Кабель ОСБ 3-х жильный на напряжение 20 кВ: конструкция, применение и технические характеристики

Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) марки ОСБ на напряжение 20 кВ представляет собой современное высокотехнологичное решение для строительства и модернизации кабельных линий электропередачи среднего класса напряжения. Трехжильная конструкция является наиболее распространенной для сетей 6-20 кВ, обеспечивая компактность, высокую надежность и долговечность. Данный тип кабеля полностью вытеснил бумажно-масляную изоляцию в новых проектах благодаря превосходным электрическим и эксплуатационным характеристикам.

Область применения и нормативная база

Кабель ОСБ 3х жильный 20 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Основные сферы применения:

• Кабельные линии в городских распределительных сетях (КЛ-20 кВ).
• Питающие линии от ГПП (главной понизительной подстанции) к цеховым ТП (трансформаторным подстанциям) на промышленных предприятиях.
• Вводы и распределительные сети в крупных жилых, коммерческих и административных комплексах.
• Кабельные вставки на ВЛ (воздушных линиях) для пересечения с инженерными сооружениями или в условиях стесненной городской застройки.
• Резервирующие и соединительные линии между подстанциями.

Кабель соответствует требованиям межгосударственного стандарта ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 1, 3 и 6 кВ» и более высоких классов напряжения, а также техническим условиям ведущих производителей. Для эксплуатации в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью кабель должен быть рассчитан на длительное воздействие линейного напряжения (т.е. 20/√3 ≈ 11.5 кВ на жилу).

Конструктивные элементы кабеля

Конструкция кабеля ОСБ 20 кВ является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки. Медная жила обладает более высокой проводимостью, механической прочностью и стойкостью к окислению, но имеет большую стоимость. Алюминиевая жила легче и дешевле, но требует большего сечения для обеспечения той же токовой нагрузки. Жила может быть секторной (для уменьшения общего диаметра кабеля) или круглой. Класс гибкости, как правило, 1 или 2 (однопроволочная или многопроволочная).

2. Внутренний полупроводящий экран (экран на жиле)

Представляет собой слой сшитого полиэтилена, модифицированного сажей или другими добавками для придания электропроводящих свойств. Его основная задача – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов, разрушающих основную изоляцию.

3. Изоляция из сшитого полиэтилена (СПЭ, XLPE)

Ключевой элемент кабеля. Процесс сшивки (образования поперечных молекулярных связей) превращает термопластичный полиэтилен в термореактивный материал. Это резко повышает его стойкость к тепловой деформации: допустимая температура длительной нагрузки увеличивается с 70°C (для ПВХ) до 90°C, а кратковременная перегрузка – до 130°C. СПЭ обладает высокими диэлектрическими характеристиками, механической прочностью и стойкостью к трекингу.

4. Внешний полупроводящий экран (экран на изоляции)

Аналогичен внутреннему экрану. Обеспечивает плавный переход электрического поля от диэлектрика (изоляции) к заземленному металлическому экрану, формируя цилиндрический конденсатор с равномерным распределением потенциала.

5. Металлический экран

Выполняет несколько критически важных функций: защита от внешних электромагнитных помех, замыкание тока однофазного замыкания на землю, обеспечение симметрии электрического поля вокруг каждой жилы. Выполняется в двух основных вариантах:

• Экран из медных проволок с медной лентой или без нее. Обладает гибкостью, часто используется для кабелей большого сечения.
• Экран из медных гофрированных лент (чаще одна или две). Обеспечивает герметичность, лучшую защиту от механических повреждений и влаги, но несколько менее гибок.

Сечение экрана нормируется и должно быть достаточным для пропускания тока КЗ в течение времени срабатывания защиты.

6. Поясная изоляция и оболочка

Поверх скрученных и экранированных жил накладывается поясная изоляция (обычно из ПЭТ-ленты или аналогичного материала), а затем – защитная оболочка. Материал оболочки:

• Поливинилхлорид (ПВХ): распространенный вариант, обладает нераспространяющей горение характеристикой, стойкостью к маслам и химикатам.
• Полиэтилен (ПЭ): высокая стойкость к влаге и агрессивным средам, но горюч.
• Мало дымный безгалогенный компаунд (LSZH, НГ-LS): обязательно применяется в метро, на объектах транспортной инфраструктуры, в общественных зданиях. При пожаре выделяет минимальное количество дыма и коррозионно-активных газов.

