Кабели для прокладки в земле
Кабели для прокладки в земле: конструкция, типы, нормы выбора и монтажа
Прокладка кабельных линий в земле (траншейный способ) является распространенным методом электроснабжения, сочетающим относительно низкую стоимость, высокую надежность и защищенность от внешних воздействий по сравнению с воздушными линиями. Однако подземная среда предъявляет специфические требования к конструкции кабеля, его изоляционным и защитным материалам. Основными факторами воздействия являются механическое давление грунта, наличие грунтовых вод, химическая активность почвы, коррозионные процессы, деятельность грызунов и риск повреждения при земляных работах.
Конструктивные особенности кабелей для прокладки в земле
Кабель для подземной прокладки представляет собой сложную многослойную конструкцию, каждый элемент которой выполняет защитную функцию.
- Токопроводящая жила: Изготавливается из меди или алюминия. Медные жилы обладают более высокой проводимостью, стойкостью к коррозии и гибкостью. Алюминиевые – легче и дешевле, но требуют большего сечения для той же токовой нагрузки и склонны к образованию оксидной пленки в местах контакта.
- Фазная изоляция: Основной слой, обеспечивающий электрическую прочность. В современных кабелях применяются сшитый полиэтилен (XLPE) или поливинилхлоридный пластикат (ПВХ). XLPE имеет более высокие температурные пределы (до 90°C в длительном режиме), лучшую стойкость к токам короткого замыкания и влаге.
- Поясная изоляция: Общий слой поверх изолированных жил для придания круглой формы и дополнительной электрической защиты.
- Экран по жилам (для кабелей на напряжение от 6 кВ): Изготавливается из электропроводящего материала (полупроводящий сшитый полиэтилен, электропроводящая лента) и предназначен для выравнивания электрического поля вокруг жилы и устранения поверхностных разрядов.
- Металлическая оболочка/броня: Критически важный элемент для прокладки в земле. Защищает от механических повреждений, воздействия грызунов и является барьером для влаги. Выполняется из гофрированной стальной ленты (ГСЛ), гладких или гофрированных стальных оцинкованных лент (ДСП – две стальные ленты), алюминиевых или свинцовых сплавов.
- Защитный шланг (наружная оболочка): Внешний полимерный слой, защищающий металлическую броню от коррозии и химического воздействия грунта. Материал – поливинилхлоридный пластикат (ПВХ) или полиэтилен (PE). Полиэтилен (особенно PE-HD) обладает более высокой стойкостью к истиранию и агрессивным средам.
- ВБШв (с алюминиевыми жилами) / ВБШвнг(А)-LS: Кабель с медными жилами, изоляцией и оболочкой из ПВХ пластиката, броней из двух стальных оцинкованных лент и защитным шлангом из ПВХ. Буквы «нг(A)-LS» обозначают пониженную пожарную опасность (не распространяющий горение, с низким дымовыделением и газовыделением). Широко применяется для вводов в здания, распределительных сетей.
- ПвБШв: Аналог ВБШв, но с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE), что повышает его допустимую температуру эксплуатации и стойкость к токам КЗ.
- АВБбШв / АВБбШвнг: Кабель с алюминиевыми жилами, броней из двух стальных оцинкованных лент, защитным шлангом из ПВХ. Более экономичное решение для магистральных линий при условии соблюдения требований к алюминиевым жилам.
- ПвП / ПвПа: Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, с экраном по жилам, броней из алюминиевых сплавов (гладкой или гофрированной) и полиэтиленовой оболочкой. Алюминиевая броня обеспечивает защиту от механических повреждений и служит экраном для электромагнитного поля. Не подвержена коррозии.
- ПвБбШп / ПвБбШв: Кабель с изоляцией XLPE, броней из двух стальных оцинкованных лент и полиэтиленовой (ПвБбШп) или ПВХ (ПвБбШв) оболочкой. Классическое решение для сетей среднего напряжения.
- АПвБбШп / АПвБбШв: Аналоги предыдущего типа, но с алюминиевыми токопроводящими жилами.
- Подготовка трассы: Глубина прокладки должна быть не менее 0,7 м для линий до 20 кВ и 1,0 м для линий 35 кВ. В местах пересечения с дорогами и коммуникациями глубина увеличивается до 1,0-1,2 м. Дно траншеи очищается от камней, строительного мусора и выравнивается. Рекомендуется подсыпка песчаной подушки толщиной 100 мм.
- Укладка кабеля: Кабель укладывается «змейкой» без натяжения, с запасом 1-2% для компенсации температурных деформаций и смещений грунта. Радиус изгиба нормируется ПУЭ и зависит от конструкции кабеля (например, не менее 15-25 наружных диаметров для бронированных кабелей на напряжение до 35 кВ).
- Защита кабеля: Поверх уложенного кабеля насыпается слой мягкого грунта или песка (толщиной 100 мм) без камней. Далее укладывается сигнально-защитная лента или кирпич/бетонные плиты для защиты от механических повреждений при последующих раскопках. После этого траншея засыпается грунтом с послойным уплотнением.
- Маркировка и документация: На поворотах трассы и через каждые 100 м на прямых участках устанавливаются контрольные и предупреждающие знаки. Составляется исполнительная схема прокладки с привязкой к постоянным ориентирам.
- Соединение и оконцевание: Для соединения секций кабеля используются кабельные муфты (соединительные, стопорные), соответствующие типу кабеля и условиям эксплуатации. Места вводов в здания оборудуются концевыми муфтами или заделками.
Основные типы кабелей для подземной прокладки
Выбор конкретной марки кабеля определяется уровнем напряжения, условиями прокладки и экономическими факторами.
