Кабели силовые медные с изоляцией из ПВХ

Кабели силовые медные с изоляцией из ПВХ: конструкция, стандарты, применение и выбор

Силовые кабели с медными жилами и изоляцией из поливинилхлорида (ПВХ) представляют собой массово применяемый класс кабельной продукции, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Их доминирующее положение на рынке обусловлено оптимальным сочетанием электротехнических характеристик, механической прочности, стойкости к внешним воздействиям и экономической эффективности для широкого спектра задач.

Конструкция и материалы

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию. Классическая компоновка соответствует требованиям ГОСТ 31996-2012 и международных стандартов.

• Токопроводящая жила: Изготавливается из электротехнической меди (марки М1 по ГОСТ 859-2001) высокой степени чистоты, что обеспечивает низкое удельное электрическое сопротивление. Жилы могут быть однопроволочными (монолитными) для сечений, как правило, до 16 мм², и многопроволочными (гибкими или повышенной гибкости) для больших сечений или применений, где важна гибкость. Класс гибкости регламентирован стандартами: для стационарной прокладки обычно используют класс 1 или 2.
• Изоляция жил: Выполняется из композиции поливинилхлорида (ПВХ). Состав пластиката строго нормирован: базовый полимер, пластификаторы (для придания эластичности), стабилизаторы (преимущественно свинцовые или бессвинцовые, для термостабилизации), наполнители и пигменты. Цветовая маркировка изоляции жил соответствует стандартам: для жил заземления – желто-зеленый; для нулевой – голубой или синий; для фазных – коричневый, черный, серый и др. Толщина изоляции нормирована в зависимости от номинального напряжения и сечения жилы.
• Поясная изоляция: В многожильных кабелях поверх скрученных изолированных жил может накладываться слой изоляционной ленты или экструдированный слой ПВХ, который фиксирует конструкцию и служит основой для последующих слоев.
• Экран (при наличии): В кабелях на напряжение 6 кВ и выше, а также в кабелях для сетей с заземленной нейтралью на 0,66/1 кВ, применяется экран из электропроводящего ПВХ или полупроводящей бумаги/пленки, поверх которого наложена медная оплетка или лента. Экран выравнивает электрическое поле вокруг жилы, предотвращает поверхностные разряды и защищает от внешних электромагнитных помех.
• Оболочка: Наружный защитный слой из ПВХ-пластиката. Состав оболочки отличается от состава изоляции: он содержит большее количество стабилизаторов и наполнителей для повышения механической прочности, стойкости к истиранию, ударным нагрузкам, солнечному излучению (УФ-стабилизаторы), агрессивным средам (маслобензостойкость) и распространению пламени. Цвет оболочки – обычно черный или серый. Для кабелей, не распространяющих горение, используются специальные безгалогенные или малодымные композиции (ПВХ-П).

Ключевые характеристики и классификация

Силовые медные кабели с ПВХ изоляцией классифицируются по ряду параметров, которые определяют область их применения.

По номинальному напряжению:

• Напряжение 0,66 кВ: Кабели для сетей до 1000 В (например, ВВГ, ВВГнг). Рабочее напряжение: 660 В переменного тока частотой 50 Гц.
• Напряжение 1 кВ (0,66/1 кВ): Наиболее распространенная группа. Используются в сетях до 1000 В, но с улучшенными характеристиками. Обозначаются как, например, ВВГ 0,66/1 кВ.
• Напряжение 6, 10, 20, 35 кВ: Кабели для распределительных сетей среднего напряжения (например, ВВГЭ, ВВГЭнг). Требуют наличия экрана.

По количеству и сечению жил:

• Одножильные, двухжильные, трехжильные, четырехжильные (3 фазы + нейтраль), пятижильные (3 фазы + нейтраль + земля).
• Сечение жил: от 1.5 мм² до 1000 мм² и более, стандартизировано по рядам предпочтительных чисел.

