Кабель ЦСПГ 3-х жильный 10 кВ
Кабель силовой с бумажной пропитанной изоляцией ЦСПГ 3-х жильный на напряжение 10 кВ
Кабель марки ЦСПГ (с бумажной пропитанной изоляцией, в свинцовой оболочке, с защитными покровами) является классическим представителем кабельной продукции для средних и высоких напряжений. Конструкция 3-жильного кабеля на 10 кВ предназначена для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 10 кВ частотой 50 Гц. Его основная сфера применения – прокладка в земле (траншеях), кабельных каналах, туннелях, шахтах, коллекторах, а также в помещениях с отсутствием риска механических повреждений. Допускается прокладка в воде при условии наличия дополнительных защитных покровов, устойчивых к длительному воздействию влаги.
Конструктивные особенности и материалы
Конструкция кабеля ЦСПГ 10 кВ является многослойной и включает в себя несколько ключевых элементов, каждый из которых выполняет строго определенную функцию.
- Токопроводящая жила: Изготавливается из алюминия или меди, круглой формы. Для сечений от 16 мм² и выше, как правило, применяется секторная или сегментная форма жил для компактности общего сечения кабеля. Жилы могут быть однопроволочными (малые сечения) или многопроволочными.
- Фазная изоляция: Выполняется из бумажных лент кабельной конденсаторной бумаги, наложенных спирально в несколько слоев с перекрытием. Толщина изоляции нормирована и зависит от номинального напряжения.
- Заполнение межжильного пространства: Свободное пространство между изолированными жилами заполняется бумажным жгутом или кабельной пряжей для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.
- Поясная изоляция: Поверх скрученных изолированных жил также спирально накладываются общие слои бумажной изоляции, формируя единый изоляционный пояс.
- Пропитка изоляции: Вся бумажная изоляция пропитывается вязким маслоканифольным или синтетическим составом. Эта пропитка вытесняет воздух, значительно повышая электрическую прочность и теплопроводность изоляции. Для кабелей с нестекающей пропиткой (маркировка «Н» в конце, например, ЦСПГн) используются специальные составы, предотвращающие стекание пропитки при прокладке на уклонах.
- Экран на изоляции (полупроводящая бумага): На поверхность фазной изоляции каждой жилы, а также поверх поясной изоляции могут накладываться ленты из полупроводящей бумаги. Они выравнивают электрическое поле, предотвращая возникновение частичных разрядов у поверхности жилы и в толще изоляции.
- Свинцовая оболочка: Герметичная оболочка из свинцового сплава (чаще всего с добавками сурьмы или олова для повышения механической прочности и стойкости к вибрации). Основная функция – абсолютная защита пропитанной бумажной изоляции от проникновения влаги и воздуха, а также от вытекания пропиточного состава.
- Защитные покровы (броня): Предназначены для защиты свинцовой оболочки от коррозии, механических повреждений и растягивающих усилий при прокладке. Конструкция покровов стандартизирована:
- Подушка под броню: Битумный состав, наложенный поверх свинцовой оболочки, слой крепированной бумаги или ПЭТ ленты, слой битума. Защищает оболочку от коррозии и повреждения лентами брони.
- Броня: Две стальные оцинкованные ленты, наложенные с зазором (зигзагообразно). Ленты обеспечивают защиту от механических воздействий.
- Наружный защитный покров: Пропитка битумом, обмотка кабельной пряжей (джут, стеклопряжа) с последующей пропиткой битумным составом для защиты брони от коррозии. Для кабелей, прокладываемых в агрессивных грунтах, может применяться наружный покров из пластмассовых шлангов (поливинилхлорид, полиэтилен).
- Номинальное напряжение: 10 кВ.
- Максимальное рабочее напряжение U0/U (Um): 6/10 кВ (12 кВ). Где U0 – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное напряжение.
- Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 25 кВ в течение 10 минут после монтажа муфт.
- Испытательное постоянное напряжение: 60 кВ в течение 10 минут для кабеля на барабане.
