Кабели силовые сечение 500 мм с бумажной изоляцией без брони
Кабели силовые сечением 500 мм² с бумажной пропитанной изоляцией без брони: конструкция, применение и технические аспекты
Силовые кабели с бумажной пропитанной изоляцией сечением 500 мм², не имеющие бронированного покрова, представляют собой классическое решение для передачи и распределения электроэнергии высокого и сверхвысокого напряжения. Несмотря на развитие полимерных изоляционных технологий, кабели с бумажно-масляной изоляцией сохраняют ключевые позиции в стационарных сетях благодаря исключительной электрической прочности, надежности и длительному сроку службы. Данная статья детально рассматривает конструктивные особенности, области применения, технические характеристики и правила эксплуатации кабелей марки СЦВ (с бумажной изоляцией, в свинцовой оболочке, без брони) и их аналогов на номинальное напряжение 6-110 кВ.
Конструкция кабеля на 500 мм² без брони
Конструкция кабеля является многослойной, каждый элемент выполняет строго определенную функцию. Основные компоненты, начиная от центра:
- Токопроводящая жила. Сечение 500 мм². Выполняется, как правило, из медной или алюминиевой проволоки многопроволочной скрутки круглой или секторной (сегментной) формы. Секторная форма позволяет оптимизировать использование пространства внутри оболочки, уменьшая общий диаметр кабеля. Для сечений 500 мм² жила часто имеет уплотненную конструкцию для повышения механической стабильности.
- Фазная бумажная изоляция. Наносится на жилу послойной спиральной обмоткой лентами из специальной кабельной бумаги, пропитанной вязким масло-канифольным составом. Толщина изоляции строго нормирована и зависит от класса напряжения (например, 10, 20, 28 мм для 10, 35 и 110 кВ соответственно). Бумажная изоляция обеспечивает высокую диэлектрическую прочность и стойкость к частичным разрядам.
- Поясная изоляция. После скрутки изолированных жил в сердечник (с заполнением межжильного пространства бумажными жгутами или прядей) на него также накладывается поясная изоляция из бумажных лент. Она выравнивает электрическое поле и является дополнительным барьером.
- Заполнители и экран. Для кабелей на напряжение 6 кВ и выше обязательно наличие экрана из электропроводящей бумаги или полупроводящей ленты поверх изолированной жилы. Он служит для выравнивания электрического поля и предотвращения возникновения тангенциальных напряжений. Металлический экран в виде медной ленты или проволок отсутствует в данной модификации (без брони).
- Герметичная оболочка. Выполняется из свинца или его сплавов (реже алюминия). Свинцовая оболочка (С) обеспечивает абсолютную герметичность, защищая бумажную изоляцию от увлажнения и потери пропиточного состава. Она также служит нулевым (заземляемым) экраном, отводящим емкостные токи.
- Защитные покровы. Поскольку кабель не имеет брони (Б), поверх свинцовой оболочки последовательно наносятся:
- Подушка (прослойка) из битумного состава, крепированной бумаги или ПЭТ ленты для защиты оболочки от коррозии и механических повреждений.
- Защитный покров (наружная оболочка) из поливинилхлоридного пластиката (В), полиэтилена (П) или аналогичных материалов. Он защищает от агрессивных сред, влаги и служит для идентификации (окрашивается).
- Стационарная прокладка внутри кабельных сооружений: туннелях, коллекторах, кабельных этажах и шахтах, где исключено прямое механическое воздействие.
- Прокладка в кабельных каналах (лотках) на территории промышленных предприятий, электростанций и подстанций.
- Прокладка по стенам и конструкциям в помещениях с неагрессивной средой.
- Герметичность. Категорически запрещено повреждение свинцовой оболочки. При перемотке и прокладке необходимо контролировать радиус изгиба.
- Сухость. Изоляция гигроскопична. Концы кабеля должны быть защищены герметизирующими концевыми заглушками (муфтами) до момента монтажа. Работы при повышенной влажности (дождь, снег, туман) не допускаются.
- Разделка концов. Требует аккуратной ступенчатой зачистки изоляции с последующей установкой кабельных муфт (соединительных или концевых). Для кабелей на 110 кВ процесс включает создание «воротника стекания» для управления электрическим полем.
- Пропиточный состав. При вертикальной или наклонной прокладке возможно стекание пропиточного состава. Для этого используют муфты с ограничителями стекания или применяют кабели с обедненно-пропитанной или газонаполненной изоляцией.
Пример полного обозначения: СЦВ 110 кВ 1х500/95 – кабель с бумажной изоляцией, пропитанной вязким составом, в свинцовой оболочке, с защитным покровом из ПВХ пластиката, на напряжение 110 кВ, с одной алюминиевой жилой сечением 500 мм².
Основные технические характеристики и параметры
Ключевые параметры регламентируются ГОСТ 18410-73 (кабели с бумажной изоляцией) и другими нормативными документами. Приведенные данные являются типовыми и могут уточняться в ТУ конкретного производителя.
