Кабели 1 жила сечением 120

Одножильные кабели сечением 120 мм²: конструкция, применение и технические аспекты

Одножильный кабель с номинальным сечением токопроводящей жилы 120 мм² является ключевым элементом в силовых и распределительных сетях среднего и высокого напряжения, а также в системах заземления и мощных низковольтных установках. Его применение обусловлено необходимостью передачи значительных токовых нагрузок с минимальными потерями и высокой надежностью. Данная статья представляет собой детальный технический анализ таких кабелей, охватывающий конструктивные особенности, области применения, нормативную базу и практические аспекты монтажа.

Конструкция одножильного кабеля 120 мм²

Конструкция кабеля определяется условиями его эксплуатации и номинальным напряжением. Стандартное исполнение включает несколько обязательных элементов.

Токопроводящая жила

Жила сечением 120 мм² изготавливается в соответствии с ГОСТ 22483-2012 (аналоги IEC 60228). По классу гибкости жилы подразделяются:

• Класс 1 (однопроволочная): Жила монолитная, из одного провода. Обладает высокой жесткостью, применяется для стационарной прокладки в условиях отсутствия частых изгибов.
• Класс 2 (многопроволочная): Жила скручена из множества проволок. Более гибкая, удобна для прокладки в стесненных условиях, в лотках, на кабеленесущих системах с поворотами.

Материал жилы – алюминий или медь, что кардинально влияет на электрические и механические параметры кабеля.

Изоляция

Материал изоляции определяет максимальное рабочее напряжение кабеля:

• ПВХ (Поливинилхлорид): Применяется в кабелях на напряжение до 1 кВ (например, ВВГ, АВВГ). Обладает хорошими диэлектрическими свойствами, стойкостью к агрессивным средам, но ограниченной термостойкостью.
• Сшитый полиэтилен (XLPE): Стандарт для кабелей на напряжение от 6 до 35 кВ и выше (кабели АПвВнг, ПвВнг). Обладает высокой термостойкостью (допустимая температура жилы до +90°C), отличными диэлектрическими характеристиками и стойкостью к трекингу.
• Бумажная пропитанная изоляция: Используется в кабелях на высокое напряжение (например, 110 кВ и выше), но для сечения 120 мм² в современных проектах чаще применяется XLPE.

Экран

Для кабелей на напряжение 6 кВ и выше наличие экрана обязательно. Его функция – создание равномерного электрического поля вокруг жилы и защита от внешних электромагнитных помех. Конструктивно выполняется из полупроводящего сшитого полиэтилена и медной ленты или проволок, наложенных поверх изоляции.

Защитные оболочки и броня

Внешняя оболочка обеспечивает защиту от механических повреждений, влаги, химических веществ. Материал – ПВХ, полиэтилен. Для прокладки в грунтах, туннелях, на эстакадах кабель часто бронируют стальными оцинкованными лентами (Б) или проволоками (К). Для одножильных кабелей броня из немагнитных материалов (нержавеющая сталь, алюминий) критически важна для снижения потерь в броне из-за вихревых токов.

Сравнительные характеристики медных и алюминиевых жил сечением 120 мм²

Параметр	Медь (Cu)	Алюминий (Al)
Удельное электрическое сопротивление при 20°C, Ом*мм²/м	0.0172	0.028
Допустимый длительный ток нагрузки (Iдоп)*, А	355-390	275-310
Масса 1 км кабеля (примерно, зависит от конструкции)	~5000-7000 кг	~2500-4000 кг
Относительная стоимость	Высокая	Низкая
Механическая прочность	Высокая	Ниже, склонность к ползучести
Способы соединения	Пассивирование, опрессовка, сварка, болтовые зажимы	Требует специальных мер против окисления, опрессовка с кварцево-вазелиновой пастой
Радиус изгиба (для многопроволочной жилы)	~10-15 наружных диаметров	~10-15 наружных диаметров

*Точное значение I_доп зависит от способа прокладки, температуры окружающей среды и марки кабеля. Данные приведены для прокладки в воздухе при температуре +25°C.