- Допустимая температура нагрева жил:
- В длительном режиме: +80°C
- В режиме перегрузки: +90°C
- В режиме короткого замыкания (до 4 сек): +200°C
- Минимальный радиус изгиба при прокладке: 25 наружных диаметров кабеля для многожильных кабелей с поясной изоляцией.
- Прокладка на уклонах: Для трасс с большими перепадами высот необходимо применять кабель с нестекающей пропиткой (ЦСПГн) во избежание стекания пропиточного состава и образования пустот в изоляции, что ведет к пробою.
- Термическая стойкость: При прокладке в земле необходимо учитывать тепловое сопротивление грунта, возможное соседство с теплотрассами и допустимые токовые нагрузки.
- Коррозионная стойкость: Свинцовая оболочка подвержена коррозии в щелочных и кислых грунтах, а также при воздействии блуждающих токов. Требуется применение дополнительной защиты (катодная защита, покровы из пластмассовых шлангов).
- Сложность монтажа концевой и соединительной арматуры: Монтаж муфт (стопорных, соединительных, концевых) требует высокой квалификации персонала. Процесс включает разделку кабеля, ступенчатый зазор изоляции, установку эпоксидных или чугунных муфт с заливкой компаунда, что является трудоемкой операцией.
- Герметичность: При транспортировке, хранении и монтаже крайне важно не допустить повреждения свинцовой оболочки. Концы кабеля на барабане должны быть герметично закрыты.
- Электрическое старение: Воздействие рабочих и перенапряжений, частичные разряды в местах дефектов.
- Тепловое старение: Длительный нагрев выше допустимой температуры, циклические нагрузки.
- Увлажнение изоляции: Из-за нарушения герметичности оболочки или концевых муфт.
- Коррозия свинцовой оболочки: Химическая или электрохимическая (блуждающие токи).
- Механические повреждения: При раскопках, из-за просадок грунта, повреждения брони.
Технические характеристики и параметры
Кабель ЦСПГ 10 кВ должен соответствовать требованиям ГОСТ 18410-73 «Кабели силовые с бумажной изоляцией» и другим сопутствующим стандартам.
Основные электрические параметры
Таблица 1. Примеры сечений и массо-габаритных показателей (алюминиевые жилы)
| Сечение жил, мм² | Примерный наружный диаметр, мм | Примерная масса 1 км кабеля, кг | Допустимый длительный ток при прокладке в земле (1 кабель в траншее, tгрунта=+15°C), А |
|---|---|---|---|
| 3×16 | 45-50 | 2500-2800 | 95 |
| 3×25 | 48-53 | 2900-3200 | 120 |
| 3×50 | 55-60 | 3800-4200 | 155 |
| 3×95 | 65-70 | 5200-5700 | 200 |
| 3×120 | 68-73 | 5900-6400 | 230 |
| 3×150 | 72-78 | 6900-7500 | 265 |
Примечание: Точные значения зависят от конкретного производителя, конструкции брони и должны браться из технического паспорта кабеля.
Область применения и особенности монтажа
Кабель ЦСПГ традиционно применяется в сетях электроснабжения промышленных предприятий, городских распределительных сетях (6-10 кВ), для питания мощных потребителей (насосные станции, трансформаторные подстанции). Его ключевое преимущество – высочайшая надежность и длительный срок службы (40-50 лет и более) при правильной эксплуатации и отсутствии внешних повреждений.
Особенности монтажа и эксплуатации:
Сравнение с современными аналогами (кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена, СИП)
В настоящее время кабели ЦСПГ активно вытесняются кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена (СИП, зарубежный аналог – XLPE). Сравнительный анализ ключевых отличий представлен в таблице.
