Кабели алюминиевые с бумажной изоляцией свинцовой оболочкой

Кабели с бумажной изоляцией в свинцовой оболочке (СБ): конструкция, применение и технические характеристики

Кабели с бумажной пропитанной изоляцией и свинцовой оболочкой, традиционно обозначаемые аббревиатурой СБ (свинец-бумага), представляют собой классический тип силового кабеля для среднего и высокого напряжения. Несмотря на появление современных полимерных аналогов, данные кабели остаются в эксплуатации в сетях многих энергосистем, а их производство и монтаж регламентированы устоявшимися стандартами. Алюминиевые жилы в такой конструкции являются экономичной альтернативой медным, что обусловило их широкое применение в магистральных линиях электропередачи.

Конструкция кабеля СБ с алюминиевой жилой

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Основные элементы, изнутри наружу:

• Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия марки АД0Е или АД0 по ГОСТ 22483. Жилы могут быть однопроволочными (секторной или круглой формы) для сечений до 240 мм² и многопроволочными (круглыми или секторными) для больших сечений. Секторная форма позволяет оптимально заполнять внутреннее пространство и уменьшать общий диаметр кабеля.
• Фазная бумажная изоляция. На жилу методом непрерывной концентрической намотки накладывается изоляция из кабельной бумаги (крепированной или гладкой) толщиной от 80 до 320 мкм. Бумажная лента пропитывается вязким маслоканифольным или синтетическим составом. Пропитка обеспечивает высокую электрическую прочность, отводит теплоту от жилы и заполняет воздушные промежутки между слоями бумаги.
• Поясная изоляция. Поверх изолированных фазных жил, собранных в сердечник, накладывается общая поясная изоляция из тех же бумажных лент. Ее толщина меньше, чем фазной.
• Экран (для кабелей на напряжение 6 кВ и выше). Поверх поясной изоляции накладывается электропроводящая бумага или полупроводящая лента. Он служит для выравнивания электрического поля и предотвращения возникновения частичных разрядов.
• Свинцовая оболочка. Наносится методом прессования (горизонтальным или вертикальным) на кабельный сердечник. Изготавливается из свинца марок С2 или С3 по ГОСТ 3778. Оболочка является абсолютно герметичной, защищает изоляцию от проникновения влаги и воздуха, а также служит заземленным экраном. Для защиты от вибрации и коррозии может стабилизироваться сурьмой (сплав ПС).
• Защитные покровы. Включают несколько слоев:
  • Подушка (прокладка). Из битумного состава, крепированной бумаги или ПЭТ ленты, наложенной по спирали. Защищает свинцовую оболочку от повреждения броней.
  • Броня. Две стальные ленты (реже оцинкованные проволоки), наложенные с зазором. Обеспечивает механическую защиту от растягивающих усилий и повреждений при прокладке.
  • Наружный защитный шланг. Из битумного состава, наложенного поверх брони. Защищает броню от коррозии. В современных исполнениях может заменяться на поливинилхлоридный (ПВХ) шланг.

Классификация и маркировка

Кабели классифицируются по нескольким ключевым параметрам:

• По роду тока и номинальному напряжению: Переменный ток частотой 50 Гц: 1, 6, 10, 20, 35 кВ. Постоянный ток: до 75 кВ.
• По материалу жилы: А (алюминиевая). Отсутствие буквы в начале марки означает медную жилу.

По типу защитных покровов:

• СБ – голый свинцовый кабель (без брони, для прокладки в кабельных сооружениях).
• СБл – с броней из двух стальных лент с наружным покровом.
• СБГ – без брони, но с усиленным наружным покровом (для вертикальных трасс).
• СБн – негорючее исполнение (с огнестойкой подушкой и покровом).
• По конструкции жилы: «ож» – однопроволочная, «мк» – многопроволочная круглая, «мс» – многопроволочная секторная.

Пример маркировки: АСБл 3х240-10 – кабель силовой с алюминиевой жилой, с бумажной изоляцией, в свинцовой оболочке, с броней из двух стальных лент, 3-жильный, сечением 240 мм², на напряжение 10 кВ.

Область применения и условия эксплуатации

Кабели СБ предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Основные сферы применения:

• Магистральные линии в городских кабельных сетях 6-35 кВ.
• Вводы на территории промышленных предприятий и крупных подстанций.
• Прокладка в земле (траншеях) при условии отсутствия блуждающих токов и агрессивности грунтов к свинцу.
• Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, по эстакадам и в помещениях.

Важные ограничения: Кабели в свинцовой оболочке не рекомендуется применять в условиях значительных вибраций и в грунтах с наличием блуждающих токов (из-за электрокоррозии свинца). Укладка на трассах с большими перепадами уровней (более 15-25 м для кабелей с вязкой пропиткой) требует использования специальных стопорных муфт для предотвращения стекания пропиточного состава.

