Кабели силовые 15 кВ сечение 150 мм с пластмассовой изоляцией

Кабели силовые на напряжение 15 кВ с пластмассовой изоляцией сечением 150 мм²: конструкция, применение и технические аспекты

Силовые кабели на напряжение 15 кВ с пластмассовой изоляцией и сечением токопроводящей жилы 150 мм² представляют собой ключевой элемент в системах распределения электроэнергии среднего класса напряжения. Они предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 15 кВ частотой 50 Гц. Основными сферами применения являются магистральные и распределительные сети городов, питание промышленных предприятий, крупных торговых центров, насосных станций, объектов инфраструктуры, а также прокладка в кабельных сооружениях, туннелях, земле (в траншеях) и по эстакадам.

Конструктивные элементы кабеля 15 кВ 150 мм²

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Стандартное исполнение соответствует требованиям ГОСТ 31996-2012 (и его межгосударственных аналогов) или международным стандартам IEC 60502-2.

1. Токопроводящая жила

Жила сечением 150 мм² изготавливается, как правило, из медной или алюминиевой проволоки. Для данного сечения наиболее распространены жилы круглой формы, уплотненные (компактированные). Медная жила обладает более высокой проводимостью и механической прочностью, алюминиевая — меньшим весом и стоимостью.

• Материал: Медь (Cu) или Алюминий (Al).
• Класс гибкости: Для стационарной прокладки обычно используется класс 1 (однопроволочная) или класс 2 (многопроволочная).
• Форма: Круглая, реже секторная.

2. Экран на жиле (для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена)

Применяется исключительно в кабелях с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ). Представляет собой полупроводящий экструдированный слой поверх жилы. Его функция — выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов.

3. Изоляция

Основной пластмассовый материал, определяющий ключевые характеристики кабеля. Для напряжения 15 кВ применяются два основных типа:

• Сшитый полиэтилен (XLPE, СПЭ): Наиболее современный и распространенный материал. Получается путем вулканизации полиэтилена, что придает ему повышенную термостойкость (допустимая температура длительной работы +90°C), стойкость к токам короткого замыкания (до +250°C) и отличные диэлектрические свойства.
• Поливинилхлорид (ПВХ, PVC): Применяется реже для данного класса напряжения. Имеет более низкую допустимую температуру эксплуатации (+70°C) и худшие диэлектрические потери, но отличается высокой гибкостью, нераспространением горения и лучшей стойкостью к химическим воздействиям.

Толщина изоляции нормирована стандартами. Для 15 кВ и жилы 150 мм² толщина изоляции из СПЭ составляет, как правило, 5.5-6.0 мм.

4. Экран на изоляции

Обязательный элемент для кабелей на напряжение 6 кВ и выше. Состоит из двух компонентов:

• Полупроводящей ленты или экструдированного слоя: Плотно прилегает к изоляции, выравнивая электрическое поле.
• Медных экранирующих элементов: Выполняются в виде медной ленты, наложенной по спирали, или в виде оплетки из медных проволок. Сечение экрана нормируется (например, 25 мм² для жилы 150 мм²). Основная функция — отвод токов утечки и обеспечение безопасного потенциала, а также проведение тока однофазного короткого замыкания на землю.

5. Поясная изоляция и заполнитель

В трехжильных кабелях поверх индивидуально экранированных жил накладывается поясная изоляция (обычно из ПВХ или полиэтилена), а пространство между жилами заполняется для придания кабелю круглой формы.

6. Оболочка

Наружный защитный слой, предохраняющий внутренние элементы от механических повреждений, влаги, химических веществ и других внешних воздействий. Материал оболочки:

• ПВХ (PVC): Широко распространен, обладает самозатухающими свойствами, стойкостью к маслам и химикатам.
• Полиэтилен (PE, HDPE): Высокая стойкость к влаге и агрессивным средам, часто используется для кабелей, прокладываемых в земле.
• Мало дымный безгалогенный композит (LSZH, НГ-LS): Применяется в местах с массовым пребыванием людей, в метро, тоннелях. При пожаре выделяет минимальное количество дыма и коррозионных газов.

Основные технические характеристики и параметры

Электрические параметры

Параметр	Значение для Cu 150 мм²	Значение для Al 150 мм²	Примечание
Номинальное напряжение U0/U (Um), кВ	8.7/15 (17.5)		U0 — напряжение между жилой и землей, U — между жилами, Um — макс. рабочее
Допустимый длительный ток нагрузки (в земле), А	~350	~275	Зависит от условий прокладки, температуры грунта
Сопротивление жилы постоянному току при 20°C, Ом/км	0.124	0.206	По ГОСТ 22483
Емкость, мкФ/км	~0.3 — 0.4		Для кабеля с изоляцией из СПЭ
Индуктивное сопротивление, Ом/км	~0.15		Зависит от взаимного расположения жил

Механические и климатические параметры

• Минимальный радиус изгиба: 15-20 наружных диаметров кабеля (для одножильных кабелей с экраном требуется особая осторожность).
• Диапазон температур эксплуатации: От -50°C до +50°C для прокладки и монтажа (для ПВХ оболочки диапазон уже).
• Допустимая температура жилы: +90°C (длительно) для XLPE; +250°C (в режиме КЗ, не более 5 сек).
• Стойкость к распространению горения: Исполнения «нг(A)-LS», «нг(B)-LS» и т.д. по ГОСТ 53315.