По пожарной безопасности (ГОСТ 31565-2012, ГОСТ R IEC 60332-3):

• нг(A)-LS, нг(B)-LS, нг(C)-LS, нг(D)-LS: Не распространяющие горение при групповой прокладке с индексом пожарной опасности (A-D) и с пониженным дымо- и газовыделением (Low Smoke).
• нг(A)-HF, нг(B)-HF и т.д.: Не распространяющие горение и безгалогенные (Halogen Free). При горении не выделяют коррозионно-активные газы.
• нг-FRLS, нг-FRHF: Огнестойкие кабели, сохраняющие работоспособность в условиях пожара в течение заданного времени (60, 90, 120, 180 мин).

Области применения и условия эксплуатации

Кабели данного типа предназначены для стационарной прокладки в электрических сетях на переменное напряжение до 35 кВ включительно частотой 50 Гц.

• Прокладка в кабельных каналах, лотках, коробах: Основной способ монтажа внутри зданий и сооружений. Для групповой прокладки обязательны исполнения «нг» (не распространяющие горение).
• Прокладка в земле (траншеях): Допускается, но требует дополнительной защиты (брони) или прокладки в трубах, так как ПВХ оболочка не обладает высокой стойкостью к механическим повреждениям от грунта и грызунов. Чаще для этих целей используют бронированные кабели (ВБбШв).
• Прокладка на воздухе: Возможна при условии защиты от прямого солнечного излучения (УФ-стабилизированная оболочка) или прокладки в гофротрубах, кабель-каналах.

Температурный режим: Длительно допустимая температура нагрева жил +70°C. При коротком замыкании (время до 5 сек) температура не должна превышать +160°C для кабелей до 3 кВ и +140°C для кабелей 6 кВ и выше. Минимальная температура монтажа без предварительного прогрева: -15°C. Рабочая температура окружающей среды: от -50°C до +50°C.

Сравнительная таблица основных марок кабелей

Марка кабеля	Расшифровка	Ключевые особенности	Типовое применение
ВВГ	Винил-Винил-Голый (ПВХ изоляция, ПВХ оболочка, без брони)	Базовый кабель для сухих и влажных помещений. Одиночная прокладка.	Промышленные сети, распределительные щиты, монтаж в кабельных каналах (одиночно).
ВВГнг(A)-LS	ВВГ не распространяющий горение, категория A, с пониженным дымовыделением	Не поддерживает горение при групповой прокладке. Меньше дыма при пожаре.	Групповая прокладка в офисах, жилых зданиях, общественных местах, метро, аэропортах.
ВВГЭ	ВВГ с экраном (медная оплетка или лента)	Экран защищает от внешних ЭМ помех и предотвращает утечку поля наружу.	Питание чувствительного оборудования, сети с заземленной нейтралью, сети 6-35 кВ.
ПвВГ	С изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) и оболочкой из ПВХ	Более высокая допустимая температура жилы (+90°C), стойкость к токам КЗ.	Современная альтернатива ВВГ для сетей 0,66-35 кВ с повышенными требованиями.
ВБбШв	Бронированный кабель (стальные ленты) с ПВХ изоляцией и шлангом из ПВХ	Высокая механическая защита от грызунов, растяжения, ударов.	Прокладка в земле (траншеях), в местах с повышенным риском механических повреждений.

Расчет и выбор сечения жил

Выбор сечения медной жилы является критически важным этапом проектирования. Он производится на основе трех основных критериев:

1. По допустимому длительному току (нагреву): Ток, который кабель может проводить длительно без превышения температуры жилы +70°C. Зависит от способа прокладки (в воздухе, в земле, количество кабелей в пучке), температуры окружающей среды и материала изоляции. Данные приведены в ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок), глава 1.3.
2. По допустимой потере напряжения: Падение напряжения на конце линии не должно превышать установленных норм (например, 5% для силовых нагрузок). Особенно важно для длинных кабельных линий.
3. По термической стойкости к токам короткого замыкания (КЗ): Проверяется, что выделяемая при КЗ тепловая энергия не приведет к перегреву жилы выше допустимой +160°C. Определяется минимально допустимым сечением.
4. По экономической плотности тока: Применяется для выбора сечения линий с большим числом часов использования максимума нагрузки (промышленные предприятия).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между ВВГ и ВВГнг?