Основные области применения

Одножильные кабели 120 мм² используются как самостоятельные линии, так и в составе трехжильных систем (фазные проводники в трехфазных цепях).

• Распределительные сети 6-35 кВ: Прокладка в земле (в траншеях), кабельных коллекторах, по эстакадам для питания трансформаторных подстанций, крупных промышленных предприятий.
• Силовое электрооборудование на напряжение до 1 кВ: Вводы и распределение в главных распределительных щитах (ГРЩ), питание мощных электродвигателей, сварочных постов, сталеплавильных печей.
• Системы заземления: В качестве заземляющих проводников (например, кабель ГЗШ – главная заземляющая шина) для соединения заземляющего контура с главной шиной в электроустановках.
• Нефтегазовая и горнодобывающая промышленность: В исполнениях с усиленной защитой от механических воздействий, маслостойкой оболочкой, не распространяющей горение.

Особенности монтажа и эксплуатации

Прокладка в земле

При прокладке одножильных кабелей в траншее необходимо учитывать явление возникновения наведенных токов в металлических оболочках и броне при переменном токе. Для их снижения рекомендуется:

• Прокладывать кабели вплотную (треугольником или в одной плоскости), что обеспечивает взаимную компенсацию магнитных полей.
• Использовать кабели с броней из немагнитных материалов.
• В конце линии выполнять перекрестное соединение оболочек и их заземление с двух сторон (для сетей свыше 1 кВ по специальным схемам).

Глубина прокладки – не менее 0.7 м до верха кабеля. Обязательна подсыпка и защита песчаным слоем, а также сигнальной лентой.

Прокладка в воздухе

При прокладке на лотках, в коробах, по конструкциям зданий необходимо обеспечить:

• Соблюдение допустимого радиуса изгиба (не менее 15-20 наружных диаметров для силовых кабелей на напряжение 6-10 кВ).
• Надежное крепление с помощью хомутов, избегая механических напряжений.
• Учет теплового расширения при длинных прямых участках.
• Для кабелей без брони – защиту от механических повреждений на высоте менее 2 м.

Соединение и оконцевание

Для кабелей 120 мм² применяются следующие методы:

• Опрессовка: Наиболее распространенный метод с использованием медных или алюминиевых гильз и гидравлического пресса. Обязательна очистка жил, применение токопроводящей пасты (для Al) и изоляция соединения термоусаживаемыми муфтами.
• Болтовые соединения: Через специальные наконечники (кабельные оконцеватели) к шинам или аппаратам. Требуют контроля момента затяжки.
• Сварка и пайка: Применяются реже, требуют высокой квалификации исполнителя.

Для силовых кабелей на напряжение 6 кВ и выше соединение и оконцевание выполняются с помощью комплектных кабельных муфт (соединительных, концевых), обеспечивающих электрическую прочность, герметичность и механическую защиту.

Нормативные документы и маркировка

Производство и применение кабелей в РФ регламентируется рядом стандартов:

• ГОСТ 31996-2012 – Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ.
• ГОСТ 31565-2012 – Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности.
• ГОСТ Р 53769-2010 – Кабели силовые на номинальное напряжение до 30 кВ включительно.
• ПУЭ 7-е издание – Правила устройства электроустановок (разделы 1, 2, 7).

Маркировка кабеля содержит всю необходимую информацию: тип изоляции, материал жилы и оболочки, наличие брони, сечение, номинальное напряжение. Например, АПвВнг(ож)-1 1х120/25-6 кВ расшифровывается как: Алюминиевая жила, изоляция из сшитого полиэтилена, оболочка из ПВХ пониженной горючести, одножильный, сечение 120 мм², сечение экрана 25 мм², на напряжение 6 кВ.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается одножильный кабель от многожильного?

В контексте силовых кабелей термин «одножильный» означает наличие одной изолированной токопроводящей жилы в кабеле. «Многожильный» кабель содержит несколько изолированных жил (например, 3 или 4) в одной общей оболочке. Кабель с одной жилой, но многопроволочного класса гибкости (например, КГ 1х120) – остается одножильным, но его жила состоит из множества проволок.

