Кабель СГ 1-х жильный 20 кВ: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель силовой гибкий одножильный на напряжение 20 кВ марки СГ представляет собой специализированный кабельный продукт, предназначенный для стационарной прокладки и подключения передвижных механизмов в электрических сетях на номинальное переменное напряжение до 20 кВ частотой 50 Гц. Его ключевая особенность — повышенная гибкость жилы, что обусловлено ее многопроволочной конструкцией. Это позволяет использовать кабель в условиях, требующих частых изгибов, вибраций или перемещений, например, для питания экскаваторов, драглайнов, передвижных подстанций, судового оборудования или крупных промышленных установок.
Конструкция кабеля СГ 1х… 20 кВ
Конструкция кабеля СГ 20 кВ является многослойной и строго регламентирована техническими условиями (ТУ) и ГОСТ. Каждый слой выполняет критически важную функцию для обеспечения надежности и безопасности.
- Токопроводящая жила: Выполняется из медных проволок (по ГОСТ 22483 или ТУ производителя), скрученных по многопроволочной схеме. Класс гибкости, как правило, не ниже 4 (для сечений до 50 мм²) или 5. Это обеспечивает кабелю возможность многократных перегибов без разрушения токоведущей части. Сечение жилы нормируется и выбирается в зависимости от тока нагрузки.
- Фазная изоляция: Наносится экструзионным способом поверх жилы. В качестве материала используется сшитый полиэтилен (СПЭ или XLPE). Это ключевой элемент, определяющий уровень рабочего напряжения (20 кВ). СПЭ обладает высокой электрической прочностью, стойкостью к тепловому старению и отличными диэлектрическими характеристиками.
- Экран на изоляции: Состоит из двух обязательных элементов. Первый — полупроводящий экран (полупроводящая лента или экструдированный слой), наложенный непосредственно на изоляцию для выравнивания электрического поля и предотвращения частичных разрядов. Второй — токопроводящий экран (медные проволоки, наложенные спирально, или медная лента). Он предназначен для отвода токов утечки и обеспечения безопасности при касании.
- Оболочка: Защищает все внутренние элементы от механических повреждений, влаги, масел, агрессивных сред. Выполняется из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката, реже — из безгалогенных полимеров (при требовании к низкой дымности и газовыделению). Оболочка имеет характерную окраску, часто черную или оранжевую (для улучшения видимости).
- Номинальное напряжение U0/U (Um): 20/20 кВ (24 кВ). Где U0 — напряжение между жилой и землей/экраном, U — между жилами, Um — максимальное рабочее напряжение.
- Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 50 Гц в течение 10 минут. Значение зависит от стандарта, но для кабелей 20 кВ типично напряжение 45-50 кВ.
- Испытательное постоянное напряжение: Часто применяется для приемо-сдаточных испытаний после монтажа. Может составлять 60-70 кВ.
- Сопротивление изоляции: Не менее 100 МОм·км при температуре 20°C.
- Емкость жилы: Указывается в технических данных производителя (порядка 0,3-0,5 мкФ/км в зависимости от сечения и конструкции).
- Диапазон рабочих температур: От -50°C до +50°C (для ПВХ оболочки). Монтаж без предварительного подогрева допускается при температуре не ниже -15°C.
- Допустимый нагрев жилы в продолжительном режиме: До +90°C (для изоляции из сшитого полиэтилена).
- Допустимый нагрев при коротком замыкании: До +250°C (продолжительность не более 5 секунд).
- Минимальный радиус изгиба при прокладке: Не менее 10-15 наружных диаметров кабеля, что является существенно меньшим значением по сравнению с кабелями с однопроволочной жилой.
- Стойкость к агрессивным средам: Маслобензостойкость, стойкость к грибкам и плесени (при наличии соответствующего исполнения оболочки).
- Питание передвижных горных и карьерных машин: Электрические экскаваторы (например, ЭКГ, ЭШ), драглайны, передвижные дробильные комплексы.
- Судовое электрооборудование: Для стационарной прокладки на судах речного и морского флота, где присутствует вибрация.
- Подключение передвижных трансформаторных подстанций (ПТП) и временных электросетей: На строительных площадках, крупных мероприятиях, в местах аварийного восстановления энергоснабжения.
- Промышленные установки с подвижными элементами: Крупные прессы, крановое оборудование (мостовые краны высокого напряжения), испытательные стенды.
- СГ vs. АСБл / АПвБбШв: Кабели марок АСБл (с бумажной пропитанной изоляцией, алюминиевой жилой, броней) и АПвБбШв (с изоляцией из сшитого полиэтилена, броней) предназначены для стационарной прокладки (в земле, кабельных сооружениях). Их жила, как правило, однопроволочная или многопроволочная, но с меньшей гибкостью, чем у СГ. Они не рассчитаны на частые перемещения и изгибы, но имеют броню для защиты от механических повреждений в грунте.
- СГ vs. КГ: Кабель КГ (гибкий кабель) рассчитан на напряжение до 0,66/1 кВ. Его применение на напряжение 20 кВ категорически запрещено и крайне опасно. СГ — это, по сути, высоковольтная версия гибкого кабеля.
- СГ vs. ПвПг / Cu/XLPE/SWAS: Зарубежные и некоторые отечественные аналоги (например, с изоляцией XLPE, медным экраном в виде проволок и герметизированной оболочкой) конструктивно очень близки к СГ. Различия часто заключаются в деталях стандартов (ГОСТ vs. IEC, DIN, VDE) и номенклатуре используемых материалов.