Кабель ВВГнг (не распространяющий горение) изготовлен из ПВХ-пластиката с добавлением огнегасящих наполнителей (чаще всего гидроксид алюминия или магния). При воздействии пламени эти добавки выделяют негорючие газы и/или образуют теплоизолирующий слой, препятствующий распространению огня. Обычный ВВГ не имеет таких добавок и может поддерживать горение при групповой прокладке. Согласно современным нормам ПУЭ и СП, для внутренней групповой прокладки разрешены только кабели с индексом «нг».

Можно ли прокладывать кабель ВВГнг-LS на улице под открытым солнцем?

Не рекомендуется для длительной эксплуатации. Стандартная оболочка из ПВХ, даже в исполнении «нг-LS», подвержена деградации под действием ультрафиолетового излучения: теряет эластичность, покрывается микротрещинами, что приводит к ухудшению механических и защитных свойств. Для открытой прокладки на улице следует использовать кабели с обозначением «У» (усиленная УФ-стойкая оболочка) или прокладывать их в защитных коробах, гофротрубах.

Что означает маркировка 0,66/1 кВ?

Это номинальное напряжение кабеля. Первое значение (0,66 кВ) – это напряжение между жилой и землей (фазное напряжение). Второе значение (1 кВ) – это напряжение между любыми двумя жилами (линейное напряжение). Таким образом, кабель рассчитан для работы в сети с линейным напряжением до 1000 В переменного тока частотой 50 Гц. Это универсальное и наиболее распространенное исполнение.

Почему для больших сечений используют многопроволочные жилы?

Многопроволочная (гибкая) жила, состоящая из множества тонких проволок, обладает значительно большей гибкостью по сравнению с монолитной жилой того же сечения. Это упрощает процесс монтажа: прокладку по трассе с поворотами, заведение в клеммные отсеки шкафов и щитов (хотя для фиксации в винтовых клеммах часто требуется опрессовка наконечниками). Кроме того, гибкая жила менее подвержена усталостным разрушениям при вибрациях.

Как правильно выбрать между кабелем с ПВХ изоляцией и кабелем с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ)?

Выбор зависит от технико-экономических требований проекта. Кабели с ПВХ изоляцией (ВВГ и аналоги) имеют более низкую стоимость, проверены десятилетиями эксплуатации, но обладают ограничением по температуре (+70°C) и несколько худшими диэлектрическими потерями. Кабели с изоляцией из СПЭ (например, ПвВГ, ПвВГЭ) допускают нагрев жилы до +90°C, что позволяет пропускать больший ток при том же сечении, имеют более высокую стойкость к токам КЗ и влаге, меньшие диэлектрические потери. Они предпочтительны для ответственных объектов, сетей среднего напряжения и при необходимости минимизировать сечение. Однако их стоимость выше.

Что важнее при выборе: сечение жилы или марка кабеля?

Оба параметра критичны, но отвечают за разные аспекты. Сечение жилы определяет электрическую пропускную способность кабеля (токовую нагрузку, потерю напряжения). Марка кабеля (ВВГ, ВВГнг-LS, ВВГЭ и т.д.) определяет его конструктивные и защитные свойства: стойкость к огню, наличие экрана, брони, стойкость к внешним воздействиям. Сначала расчетным путем определяют необходимое сечение, а затем, исходя из условий прокладки и эксплуатации (помещение, земля, групповой монтаж, наличие помех), выбирают соответствующую марку кабеля с этим сечением.

Заключение

Силовые медные кабели с ПВХ изоляцией остаются фундаментальным элементом современных электрических сетей низкого и среднего напряжения. Их эволюция в сторону повышения пожарной безопасности (исполнения «нг», «HF», «LS») и совершенствования материалов позволяет соответствовать самым строгим требованиям стандартов и нормативов. Грамотный выбор марки и сечения кабеля на основе расчета электрических нагрузок, условий прокладки и эксплуатации является залогом надежной, долговечной и безопасной работы энергетической системы любого объекта.