| Параметр | Значение (для примера, 10 кВ) | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение, U0/U, кВ | 6/10 | U0 – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное |
| Максимально допустимая рабочая температура жилы, °C | 80 | Кратковременно до 90-100°C в аварийном режиме |
| Допустимый длительный ток нагрузки, А (для 1 кабеля в земле) | ~610-650 (Al) / ~755-800 (Cu) | Зависит от условий прокладки, температуры грунта, числа работающих кабелей |
| Сопротивление жилы постоянному току при 20°C, Ом/км, не более | 0.0601 (Al) / 0.0366 (Cu) | По ГОСТ 22483 |
| Индуктивное сопротивление, Ом/км | ~0.11 – 0.13 | Зависит от взаимного расположения фаз |
| Емкость, мкФ/км | ~0.3 – 0.5 | Выше, чем у кабелей с полимерной изоляцией |
| Радиус изгиба при монтаже | Не менее 25-30 наружных диаметров | Критично для сохранения целостности свинцовой оболочки и изоляции |
Область применения и ограничения
Кабели сечением 500 мм² без брони предназначены для передачи больших мощностей в сетях с изолированной или эффективно заземленной нейтралью. Основные сферы применения:
Важное ограничение: Отсутствие брони делает кабель уязвимым к механическим повреждениям (удары, вибрация, растяжение). Поэтому его запрещено прокладывать непосредственно в земле (траншеях) без дополнительной защиты (железобетонные лотки, кабельные блоки, трубы). Также не рекомендуется его применение в условиях с высокой вероятностью смещения грунтов, в сейсмически активных зонах, в местах с риском повреждения грызунами.
Прокладка, монтаж и соединение
Монтаж кабелей с бумажной изоляцией требует высокой квалификации персонала и соблюдения строгих правил:
Преимущества и недостатки по сравнению с кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ)
| Критерий | Кабель с бумажной изоляцией (без брони) | Кабель с изоляцией из СПЭ (например, ПвП) |
|---|---|---|
| Допустимая температура жилы | 80°C (длит.) | 90°C (длит.) |
| Стойкость к увлажнению | Низкая, требуется абсолютная герметичность | Высокая, гигроскопичность отсутствует |
| Монтаж при низких температурах | Ограничен (хрупкость оболочки и изоляции) | Более широкий диапазон (до -20°C) |
| Радиус изгиба | Большой (25-30D) | Меньший (15-20D) |
| Требования к монтажным муфтам | Высокие, необходима герметизация и защита от влаги | Проще, технология холодной или термоусаживаемой муфты |
| Эксплуатационные расходы | Требуется мониторинг давления/уровня масла (для некоторых типов) | Минимальные, практически необслуживаемый |
| Опыт эксплуатации | Более 100 лет, поведение в аварийных режимах хорошо изучено | Меньший, но достаточный для уверенного применения |
| Стоимость | Часто ниже на высокие напряжения (110 кВ и выше) | Выше на средние напряжения, но снижается |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Вопрос 1: Почему для кабеля 500 мм² без брони так критично отсутствие механических воздействий?
Свинцовая оболочка, обеспечивающая герметичность, обладает ограниченной механической прочностью и усталостной выносливостью. Удары, вибрация или растяжение могут привести к ее микротрещинам, разгерметизации, последующему увлажнению бумажной изоляции и пробою. Броня (стальные ленты или проволоки) как раз и предназначена для восприятия таких нагрузок.
Вопрос 2: Можно ли использовать такой кабель для прокладки в земле, если поместить его в трубу?
Да, это допустимый и часто применяемый способ. Пластиковая или асбоцементная труба, выступая в роли защитного футляра, предохраняет кабель от давления грунта, случайных повреждений при земляных работах и агрессивного воздействия почвы. При этом обязательно обеспечивают возможность замены кабеля и его охлаждения (например, засыпкой песком).
Вопрос 3: Как определяется необходимое сечение 500 мм² для конкретного объекта?
Сечение выбирается по допустимому длительному току нагрузки с учетом способа прокладки, температуры окружающей среды, количества параллельно работающих кабелей и экономической плотности тока. Для мощности порядка 10-12 МВт при напряжении 10 кВ сечение 500 мм² является типовым. Окончательный расчет ведется по ПУЭ (Правила устройства электроустановок) с проверкой на потерю напряжения и термическую стойкость при коротком замыкании.
Вопрос 4: Что означает маркировка «СЦВ» и как она расшифровывается?
Маркировка расшифровывается следующим образом: С – свинцовая оболочка, Ц – изоляция бумажная, пропитанная вязким нестекающим составом, В – защитный покров (наружная оболочка) из поливинилхлорида. Отсутствие буквы «Б» (броня) указывает на то, что кабель не имеет бронепокрова.
Вопрос 5: Каков типовой срок службы такого кабеля и от чего он зависит?
Номинальный срок службы составляет 30-40 лет. Фактический срок может превышать 50 лет при соблюдении условий: номинальный режим нагрузки, отсутствие перегрузок, сохранение герметичности оболочки, стабильность температуры окружающей среды, отсутствие вибраций и коррозии. Основные причины выхода из строя – увлажнение изоляции из-за повреждения оболочки и тепловое старение при систематических перегрузках.
Вопрос 6: Требуется ли для таких кабелей специальная система мониторинга?
Для ответственных линий на напряжение 35 кВ и выше рекомендуется мониторинг. Он может включать контроль температуры жилы с помощью распределенной волоконно-оптической системы (ДТС), мониторинг частичных разрядов для выявления дефектов изоляции на ранней стадии, а для кабелей с масляным подпиткой – контроль давления и уровня масла. Для линий 6-10 кВ часто ограничиваются периодическими измерениями сопротивления изоляции и тангенса угла диэлектрических потерь.
Заключение
Силовые кабели сечением 500 мм² с бумажной пропитанной изоляцией без брони остаются технически и экономически обоснованным решением для стационарной внутриплощадочной и внутриобъектной прокладки в сетях среднего и высокого напряжения. Их выбор оправдан при наличии квалифицированного персонала для монтажа и обслуживания, а также при работе в условиях, исключающих механические риски. Понимание конструктивных особенностей, строгое соблюдение правил монтажа и эксплуатации являются залогом многолетней и безотказной работы этих энергетических артерий.