- По допустимому длительному току нагрузки: Расчетный ток нагрузки должен быть меньше или равен допустимому току из таблиц ПУЭ (Правила устройства электроустановок) или данных производителя с учетом поправочных коэффициентов на способ прокладки, температуру окружающей среды и группировку с другими кабелями.
- По потере напряжения: Для протяженных линий необходимо выполнить расчет потери напряжения на активном и индуктивном сопротивлении кабеля, чтобы обеспечить нормальное напряжение у потребителя.
- Снятия потенциала, наведенного на экран.
- Обеспечения безопасности персонала при касании оболочки.
- Обеспечения нормальной работы релейной защиты от замыканий на землю.
- Концевые муфты (КНС/КНТ): Для подключения кабеля к аппаратуре (шинному разъему трансформатора, ячейке КРУ). Бывают однофазными или трехфазными в общем корпусе. Могут быть с эпоксидной заливкой, термоусаживаемыми или холодноусаживаемыми.
- Соединительные муфты: Для соединения двух отрезков кабеля в одну линию. Обеспечивают электрическую непрерывность, герметизацию и механическую прочность.
- Стопорные муфты: Используются в кабельных линиях с большим перепадом высот для предотвращения стекания изоляционного компаунда.
Технические характеристики и параметры
Основные параметры кабеля СГ 20 кВ определяются условиями эксплуатации и нормативной документацией.
Электрические характеристики
Механические и климатические характеристики
Таблица 1. Примерные данные по допустимым длительным токам нагрузки для кабеля СГ 1х… 20 кВ (при прокладке на воздухе, температура жилы +90°C, ambient +25°C)
| Номинальное сечение жилы, мм² | Примерный наружный диаметр, мм | Примерный вес 1 км, кг | Допустимый длительный ток нагрузки, А (ориентировочно) |
|---|---|---|---|
| 25 | 35-40 | 1800-2200 | 160-180 |
| 35 | 38-43 | 2200-2600 | 200-220 |
| 50 | 42-47 | 2700-3200 | 240-260 |
| 70 | 46-52 | 3400-4000 | 295-320 |
| 95 | 50-56 | 4200-5000 | 355-385 |
| 120 | 54-60 | 5000-6000 | 410-440 | 150 | 58-65 | 6000-7200 | 470-510 |
Примечание: Точные значения необходимо уточнять в технической документации производителя для конкретной марки кабеля, так как они зависят от деталей конструкции (толщины изоляции, материала экрана и т.д.).
Область применения и особенности монтажа
Кабель СГ 20 кВ применяется в тех случаях, когда требуется сочетание высокого напряжения и подвижности подключения.
Особенности монтажа и эксплуатации: При прокладке необходимо строго соблюдать минимальный радиус изгиба. Для крепления кабеля следует использовать специальные хомуты, не повреждающие оболочку. При подключении к аппаратуре (ячейкам КРУ, трансформаторам) требуется тщательная заделка конца кабеля с установкой концевых муфт (концевой заделки), обеспечивающих электрическую прочность, герметизацию и равномерное распределение электрического поля. Обязательным этапом является проведение высоковольтных испытаний изоляции постоянным напряжением после монтажа и перед вводом в эксплуатацию.
Отличия от других марок кабелей на 20 кВ
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается кабель СГ от СКГ?
Марка СКГ расшифровывается как «Силовой кабель гибкий с кремнийорганической изоляцией». Его ключевое отличие — использование термостойкой кремнийорганической резины в качестве изоляции, что позволяет кабелю работать при температурах жилы до +180°C и сохранять гибкость в широком температурном диапазоне. Кабель СГ с изоляцией из СПЭ имеет верхний предел +90°C. СКГ применяется в условиях повышенных тепловых нагрузок (например, вблизи печей, в котельных).
Можно ли прокладывать кабель СГ 20 кВ в земле (траншее)?
Прямая прокладка в земле не рекомендуется и, как правило, запрещена техническими условиями, так как кабель СГ не имеет броневой защиты (металлических лент или проволок), предохраняющей от механических повреждений грунтом, камнями или при раскопках. Для прокладки в земле необходимо использовать защитные конструкции — пластиковые или асбестоцементные трубы, кабельные каналы или лотки, либо применять бронированные марки кабелей (АПвБбШв и аналоги).
Как правильно выбрать сечение жилы кабеля СГ 20 кВ?
Выбор сечения осуществляется по двум основным критериям:
Окончательный выбор должен быть согласован с проектными расчетами.
Требуется ли заземлять экран кабеля СГ? Если да, то как?
Да, экран (токопроводящая оболочка) кабеля СГ 20 кВ подлежит обязательному заземлению с двух сторон. Это необходимо для:
Заземление осуществляется путем подключения экрана к земляной шине через специальные заземляющие проводники в концевых и соединительных муфтах. Существуют схемы заземления с одной точкой (для коротких линий) и с двухсторонним заземлением (наиболее распространено).
Какие муфты используются для монтажа кабеля СГ 20 кВ?
Для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) применяются специальные муфты:
Выбор типа муфты зависит от условий эксплуатации и требований проекта.
Заключение
Кабель СГ 1-жильный 20 кВ является специализированным решением для создания гибких высоковольтных подключений в условиях, где требуется мобильность или компенсация вибраций. Его правильный выбор, основанный на анализе сечения, условий прокладки и требований к гибкости, а также строгое соблюдение технологии монтажа с применением соответствующих кабельной арматуры и проведением необходимых испытаний, являются залогом долговечной и безопасной эксплуатации энергоустановки. При работе с данным типом кабеля необходимо руководствоваться актуальными редакциями ПУЭ, межгосударственных стандартов (ГОСТ) и технической документацией завода-изготовителя.