Кабели силовые 1 кВ с бумажной изоляцией бронированные: конструкция, применение и технические аспекты
Силовые кабели на напряжение до 1 кВ с бумажной пропитанной изоляцией и броней представляют собой классическое, проверенное временем решение для стационарной прокладки в грунте, кабельных сооружениях, туннелях, шахтах и других условиях, требующих повышенной механической защиты. Несмотря на активное развитие полимерных изоляционных материалов, данные кабели сохраняют свою актуальность в ряде ответственных применений благодаря высокой электрической прочности, надежности и длительному сроку службы при соблюдении условий эксплуатации.
Конструктивные элементы кабеля
Конструкция бронированного кабеля с бумажной изоляцией на 1 кВ является многослойной и включает в себя несколько обязательных элементов, каждый из которых выполняет строго определенную функцию.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия или меди. Жилы могут быть однопроволочными (секторной или круглой формы) для сечений до определенного значения (обычно до 16-25 мм²) и многопроволочными (круглой или секторной формы) для больших сечений. Секторная форма жил позволяет оптимально заполнять внутреннее пространство кабеля, уменьшая его общий диаметр и расход материалов.
2. Фазная бумажная изоляция
Каждая токопроводящая жила изолируется несколькими слоями кабельной бумаги, наложенными в виде спиральной обмотки. Бумага пропитывается вязким маслоканифольным или синтетическим (например, полиизобутиленовым) составом. Пропитка обеспечивает высокую электрическую прочность, заполняет воздушные промежутки между слоями бумаги и отводит тепло от жилы. Толщина изоляции нормирована и зависит от номинального напряжения.
3. Поясная изоляция
Поверх скрученных изолированных фазных жил (изолированного сердечника) также накладывается поясная изоляция из бумажных лент. Ее функция – дополнительное выравнивание электрического поля и защита фазной изоляции от повреждения при наложении последующих элементов.
4. Оболочка
Изолированный сердечник защищается герметичной оболочкой, предотвращающей вытекание пропиточного состава и попадание влаги внутрь кабеля. Материал оболочки:
- Свинцовая (С) – традиционный материал, обеспечивающий абсолютную герметичность, гибкость и стойкость к коррозии в ряде сред. Недостаток – чувствительность к вибрациям и усталостным нагрузкам.
- Алюминиевая (А) – более прочная механически, легче свинцовой, лучше выдерживает внутреннее давление пропиточного состава при нагреве. Требует защиты от электрохимической коррозии.
- Подстилающий (подушечный) слой – из битума и крепированной бумаги или полимерных материалов. Защищает металлическую оболочку от коррозии и повреждения лентами или проволоками брони.
- Броневые покровы:
- Две стальные ленты (Бл), наложенные с зазором внахлест. Применяется при отсутствии значительных растягивающих усилий.
- Плоские или круглые стальные оцинкованные проволоки (Бн). Применяется в условиях, где возможны растягивающие нагрузки (например, на крутых склонах).
- Наружный защитный покров (шланг) – накладывается поверх брони для защиты стальных элементов от коррозии. Выполняется из волокнистых материалов (пропитанная кабельная пряжа, стеклопряжа) с наружным джутовым или аналогичным покрытием, либо из поливинилхлоридного пластиката (В).
- СБ – свинцовая оболочка, броня из двух стальных лент, наружный покров для защиты от коррозии.
- СБл – свинцовая оболочка, броня из двух стальных лент, без наружного покрова («голый»). Для прокладки в сухих помещениях, где нет коррозионной опасности.
- СБн – свинцовая оболочка, броня из стальных оцинкованных проволок, наружный покров.
- АБ – алюминиевая оболочка, броня из двух стальных лент, наружный покров.
- АБл – алюминиевая оболочка, броня из двух стальных лент, без наружного покрова.
- АБн – алюминиевая оболочка, броня из стальных оцинкованных проволок, наружный покров.
- ААБл – алюминиевая жила, алюминиевая оболочка, броня из стальных лент, без наружного покрова.
- ЦААБл – то же, что ААБл, но с пропиткой изоляции нестекающим составом, допускающим большую разность уровней прокладки.
- Магистральные линии в кабельных туннелях, коллекторах и по эстакадам.