Основные технические характеристики и параметры

Электрические характеристики (типовые значения для кабеля 20 кВ)

Параметр	Значение / Диапазон	Примечание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	12/20 (24) кВ	U0 – напряжение жила-земля, U – между жилами, Um – макс. рабочее
Испытательное напряжение переменным током (5 мин.)	30 кВ (для новых линий)	Согласно ПУЭ, гл. 1.8
Испытательное напряжение постоянным током (после монтажа)	60 кВ	Согласно ПУЭ, гл. 1.8
Емкость на 1 км длины	~0.3 – 0.5 мкФ/км	Зависит от сечения, меньше, чем у маслонаполненных кабелей
Индуктивное сопротивление	~0.1 – 0.15 Ом/км	Зависит от взаимного расположения жил и сечения

Токовые нагрузки (пример для кабеля с медными жилами, проложенного в земле, температура грунта +25°C)

Сечение жилы, мм²	Длительно допустимый ток, А (одна цепь в траншее)	Ток короткого замыкания (1 сек), кА
3х50	215	5.3
3х95	320	10.0
3х150	405	15.8
3х240	520	25.3
3х400	670	42.2

Примечание: Точные значения определяются по ПУЭ 7 изд., гл. 1.3, с учетом всех поправочных коэффициентов (на температуру грунта, количество цепей, тепловое сопротивление грунта и др.).

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж кабеля ОСБ 20 кВ требует соблюдения специфических правил, обусловленных наличием экранов и свойствами СПЭ.

• Радиус изгиба: Минимально допустимый радиус изгиба при монтаже составляет 15-20 наружных диаметров кабеля для одножильных и 12-15 для многожильных конструкций. Нарушение ведет к механическому напряжению в изоляции и экранах.
• Термоусаживаемые муфты и концевые заделки: Для соединения и оконцевания применяются специальные муфты, обеспечивающие восстановление электрической однородности поля (путем установки внутренних и внешних полупроводящих слоев), герметичность и механическую прочность. Качество монтажа муфт – ключевой фактор надежности линии.
• Заземление экранов: Металлические экраны всех трех жил должны быть надежно заземлены с двух концов кабельной линии. В протяженных линиях (обычно более 1-2 км) для снижения токов в экране может применяться поперечное соединение (cross-bonding).
• Защита от влаги: Несмотря на герметичность конструкции, при повреждении оболочки влага может мигрировать по полупроводящим экранам. Поэтому торцы кабеля при хранении и монтаже должны быть защищены герметизирующими заглушками.
• Диагностика: Рекомендуется проводить периодические измерения сопротивления изоляции и тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ), а также диагностику частичных разрядов для оценки состояния изоляции.

Сравнение с кабелями других типов (маслонаполненными, с ПВХ изоляцией)

Параметр	Кабель ОСБ (СПЭ)	Кабель с бумажно-масляной изоляцией	Кабель с изоляцией из ПВХ (на низкое напряжение)
Макс. рабочая температура жилы	90°C	80°C	70°C
Токовая нагрузка	Высокая	Средняя	Низкая
Требования к монтажу	Строгие к радиусам изгиба	Очень строгие (риск осушения), нужны масляные барьеры	Простые
Обслуживание	Практически не требуется	Требуется контроль давления/уровня масла	Не требуется
Пожароопасность	Не распространяет горение (при соответствующей оболочке)	Высокая (наличие масла)	Может распространять горение, выделяет много дыма и HCl
Экологичность	Высокая	Низкая (риск утечки масла)	Низкая (при горении)

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кабель ОСБ от АСБ?