Таблица 2. Сравнение кабеля ЦСПГ 10 кВ и кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена (АПвП, АПвПу)
| Параметр | Кабель ЦСПГ | Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СИП) |
|---|---|---|
| Материал изоляции | Пропитанная бумага | Сшитый полиэтилен (XLPE) |
| Максимальная рабочая температура жилы | +80°C | +90°C |
| Допустимая температура при КЗ | +200°C | +250°C |
| Влияние влаги | Критично, необходима абсолютно герметичная свинцовая оболочка | Изоляция негигроскопична, но влага может распространяться по зазорам под оболочкой |
| Монтаж муфт и концевых заделок | Сложный, трудоемкий, требует высокой квалификации, «мокрые» технологии | Относительно простой, с применением термоусаживаемых или холодноусаживаемых компонентов |
| Радиус изгиба | ≥ 25D | ≥ 15-20D |
| Вес и габариты | Значительно выше при равном сечении | Ниже |
| Экологичность | Использование свинца, пропиточных составов | Более экологичен |
| Срок службы | 40-50 лет и более | Более 30 лет (технология моложе, статистика накапливается) |
| Стоимость | Зачастую ниже, особенно для больших сечений | Выше |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем главное преимущество ЦСПГ перед современными полиэтиленовыми кабелями?
Главные преимущества – проверенная временем надежность (более чем 100-летняя история эксплуатации), высокая термостойкость при коротком замыкании, устойчивость изоляции к локальным поверхностным повреждениям (царапинам) благодаря многослойности, и, как правило, более низкая стоимость, особенно на сечения от 120 мм² и выше.
Почему для кабеля ЦСПГ так критично повреждение свинцовой оболочки?
Бумажная изоляция гигроскопична. При нарушении герметичности свинцовой оболочки влага и воздух проникают внутрь кабеля. Это приводит к увлажнению изоляции, резкому снижению ее электрической прочности, развитию частичных разрядов и, в конечном итоге, к пробою. Процесс может развиваться постепенно, приводя к отказу через несколько лет после повреждения.
Что означает маркировка «ЦСПГн»?
Буква «н» в конце маркировки означает «нестекающая пропитка». В таком кабеле используется специальный пропиточный состав с добавками загустителей (например, церезина), который не стекает с изолированных жил при прокладке кабеля на трассах с большим перепадом уровней (уклоны, вертикальные участки). Это предотвращает образование воздушных включений в верхней части трассы и сохраняет изоляционные свойства.
Как определить необходимое сечение жил кабеля ЦСПГ 10 кВ?
Сечение выбирается по двум основным критериям: по допустимому длительному току нагрузки (с учетом способа прокладки, температуры окружающей среды и количества параллельно проложенных кабелей) и по термической стойкости к токам короткого замыкания. Расчеты выполняются в соответствии с ПУЭ (Правила устройства электроустановок) и другими нормативными документами. Ориентировочные значения токовых нагрузок приведены в Таблице 1.
Каковы основные причины старения и выхода из строя кабелей ЦСПГ?
Можно ли проложить кабель ЦСПГ в помещении без защитных покровов (брони)?
Нет, кабель марки ЦСПГ по своей конструкции всегда имеет защитные покровы (броню и наружный покров). Для прокладки внутри помещений, в кабельных сооружениях, где отсутствует риск механических повреждений, могут использоваться кабели в алюминиевой или свинцовой оболочке без брони, но с другими маркировками (например, ЦСП, ЦСА). Кабель ЦСПГ предназначен для прокладки в земле и условиях возможных внешних воздействий.
Заключение
Кабель ЦСПГ 3-жильный на 10 кВ представляет собой надежное, проверенное временем решение для строительства и реконструкции кабельных линий электропередачи среднего напряжения. Несмотря на появление более современных технологий изоляции, он сохраняет свои позиции благодаря высокой долговечности, устойчивости к внешним воздействиям и экономической целесообразности, особенно для проектов с большими сечениями и стабильными нагрузками. Успешная эксплуатация кабеля ЦСПГ напрямую зависит от соблюдения правил монтажа, качественного изготовления муфт и регулярного мониторинга состояния трассы для предотвращения коррозии и механических повреждений.