Кабель КНРЭК 3-х жильный: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель КНРЭК – это силовой кабель с медными жилами, с бумажной пропитанной изоляцией, в свинцовой оболочке, бронированный стальными лентами, с наружным защитным покровом. Расшифровка маркировки: К – кабель, Н – с бумажной пропитанной изоляцией, Р – с резиновой оболочкой (в данном случае, исторически сложившееся обозначение для свинцовой оболочки, от «Р» – резина, но фактически оболочка свинцовая), Э – экран (в виде металлизированной бумаги или медных лент), К – броня из круглых стальных оцинкованных проволок. Цифра «3» указывает на количество основных токопроводящих жил. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение до 35 кВ частотой до 100 Гц.
Конструкция кабеля КНРЭК 3-х жильного
Конструкция кабеля КНРЭК является многослойной и обеспечивает высокую надежность в тяжелых условиях эксплуатации. Рассмотрим каждый элемент конструкции подробно.
1. Токопроводящая жила
Жилы изготавливаются из медной проволоки, соответствующей ГОСТ 22483. Для сечений до 16 мм² включительно жилы могут быть однопроволочными (класс 1 по ГОСТ). Для сечений 25 мм² и выше жилы, как правило, многопроволочные (класс 2 или выше), что обеспечивает необходимую гибкость. Жилы имеют круглую форму.
2. Фазная изоляция
Каждая токопроводящая жила изолируется бумажными лентами, пропитанными вязким маслоканифольным или синтетическим составом. Толщина изоляции нормируется и зависит от номинального напряжения кабеля (1 кВ, 6 кВ, 10 кВ, 20 кВ, 35 кВ). Бумажная изоляция обладает высокой электрической прочностью и термостабильностью.
3. Экранирование жил
Поверх изоляции каждой жилы накладывается экран в виде металлизированной бумаги или медных лент. Назначение экрана – выравнивание электрического поля вокруг жилы, предотвращение возникновения частичных разрядов и коронного эффекта, особенно на напряжениях 6 кВ и выше. Это критически важный элемент для кабелей среднего и высокого напряжения.
4. Заполнение и поясная изоляция
Изолированные и экранированные жилы скручиваются вместе. Промежутки между ними заполняются жгутами из бумаги или кабельной пряжей для придания конструкции округлой формы. Поверх скрученных жил накладывается поясная изоляция из бумажных лент.
5. Свинцовая герметичная оболочка
Поверх поясной изоляции методом прессования накладывается оболочка из свинцового сплава (например, марки С). Основное назначение – полная герметизация изоляционной системы кабеля, защита от проникновения влаги, воздуха и других внешних воздействий, которые могут привести к старению и деградации бумажной изоляции.
6. Защитные покровы (броня и наружная оболочка)
- Подушка под броню: На свинцовую оболочку накладывается слой битумного состава, поверх которого могут быть наложены крепированные бумажные ленты или ПЭТ ленты, а также битумированная пряжа. Это защищает свинцовую оболочку от коррозии и механических повреждений броней.
- Броня: В кабеле марки КНРЭК применяется броня из круглых стальных оцинкованных проволок (индекс «К» в маркировке). Это обеспечивает высокую стойкость к растягивающим нагрузкам и механическим ударам.
- Наружный защитный покров: Поверх брони наносится слой битумного состава и обмотка из волокнистых материалов (кабельная пряжа, стеклопряжа) с пропиткой битумным составом. Этот покров защищает броню от коррозии.
- Значения приведены ориентировочно для прокладки в земле (траншее) при температуре грунта +15°C, удельном тепловом сопротивлении 1.2 К·м/Вт, температуре жилы +80°C. Точные значения определяются по ПУЭ 7 изд. или расчетным путем.
- Прокладка в земле (траншеях): Броня из стальных проволок эффективно защищает от механических повреждений при раскопках, давления грунта, растягивающих усилий. Свинцовая оболочка обеспечивает абсолютную герметичность.
- Прокладка в воде: Кабель может использоваться для прокладки по дну водоемов, через реки благодаря герметичности и прочной броне.
- Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, каналах): Допускается при условии отсутствия риска растекания пропитки (вертикальная и наклонная прокладка требуют специальных конструктивных мер или использования кабелей с нестекающей пропиткой).
- Взрывоопасные зоны: Может применяться в зонах классов В-Iб, В-Iг, В-II по ПУЭ при соответствующем заземлении брони и оболочки.
- Радиус изгиба: При прокладке минимально допустимый радиус изгиба составляет не менее 25 наружных диаметров кабеля для многожильных кабелей на напряжение до 10 кВ и не менее 20 диаметров для одножильных.