Кабель АСБ – это кабель с бумажно-масляной пропиткой, в алюминиевой оболочке, с броней. Его изоляция принципиально иная (пропитанная бумага), что требует сложной технологии монтажа муфт, контроля уровня масла и связано с риском пожара. Кабель ОСБ имеет изоляцию из сшитого полиэтилена, не содержит масла, легче, проще в монтаже и существенно превосходит АСБ по всем эксплуатационным параметрам, кроме, возможно, стойкости к внешним механическим воздействиям (что компенсируется бронированными модификациями ОСБ – ОСБк).

Как расшифровать маркировку ОСБ 3х150/25-20 кВ?

• О – Однорядная оплетка экрана (устаревшее обозначение, сейчас часто опускается).
• С – Изоляция из сшитого полиэтилена.
• Б – Броня из стальных оцинкованных лент (если буква отсутствует – кабель небронированный).
• 3х150 – Три жилы сечением по 150 мм² каждая.
• /25 – Сечение нулевой жилы (нейтрали) 25 мм² (присутствует в 4-жильных кабелях на 0.4 кВ, для кабеля 20 кВ это обозначение некорректно, так как четвертая жила обычно отсутствует).
• 20 кВ – Номинальное напряжение между жилами.

Обязательно ли использовать концевые муфты на кабеле ОСБ 20 кВ?

Да, абсолютно обязательно. Концевая заделка (КВК) выполняет критически важные функции: восстанавливает равномерность электрического поля на конце кабеля, обеспечивает переход от кабельной изоляции к воздушной (или изоляции оборудования), защищает торец кабеля от влаги и загрязнений, обеспечивает безопасный вывод заземленного экрана. Работа без муфты приведет к пробою и аварии.

Какой минимальный радиус изгиба для кабеля ОСБ 20 кВ сечением 3х240?

Минимальный радиус изгиба нормируется ГОСТ и ТУ. Для трехжильных бронированных кабелей с секторными жилами он обычно составляет 15 диаметров кабеля. Например, если внешний диаметр кабеля ОСБ 3х240 составляет примерно 80 мм, то минимальный радиус изгиба будет 15

• 80 мм = 1200 мм (1.2 метра). Для небронированных кабелей радиус может быть меньше (около 12 диаметров). Точное значение необходимо уточнять в паспорте на конкретный кабель.

Можно ли прокладывать кабель ОСБ 20 кВ в воздухе (по эстакадам, в помещении)?

Да, можно. Для этого необходимо выбрать кабель с соответствующей оболочкой, стойкой к ультрафиолетовому излучению (обычно это полиэтиленовая оболочка черного цвета). При прокладке на открытом солнце необходимо вводить поправочный коэффициент на токовую нагрузку, так как нагрев от солнечной радиации снижает допустимый ток. В помещениях следует использовать кабели с оболочкой из ПВХ или LSZH, не распространяющей горение.

Как правильно выбрать сечение кабеля ОСБ 20 кВ?

Выбор сечения проводится в следующем порядке:

1. По длительно допустимому току нагрузки (с учетом всех поправочных коэффициентов на условия прокладки).
2. По экономической плотности тока (для сетей с большим числом часов использования максимума нагрузки).
3. По допустимой потере напряжения (ΔU%).
4. По термической стойкости к токам короткого замыкания (проверка, что кабель не разрушится за время срабатывания защиты).

Окончательное сечение принимается по наибольшему значению, полученному в результате этих расчетов. Рекомендуется привлекать для проектирования квалифицированных специалистов.

Заключение

Трехжильный кабель ОСБ на напряжение 20 кВ является стандартом де-факто для современных распределительных сетей среднего напряжения. Его преимущества – высокая надежность, значительная пропускная способность, минимальные эксплуатационные расходы и долгий срок службы (более 30 лет) – полностью оправдывают инвестиции. Успешное применение кабеля напрямую зависит от правильного выбора конструкции (бронирование, материал оболочки), точного расчета сечения, строгого соблюдения технологий монтажа и качественного выполнения соединительных и концевых муфт. Постоянное развитие технологии СПЭ и аксессуаров для него позволяет создавать все более устойчивые и интеллектуальные кабельные системы электроснабжения.