- Прокладка непосредственно в земле (траншеях) при условии отсутствия блуждающих токов и коррозионной активности грунта, достаточной для разрушения брони и оболочки.
- Вводы на территории промышленных предприятий, шахт, рудников.
- Участки с повышенными требованиями к пожарной безопасности (при использовании негорючей наружной оболочки).
- Герметичность: Концы кабеля должны быть защищены от проникновения влаги в течение всего периода монтажа. При разделке используется термическая обработка для оплавления пропиточного состава и создания барьера.
- Радиус изгиба: Минимально допустимый радиус изгиба при прокладке нормируется и составляет не менее 25 наружных диаметров для многожильных кабелей в алюминиевой оболочке и 15 диаметров – в свинцовой.
- Температурный режим: Монтаж без предварительного подогрева разрешен при температуре воздуха не ниже 0°C. При более низких температурах кабель необходимо подогревать, чтобы избежать повреждения изоляции при изгибах.
- Концевые и соединительные муфты: Для монтажа применяются специальные свинцовые или эпоксидные муфты, обеспечивающие герметизацию, восстановление изоляции и электрического поля. Качество монтажа муфт является критически важным для надежности всей линии.
- Заземление брони: Броневые покровы должны быть заземлены с двух сторон кабельной линии для обеспечения электробезопасности и защиты от наведенных напряжений.
- Высокая электрическая прочность и стабильность параметров изоляции в течение длительного срока службы (40 лет и более).
- Отличная стойкость к тепловым перегрузкам благодаря высокой температурной стабильности бумажно-масляной изоляции.
- Хорошая теплоотдача, способствующая большей пропускной способности по сравнению с некоторыми полимерными кабелями того же сечения.
- Наличие герметичной металлической оболочки, исключающей продольное распространение влаги и обеспечивающей защиту от внешних воздействий.
- Большая масса и габариты по сравнению с полимерными аналогами (например, ВБШв).
- Сложность монтажа, требующая высокой квалификации персонала для разделки и монтажа муфт.
- Ограничение по разности уровней прокладки для кабелей с обычной пропиткой.
- Пожароопасность при наличии горючих наружных покровов (джут, пряжа). Для снижения риска применяются кабели с негорючим наружным шлангом.
- Необходимость контроля состояния пропитки и герметичности оболочки в процессе эксплуатации.
5. Броня и защитные покровы
Броня обеспечивает защиту от механических повреждений (ударов, сдавливания, растяжения) и от грызунов. Конструкция включает:
Маркировка и типы кабелей
Обозначение кабелей производится буквами, указывающими на материалы элементов конструкции. Основные марки для напряжения 1 кВ:
Области применения и условия прокладки
Кабели предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 0.66/1 кВ частотой 50 Гц. Основные сферы применения:
Важное ограничение: Кабели с вязкой пропиткой имеют ограничение по разности уровней по трассе прокладки (обычно не более 15-25 м для кабелей на 1 кВ). При больших перепадах высот пропиточный состав может стекать в нижнюю часть, что приводит к снижению электрической прочности в верхних точках и повышению давления в оболочке в нижних. Для таких трасс применяются кабели с обедненной пропиткой или изоляцией, пропитанной нестекающим составом (марки с индексом «Ц»).
Технические характеристики и выбор сечения
Основные параметры регламентируются ГОСТ 18410-73 и другими отраслевыми стандартами.
Таблица 1. Допустимые длительные токовые нагрузки для кабелей с бумажной изоляцией на напряжение 1 кВ (выборка для условий прокладки в земле)
| Сечение жилы, мм² | Медные жилы, А | Алюминиевые жилы, А |
|---|---|---|
| 10 | 85 | 65 |
| 16 | 115 | 90 |
| 25 | 150 | 115 |
| 35 | 180 | 140 |
| 50 | 220 | 175 |
| 70 | 270 | 210 |
| 95 | 325 | 255 |
| 120 | 375 | 295 |
| 150 | 430 | 340 |
| 185 | 490 | 385 |
Примечание: Точные значения зависят от конкретных условий прокладки (температура земли, количество работающих кабелей в траншее, термическое сопротивление грунта) и должны быть скорректированы с использованием соответствующих поправочных коэффициентов согласно ПУЭ.