Почему для прокладки в земле часто используют три одножильных кабеля, а не один трехжильный?

Использование трех одножильных кабелей сечением 120 мм² вместо одного трехжильного на аналогичное сечение может быть обусловлено:

• Удобством транспортировки и монтажа (отдельные кабели легче).
• Возможностью резервирования и прокладки по разным трассам для повышения надежности.
• Меньшим радиусом изгиба каждого отдельного кабеля.
• Часто – более низкой суммарной стоимостью.

Недостаток – увеличение объема земляных работ и необходимость правильного взаимного расположения для компенсации магнитных полей.

Как правильно выбрать сечение 120 мм²? На что ориентироваться кроме тока нагрузки?

Выбор сечения является результатом комплексного расчета:

• По допустимому длительному току (I_доп): Расчетный ток линии должен быть меньше I_доп для выбранного способа прокладки с поправкой на температуру окружающей среды и количество кабелей в пучке.
• По потере напряжения: Особенно критично для длинных линий (свыше 100 м). Падение напряжения не должно превышать нормированных значений (например, 5% для силовых нагрузок).
• По термической стойкости к токам короткого замыкания (I_т): Сечение должно выдерживать ток КЗ за время его отключения защитой без недопустимого нагрева.
• По экономической плотности тока: Для объектов с большим количеством часов использования максимума нагрузки.

Каковы особенности заземления экранов/брони одножильных кабелей 6-10 кВ?

Это ключевой вопрос для безопасной эксплуатации. Существует три основные схемы:

• Одностороннее заземление: Экран заземляется только с одной стороны. Препятствует протеканию циркулирующих токов, но на противоположном конце возникает опасный потенциал при КЗ. Требует установки ограничителей перенапряжения (ОПН).
• Двустороннее заземление: Экран заземлен с двух сторон. Наиболее безопасна для персонала, но приводит к потерям на циркулирующие токи, что снижает пропускную способность линии.
• Поперечное соединение (cross-bonding): Применяется на длинных линиях, разбитых на три секции. Экранные оболочки перекрестно переключаются между фазами, что сводит к минимуму суммарный ток в экране. Сложна в реализации, требует специальных камер.

Выбор схемы регламентируется ПУЭ и проектной документацией.

Можно ли использовать алюминиевый кабель 120 мм² для реконструкции старых сетей, где была медь?

Да, но с соблюдением строгих условий:

• Необходим перерасчет защитной аппаратуры (автоматов, предохранителей) с учетом меньшего I_доп алюминиевого кабеля.
• Соединение медных и алюминиевых элементов должно производиться только через биметаллические (медно-алюминиевые) переходные клеммы или наконечники для предотвращения электрохимической коррозии.
• Требуется обеспечить больший радиус изгиба, если используется кабель с однопроволочной жилой.
• Необходимо проверить соответствие сечения по потере напряжения, так как удельное сопротивление алюминия выше.

Какие существуют методы контроля состояния проложенного кабеля 120 мм²?

Для диагностики используются:

• Измерение сопротивления изоляции мегаомметром (2500 В, 5000 В): Базовый тест перед включением и в процессе эксплуатации.
• Испытание повышенным выпрямленным напряжением: Для кабелей на напряжение 6-10 кВ – испытательное напряжение 60 кВ в течение 10 минут.
• Диагностика частичных разрядов (ЧР): Позволяет выявить микроскопические дефекты в изоляции на ранней стадии.
• Тепловизионный контроль: Выявление точек перегрева соединений (муфт, наконечников) под нагрузкой.
• Рефлектометрия (импульсный метод): Определение места обрыва жилы или повреждения изоляции.

В заключение, одножильный кабель сечением 120 мм² представляет собой сложное техническое изделие, правильный выбор, монтаж и эксплуатация которого требуют учета множества факторов: от электрофизических свойств материалов до специфики электромагнитных процессов в однофазных цепях. Соблюдение нормативных требований и применение корректных инженерных решений обеспечивают долговечность, надежность и безопасность кабельных линий любого напряжения.