Кабели на напряжение до 1 кВ
Кабели на напряжение 6-35 кВ
Ключевые критерии выбора кабеля для прокладки в земле
Выбор осуществляется на основе нормативной документации (ПУЭ 7 изд., ГОСТ 31996-2012, СТО 56947007-29.180.01.111-2012) и анализа условий трассы.
| Тип брони | Преимущества | Недостатки | Типичное применение |
|---|---|---|---|
| Две стальные оцинкованные ленты (Бб) | Высокая механическая прочность на сжатие и растяжение, относительно низкая стоимость. | Подверженность коррозии при повреждении внешней оболочки, больший вес и радиус изгиба. | Универсальное решение для большинства грунтов, кроме сильноагрессивных. |
| Гофрированная стальная лента (Бл, ГСЛ) | Гибкость, лучшее сопротивление растяжению, меньший радиус изгиба. | Меньшая стойкость к точечным ударам по сравнению с ДСП. | Трассы со сложным рельефом, необходимость частых изгибов. |
| Гофрированная алюминиевая/свинцовая оболочка (П, С) | Абсолютная влагонепроницаемость, стойкость к коррозии, выполняет функцию экрана. | Высокая стоимость, меньшая механическая прочность по сравнению со сталью, склонность алюминия к электрохимической коррозии. | Трассы с высоким уровнем грунтовых вод, агрессивными и блуждающими токами, сыпучими грунтами. |
Сечение жил выбирается по допустимому длительному току нагрузки с учетом способа прокладки и условий охлаждения, а также по потере напряжения. Для подземной прокладки в обычных грунтах используются поправочные коэффициенты (как правило, близкие к 1).
Уровень напряжения и тип изоляции определяются проектом. Изоляция XLPE предпочтительнее для линий, где важны высокая нагрузочная способность и надежность.
Агрессивность грунта влияет на выбор материала наружной оболочки. В кислых, щелочных, солончаковых грунтах, а также в местах с наличием блуждающих токов рекомендуется применять кабели с полиэтиленовой оболочкой (шланг П) повышенной стойкости.
Требования к прокладке и монтажу
Правильный монтаж не менее важен, чем выбор кабеля. Основные этапы и требования:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Можно ли прокладывать в земле кабель ВВГ или NYY без брони?
Нет, категорически не рекомендуется. Кабели без броневой защиты (такие как ВВГ, NYY, СИП) не предназначены для прямой прокладки в земле согласно ПУЭ. Они не имеют защиты от механических повреждений лопатой, грунтовыми подвижками, грызунами. Их допускается прокладывать только в трубах ПНД или асбестоцементных, что значительно удорожает проект и не является надежным долгосрочным решением.
Что лучше для прокладки в земле: кабель с алюминиевой или стальной броней?
Выбор зависит от условий. Стальная броня (Бб, Бл) обеспечивает максимальную механическую защиту и экономична. Алюминиевая броня/оболочка (П) обеспечивает герметичность и защиту от коррозии, а также выполняет функцию экрана, но менее стойка к ударным нагрузкам и дороже. В стандартных грунтах чаще применяют стальную броню с антикоррозионным шлангом. В условиях высокой коррозионной активности и влажности предпочтительна алюминиевая оболочка.
Какой кабель выбрать для прокладки под дорогой?
Для прокладки под дорогами с интенсивным движением, особенно под магистралями, рекомендуется увеличить глубину прокладки до 1,25 м и использовать кабель с усиленной броней (например, с гофрированной стальной лентой или двумя стальными лентами). Обязательна укладка в асбестоцементные или двустенные полиэтиленовые трубы (ПНД) высокого давления на всем участке пересечения. Над кабелем укладывается защитная плита или кирпичный настил.
Нужно ли использовать геотекстиль или трубы ПНД при прокладке кабеля в земле?
Использование труб ПНД не является обязательным для бронированных кабелей, но служит дополнительной защитой от повреждений и облегчает возможную замену кабеля в будущем. Геотекстиль применяется как разделительный и защитный слой над и под песчаной подушкой, чтобы предотвратить заиливание песка и прорастание корней. Это повышает долговечность кабельной линии.
Как определить необходимое сечение жил кабеля для подземной прокладки?
Сечение определяется расчетом по двум основным критериям: по допустимому длительному току нагрузки (с учетом поправочных коэффициентов на группировку, температуру грунта) и по потере напряжения. Исходными данными являются полная расчетная мощность нагрузки, длина линии, напряжение, тип изоляции и способ прокладки. Расчеты должны выполняться в соответствии с ПУЭ гл. 1.3.
Что делать, если трасса проходит через участки с разной агрессивностью грунта?
В этом случае рекомендуется либо выбрать кабель с оболочкой, стойкой к наиболее агрессивной среде на всей трассе (чаще всего это полиэтилен PE), либо на отдельных участках прокладывать кабель в герметичных трубах (ПНД) с заделкой торцов. Необходимо обеспечить непрерывность броневой защиты и экрана по всей длине линии.
Заключение
Правильный выбор и монтаж кабеля для прокладки в земле – комплексная инженерная задача, требующая учета множества факторов: электрических параметров, механических и химических воздействий грунта, долговечности и экономической целесообразности. Приоритет должен отдаваться надежности и соответствию нормативным требованиям. Использование современных материалов (XLPE, гофрированные металлические оболочки) в сочетании с качественным монтажом и защитными мероприятиями (подушка, сигнальная лента, трубы) обеспечивает бесперебойную работу кабельной линии на протяжении всего срока службы, который для правильно подобранного и проложенного кабеля составляет 30 и более лет.