Таблица 2. Испытательные напряжения
| Номинальное напряжение кабеля, кВ | Испытательное напряжение постоянного тока, кВ | Продолжительность испытания, мин. |
|---|---|---|
| 1 | 6 | 10 |
Монтаж и эксплуатационные особенности
При монтаже кабелей с бумажной пропитанной изоляцией необходимо соблюдать особые требования, обусловленные свойствами материалов.
Сравнительные преимущества и недостатки
Преимущества:
Недостатки:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальное отличие кабелей марок АБ и СБ?
Основное отличие – материал оболочки. Кабели марки АБ имеют алюминиевую оболочку, которая легче и прочнее на разрыв, чем свинцовая у кабелей СБ. Однако алюминиевая оболочка более подвержена коррозии в некоторых агрессивных грунтах (щелочных, с блуждающими токами) и требует тщательного выбора трассы и защиты. Свинцовая оболочка более коррозионностойка в кислотных средах, пластична, но склонна к вибрационной усталости и имеет больший вес.
Когда следует применять броню из стальных проволок (Бн), а когда из лент (Бл)?
Броня из стальных лент (Бл) применяется для защиты от механических воздействий (сдавливание, удары) в стандартных условиях. Броня из круглых стальных проволок (Бн) используется в условиях, где возможны значительные растягивающие усилия: при прокладке по крутым склонам, в болотистой местности с риском просадок, через водные преграды, в шахтных стволах. Проволочная броня эффективно воспринимает растягивающие нагрузки.
Можно ли проложить кабель СБ в земле без дополнительной защиты?
Да, кабели марок СБ, АБ и им подобные с наружным защитным покровом (джут, пропитанная пряжа) предназначены для прокладки непосредственно в земле (траншее). Однако трасса должна быть выбрана с учетом коррозионной активности грунта, отсутствия блуждающих токов, а также должна быть защищена от повреждений механизмами (укладка сигнальной ленты, защитные плиты в местах с повышенным риском).
Что означает индекс «Ц» в маркировке кабеля (например, ЦААБл)?
Индекс «Ц» указывает, что бумажная изоляция кабеля пропитана нестекающим составом на основе полиизобутилена или других загущенных веществ. Это позволяет прокладывать кабель на трассах с большой разностью уровней (до 100 м и более для напряжения 1 кВ) без риска стекания пропитки. Кабели с обычной вязкой пропиткой имеют жесткое ограничение по перепаду высот (обычно до 15-25 м).
Какой срок службы у таких кабелей и от чего он зависит?
Номинальный срок службы кабелей с бумажной пропитанной изоляцией составляет 30-40 лет. Фактический срок эксплуатации определяется условиями прокладки, качеством монтажа (особенно концевых и соединительных муфт), режимом работы (наличие перегрузок, токов КЗ), а также сохранностью герметичности оболочки и брони от коррозии. Регулярный мониторинг и профилактические испытания позволяют существенно продлить ресурс линии.
Чем обусловлена необходимость подогрева кабеля перед прокладкой в зимних условиях?
Пропиточный состав при отрицательных температурах загустевает, а сама бумажная изоляция теряет эластичность. Изгибание холодного кабеля может привести к растрескиванию изоляции, микроразрывам бумажных лент и, как следствие, к резкому снижению электрической прочности. Подогрев до положительной температуры (обычно +5°C и выше) восстанавливает пластичность изоляции и позволяет проводить монтажные работы без повреждений.
Вытеснены ли эти кабели современными полимерными (ВВГ, АВБбШв)?
Не полностью. В сегменте распределительных сетей 0.4/1 кВ полимерные кабели действительно доминируют из-за простоты монтажа, меньшего веса и стоимости. Однако бумажно-пропитанные бронированные кабели сохраняют нишу в ответственных магистральных линиях, на промышленных предприятиях с тяжелыми условиями эксплуатации (тепловые нагрузки, риск механических повреждений), а также при модернизации старых сетей, где требуется полная совместимость с существующей инфраструктурой. Их выбор часто обосновывается требованиями технического задания, традициями эксплуатации и расчетным сроком службы.