция под броню).
  • Упрощение монтажа концевых муфт (не нужно разделывать броню).
• Недостатки:
  • Практически полное отсутствие механической защиты. Уязвимость при падении предметов, воздействии грызунов (в помещениях), вибрации.
  • Ограниченная область применения (запрещена прокладка в земле без дополнительной защиты).
  • Повышенные требования к квалификации монтажников при работе с экранами.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1: Можно ли проложить кабель АПвПу 1х1600/35 (алюминий, СПЭ-изоляция, без брони) в земле, если использовать защитную пластиковую трубу?

Технически такая возможность существует, но она сопряжена с рисками. Труба должна быть жесткой, герметичной, стойкой к грунтовым водам и химически агрессивным средам. Необходимо обеспечить отсутствие воды внутри трубы (риск локального перегрева и пробоя). Кроме того, значительно усложняется ремонт и замена кабеля. С точки зрения ПУЭ и типовых проектных решений, для прокладки в земле настоятельно рекомендуется использовать кабели с броней (типа АПвБШп или АПвПг).

Вопрос 2: Как правильно выбрать сечение экрана для кабеля 1600 мм²?

Сечение экрана нормируется стандартами и выбирается производителем исходя из условий токов короткого замыкания в сети. Для сетей 10-35 кВ с большими токами КЗ (более 25 кА) применяются экраны сечением 50, 70 или даже 95 мм² по меди. Проектировщик должен проверить термическую стойкость экрана по расчетному току КЗ и его длительности, сравнив с паспортными данными кабеля. Недостаточное сечение экрана может привести к его перегоранию при КЗ.

Вопрос 3: В чем ключевое отличие кабелей с изоляцией из СПЭ и ПВХ для такого сечения?

Основные отличия: 1) Температурный режим: СПЭ допускает нагрев жилы до +90°С против +70°С у ПВХ, что позволяет пропускать больший ток по тому же сечению. 2) Стойкость к КЗ: СПЭ выдерживает +250°С, ПВХ — только +160°С. 3) Диэлектрические потери: У СПЭ они на порядок ниже, что критично для линий 20-35 кВ. 4) Монтаж: СПЭ менее чувствителен к перегреву при монтаже муфт. Для ответственных линий 10 кВ и выше сегодня практически повсеместно выбирается СПЭ.

Вопрос 4: Как бороться с большой емкостью одножильного кабеля 1600 мм² на длинной линии?

Зарядный (емкостной) ток такого кабеля значителен (см. Таблицу 1). В сетях с изолированной нейтралью (6-35 кВ) это может привести к возникновению дуговых перенапряжений и ложным срабатываниям защит. Для компенсации используются дугогасящие реакторы (в сетях 6-10 кВ) или осуществляется переход на сеть с эффективно заземленной нейтралью. Точный расчет емкостного тока обязателен на этапе проектирования.

Вопрос 5: Почему для такого кабеля критично заземление экрана с двух сторон и как это влияет на защиту?

Двустороннее заземление экрана обеспечивает путь для токов утечки и токов короткого замыкания на землю. Это позволяет корректно работать продольным и поперечным дифференциальным защитам, защитам от замыканий на землю. Если экран заземлен только с одной стороны, при повреждении изоляции на другом конце может возникнуть опасный потенциал, а защиты могут не сработать. Для очень длинных линий (более 1-2 км) могут применяться схемы с cross-bonding (перекрестным соединением экранов) для снижения потерь.

Заключение

Силовые кабели сечением 1600 мм² с пластмассовой изоляцией без брони являются высокотехнологичным продуктом для создания мощных кабельных линий в защищенных условиях. Их выбор, проектирование трассы прокладки и монтаж требуют глубоких знаний нормативной базы (ПУЭ, ГОСТ, СНиП), точных расчетов электрических и механических параметров, а также привлечения квалифицированного персонала и спецтехники. Правильный учет всех особенностей — от выбора материала жилы и изоляции до методики заземления экрана — гарантирует надежную и долговременную работу энергетической системы в целом.