- Запрет на прокладку при отрицательных температурах: Прокладка без предварительного подогрева запрещена при температуре ниже 0°C из-за риска повреждения изоляции и защитных покровов.
- Концевая разделка: Требует установки кабельных концевых заделок (КВЖ, КНБ, наружная установка) или соединительных муфт. Процесс включает ступенчатую разделку изоляции, заземление экранов, брони и оболочки, монтаж изолятора и герметизацию.
- Соединение и ответвление: Осуществляется с помощью свинцовых или эпоксидных соединительных муфт. Критически важно обеспечить герметичность соединения и не допустить увлажнения бумажной изоляции.
- Высокая надежность и долговечность (срок службы 30-40 лет и более при правильной эксплуатации).
- Отличные электрические характеристики, стойкость к частичным разрядам.
- Абсолютная герметичность свинцовой оболочки, что исключает старение изоляции от окисления и влаги.
- Высокая механическая прочность за счет брони из стальных проволок, стойкость к растяжению.
- Хорошая пожарная безопасность: бумажная изоляция и пропитка не распространяют горение.
- Большая масса и габариты, что усложняет транспортировку и монтаж.
- Сложность монтажа и разделки, необходимость специального инструмента и высокой квалификации.
- Ограничения по температурному режиму прокладки.
- Риск стекания пропитки при прокладке на вертикальных и крутонаклонных участках (требуются кабели с нестекающей пропиткой – марки КНРЭКн).
- Наличие свинца требует соблюдения экологических норм при утилизации.
- Высокая стоимость по сравнению с кабелями с пластмассовой изоляцией.
- Масса и габариты: Кабели СПЭ при аналогичных параметрах имеют значительно меньшие массу и диаметр.
- Монтаж: Кабели СПЭ проще в монтаже, допускают прокладку при более низких температурах и имеют меньший радиус изгиба.
- Эксплуатация: Кабели СПЭ не имеют риска стекания пропитки, не требуют сложных концевых заделок с поддержанием уровня масла.
- Надежность: Кабели КНРЭК имеют многодесятилетнюю историю эксплуатации и доказанную надежность. Кабели СПЭ, будучи современными, также демонстрируют высокие показатели, но их долговременная (50+ лет) надежность все еще изучается.
- Стоимость: Первоначальная стоимость кабеля КНРЭК может быть ниже, однако совокупные затраты на транспортировку, монтаж и обслуживание часто выше, чем у кабелей СПЭ.
- Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) в пластмассовой (Пв) или свинцовой (ПвПу) оболочке с броней: ПвБбШп, ПвПуБбШп, ПвПг. Они легче, проще в монтаже и не имеют ограничений по перепаду высот.
- Кабели с бумажной изоляцией и алюминиевой оболочкой (ААШв, ААБл): имеют меньшую стоимость, но алюминиевая оболочка менее стойка к вибрациям и коррозии в некоторых грунтах по сравнению со свинцовой.
Основные технические характеристики и параметры
Кабель КНРЭК производится согласно ГОСТ 18410-73 «Кабели силовые с бумажной пропитанной изоляцией».
Таблица 1. Номинальные сечения жил и масса кабеля КНРЭК на напряжение 10 кВ
| Количество и сечение жил, мм² | Примерный наружный диаметр, мм | Примерная масса 1 км кабеля, кг | Максимально допустимый ток нагрузки (в земле), А* |
|---|---|---|---|
| 3×16 | 45-50 | 3200-3600 | 105 |
| 3×25 | 48-53 | 3800-4200 | 135 |
| 3×35 | 51-56 | 4300-4800 | 165 |
| 3×50 | 55-60 | 5100-5700 | 200 |
| 3×70 | 59-65 | 6100-6800 | 245 |
| 3×95 | 64-70 | 7300-8100 | 295 |
| 3×120 | 68-74 | 8400-9300 | 340 |
| 3×150 | 73-79 | 9800-10800 | 390 |
| 3×185 | 78-84 | 11300-12400 | 445 |
| 3×240 | 84-91 | 13500-14800 | 515 |
Таблица 2. Классификация по номинальному напряжению
| Номинальное напряжение, кВ | Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц, кВ | Толщина фазной изоляции (ориентировочно), мм |
|---|---|---|
| 1 | 5 | 1.5 — 2.0 |
| 6 | 18 | 3.0 — 3.5 |
| 10 | 25 | 4.0 — 4.5 |
| 20 | 40 | 6.0 — 7.0 |
| 35 | 65 | 9.0 — 10.0 |
Область применения и условия эксплуатации
Кабель КНРЭК предназначен для стационарной прокладки в различных средах, где требуются высокая надежность и механическая защита.