Особенности монтажа и эксплуатации

Прокладка кабеля 15 кВ 150 мм² требует соблюдения строгих правил. При подземной прокладке в траншеях необходимо использовать защиту в виде песчаной подушки, сигнальной ленты и кирпича или бетонных плит. Глубина прокладки обычно не менее 0.7-1.0 метра. Допустимые тяговые усилия при протяжке рассчитываются исходя из сечения жилы и материала (медь/алюминий), для контроля используются динамометры. Особое внимание уделяется заделке концов кабеля — обязательна установка концевых муфт (концезаделок), которые обеспечивают плавный градиент электрического поля и герметизацию. Для соединения двух отрезков кабеля применяются соединительные муфты. При прокладке в воздухе необходимо учитывать солнечную радиацию и возможные механические воздействия, выбирая кабели с УФ-стойкой оболочкой.

Сравнение с другими типами изоляции и выбор

Исторически для средних напряжений использовались кабели с бумажно-масляной изоляцией (БМИ). Кабели с пластмассовой, особенно СПЭ, изоляцией имеют перед ними существенные преимущества: более высокая допустимая рабочая температура, отсутствие риска утечки пропиточного состава, меньший вес и радиус изгиба, простота монтажа и обслуживания, возможность вертикальной прокладки без ограничений по высоте. Основным критерием выбора между ПВХ и СПЭ является режим работы: для линий с высокой нагрузкой и в современных проектах безусловным лидером является СПЭ изоляция. Выбор между медной и алюминиевой жилой основывается на технико-экономическом расчете, учитывающем токовую нагрузку, стоимость жизненного цикла и условия монтажа (алюминий более пластичен, но медь имеет лучшие контактные свойства).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кабель АПвПу 150 кв.мм 15 кВ от кабеля ПвП 150 кв.мм 15 кВ?

Маркировка расшифровывается по ГОСТ:

• АПвПу: А — алюминиевая жила, Пв — изоляция из вулканизированного (сшитого) полиэтилена, Пу — усиленная защитная оболочка из полиэтилена. Это кабель с изоляцией из СПЭ.
• ПвП: Пв — то же самое, но отсутствие первой буквы «А» означает медную жилу (по умолчанию), вторая П — оболочка из полиэтилена. Таким образом, ключевое отличие — материал токопроводящей жилы (алюминий vs медь).

Какое сечение экрана должно быть у кабеля 15 кВ 150 мм²?

Согласно ГОСТ 31996-2012, рекомендуемое номинальное сечение медного экрана для кабелей с сечением основной жилы от 120 до 150 мм² составляет 25 мм². Это обеспечивает способность проводить ток однофазного замыкания на землю в течение времени, необходимого для срабатывания защиты.

Можно ли прокладывать одножильный кабель 15 кВ 150 мм² в стальной трубе?

Прокладка возможна, но требует особого внимания. Переменный ток в одиночном кабеле с экраном индуцирует вихревые токи в ферромагнитной трубе (стали), что приводит к значительным дополнительным потерям мощности и нагреву как кабеля, так и трубы. Для снижения этого эффекта рекомендуется использовать для прокладки в трубах неметаллические материалы (ПНД, ПВХ) или, если это невозможно, применять специальные немагнитные (например, нержавеющие) трубы, что экономически нецелесообразно. Предпочтительнее использовать три одножильных кабеля, уложенных вплотную в треугольник, или один трехжильный.

Какой метод диагностики изоляции наиболее эффективен для кабелей 15 кВ с СПЭ изоляцией после монтажа?

После монтажа и перед вводом в эксплуатацию обязательным является испытание повышенным выпрямленным напряжением постоянного тока (по нормам ПУЭ, глава 1.8). Однако для диагностики состояния изоляции в процессе эксплуатации более информативным является измерение частичных разрядов (ЧР). Метод ЧР позволяет выявить локальные дефекты в изоляции и экране (включения, трещины, отслоения), которые в перспективе могут привести к пробою. Также применяется мониторинг диэлектрических потерь (tg δ).

В чем разница между кабелями с маркировкой «нг(A)-LS» и «нг(B)-LS»?

Маркировка «нг» означает нераспространение горения при групповой прокладке. Буквы (A), (B), (C), (D) в скобках указывают категорию по пожарной опасности согласно ГОСТ 53315, которая определяется по результатам испытаний на горючесть, дымообразование, токсичность и кислотность газов.

• нг(A)-LS: Наивысшая категория. Кабели не распространяют горение при прокладке в пучках самого большого объема (7 литров горючей нагрузки на 1 метр).
• нг(B)-LS: Кабели не распространяют горение при прокладке в пучках меньшего объема (3.5 литра на 1 метр).

Суффикс «-LS» (Low Smoke) указывает на пониженное дымо- и газовыделение. Выбор категории регламентируется техническими условиями объекта (например, для метро, атомных станций — требуется А-категория).

Каков расчетный срок службы кабеля 15 кВ с изоляцией из СПЭ?

Номинальный расчетный срок службы качественного кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена, произведенного в соответствии со стандартами и эксплуатируемого в рекомендуемых условиях (без перегрузок, правильный монтаж), составляет не менее 30-40 лет. Фактический срок службы может быть как больше, так и меньше и зависит от режима работы (циклов нагрузки, токов КЗ), воздействия внешней среды (УФ-излучение, агрессивные почвы, механические воздействия) и качества проведенных монтажных работ.