Ограничения по прокладке: Не рекомендуется для прокладки по воздуху (на опорах) из-за большой массы и отсутствия стойкости к УФ-излучению наружного покрова. Не допускается прокладка в блоках, трубах, где возможно возникновение продольных растягивающих усилий, не воспринимаемых броней.
Монтаж и соединение кабеля КНРЭК
Монтаж кабеля с бумажной пропитанной изоляцией требует высокой квалификации персонала и соблюдения строгих правил для предотвращения увлажнения изоляции.
Преимущества и недостатки кабеля КНРЭК
Преимущества:
Недостатки:
Сравнение с современными аналогами (кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена, СПЭ)
В настоящее время кабели с бумажно-масляной изоляцией, такие как КНРЭК, активно вытесняются кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена (например, марки ПвП, ПвПу).
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие кабеля КНРЭК от кабеля КНРЭКн?
Буква «н» в маркировке КНРЭКн означает, что кабель имеет нестекающую пропитку. В обычном кабеле КНРЭК используется вязкая маслоканифольная пропитка, которая может стекать вниз при прокладке на вертикальных или крутонаклонных участках (более 15°), что приводит к осушению изоляции в верхней части и снижению электрической прочности. В кабеле КНРЭКн применяется специальный пропиточный состав с добавками загустителей (церезин, полиизобутилен), который не стекает при высоких рабочих температурах, что позволяет прокладывать его на любых трассах без ограничений по перепаду высот.
Как правильно заземлить броню и свинцовую оболочку кабеля КНРЭК?
Броня и свинцовая оболочка кабеля КНРЭК должны быть заземлены с обоих концов для обеспечения электробезопасности и отвода токов, наведенных при коротком замыкании. Заземление выполняется с помощью медных гибких проводников, припаиваемых или присоединяемых с помощью болтовых зажимов к оболочке и броне. Эти проводники затем соединяются с контуром защитного заземления. В концевых заделках для этого предусмотрены специальные лепестки или контактные площадки.
Каков допустимый перепад уровней на трассе прокладки для кабеля КНРЭК?
Для кабелей КНРЭК с вязкой пропиткой допустимый перепад уровней между высшей и низшей точками трассы строго ограничен. Согласно нормативным документам, для кабелей на напряжение до 10 кВ он не должен превышать 15 метров. При больших перепадах необходимо применять кабели с нестекающей пропиткой (КНРЭКн) или кабели с обедненно-пропитанной изоляцией, которые не имеют таких ограничений.
Как определить необходимость подогрева кабеля перед прокладкой в зимних условиях?
Прокладка кабеля КНРЭК без подогрева разрешена, если температура окружающего воздуха не ниже 0°C в течение не менее чем последних 24 часов. При температуре ниже 0°C кабель должен быть прогрет в отапливаемом помещении или с помощью специальных трансформаторов для пропускания тока по жилам (токовый прогрев). Прогрев должен быть плавным, чтобы не повредить изоляцию. Запрещается механическое воздействие (перегибы, удары) на холодный кабель.
Какие существуют альтернативы кабелю КНРЭК для прокладки в земле?
Основными современными альтернативами являются:
Выбор альтернативы зависит от конкретных условий проекта, требований к надежности и бюджета.
Как маркируются концы кабеля КНРЭК для фазировки?
При монтаже концы кабеля должны быть четко промаркированы для последующей правильной фазировки. Обычно используется цветовая маркировка фазных жил с помощью термоусаживаемых трубок или кембриков стандартных цветов: фаза A – желтый, фаза B – зеленый, фаза C – красный. Нулевая жила (если присутствует в 4-жильном кабеле) – синий или черный. Также на бирках, прикрепленных к муфте или концевой заделке, указывается номер линии, марка кабеля, сечение, напряжение и трасса прокладки.
Заключение
Кабель КНРЭК 3-х жильный представляет собой классическое, проверенное временем решение для строительства надежных кабельных линий электропередачи среднего и высокого напряжения в условиях, требующих повышенной механической защиты и герметичности. Его конструкция, основанная на комбинации бумажной пропитанной изоляции, свинцовой герметичной оболочки и брони из стальных проволок, обеспечивает длительный срок службы в сложных условиях – в земле, в воде, в агрессивных средах. Несмотря на появление более современных и удобных в монтаже аналогов с полимерной изоляцией, кабель КНРЭК продолжает использоваться в проектах реконструкции старых сетей, в ответственных объектах энергетики и в случаях, где его специфические преимущества являются определяющими. Грамотный монтаж, эксплуатация и обслуживание в строгом соответствии с ПУЭ и инструкциями производителя являются залогом реализации всего ресурса данного типа кабельной продукции.