Технические и электрические характеристики

Основные параметры регламентируются ГОСТ 18410-73 (кабели в свинцовой оболочке) и другими сопутствующими стандартами.

Таблица 1. Допустимые токовые нагрузки для кабелей СБ с алюминиевыми жилами (прокладка в земле, температура грунта +15°C)

Сечение жилы, мм²	Длительно допустимый ток, А (напряжение 1 кВ)	Длительно допустимый ток, А (напряжение 10 кВ)
3х50	165	155
3х95	220	205
3х120	250	235
3х150	290	270
3х185	335	310
3х240	390	360

Электрическое сопротивление изоляции: Для кабелей на напряжение 1 кВ – не менее 100 МОм·км, для 6-10 кВ – не менее 200 МОм·км.

Испытательное напряжение переменным током промышленной частоты: После изготовления кабели подвергаются высоковольтным испытаниям. Например, для кабеля 10 кВ испытательное напряжение составляет 60 кВ в течение 10 минут.

Температурный режим:

• Длительно допустимая температура нагрева жилы: +80°C.
• Допустимая температура перегрузки: +90°C (не более 100 часов в год, суммарно не более 1000 часов за срок службы).
• Температура короткого замыкания (до 4 сек): +200°C.

Минимальный радиус изгиба: При прокладке – не менее 25 наружных диаметров кабеля для многожильных кабелей с секторными жилами.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабелей СБ требует высокой квалификации персонала и соблюдения строгих правил, направленных на сохранение герметичности оболочки и изоляции.

• Раскатка. Запрещается сбрасывание барабанов с транспортных средств. Раскатка осуществляется с применением кабельных роликов, не допускаются резкие изгибы и механические повреждения оболочки.
• Подготовка к монтажу муфт. Конец кабеля должен быть тщательно защищен от проникновения влаги. Разделка выполняется специальным инструментом с соблюдением технологических карт.
• Монтаж соединительных и концевых муфт. Для кабелей СБ применяются свинцовые или чугунные соединительные муфты, а также эпоксидные или натяжные концевые муфты (КНЭ, ПСТк). Ключевые этапы: ступенчатая разделка изоляции, соединение жил с помощью сварки или опрессовки, восстановление экрана, герметизация и заземление оболочки и брони.
• Герметизация. Все места ввода кабеля в муфту должны быть тщательно загерметизированы с помощью свинцовых наплавов, термоусаживаемых трубок или герметизирующих составов.

Преимущества и недостатки по сравнению с полимерными кабелями (XLPE, ПВХ)

Преимущества:

• Длительный и проверенный срок службы – при правильной эксплуатации превышает 40-50 лет.
• Высокая электрическая прочность и стабильность параметров пропитанной бумажной изоляции.
• Высокая термостойкость и устойчивость к токам короткого замыкания.
• Хорошая теплоотдача благодаря высокой теплопроводности пропиточного состава и свинца.
• Экологическая инертность основных материалов (бумага, свинец, сталь).

Недостатки:

• Гигроскопичность изоляции: При повреждении оболочки бумага быстро впитывает влагу, что приводит к потере изоляционных свойств.
• Большая масса и жесткость: Затрудняет транспортировку и монтаж, требует большего радиуса изгиба.
• Сложность и высокая стоимость монтажа: Трудоемкость установки муфт и необходимость поддержания абсолютной чистоты и сухости при разделке.
• Ограничения по трассе: Проблемы с прокладкой на трассах с большими перепадами высот.
• Пожароопасность: Наличие промасленной бумаги и битумных покровов требует дополнительных мер пожарной безопасности при прокладке в пучках.
• Экологические и медицинские риски: Необходимость соблюдения мер безопасности при работе со свинцом и утилизации отходов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Почему для кабелей СБ до сих пор используют свинец, а не более современные материалы?

Свинец обеспечивает абсолютную и долговечную герметизацию, не пропускает газы и влагу, обладает пластичностью и коррозионной стойкостью в большинстве грунтов. Он также служит отличным экраном. Альтернативы (алюминий, полимеры) либо не обеспечивают такого уровня герметичности, либо имеют другие недостатки (электрокоррозия, старение).

2. Можно ли прокладывать кабель СБ в земле с высокой коррозионной активностью?

В агрессивных грунтах (солевых, щелочных, с блуждающими токами) необходима дополнительная защита. Кабель должен иметь усиленный наружный покров (например, из ПВХ пластиката), а также может применяться катодная защита или прокладка в асбестоцементных или полиэтиленовых трубах.

3. Как определить, что бумажная изоляция кабеля увлажнена?

Основной метод – измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) и его зависимости от напряжения. Рост tg δ с повышением напряжения является четким признаком наличия влаги и опасных частичных разрядов в изоляции. Также признаком может служить снижение сопротивления изоляции ниже нормы.

4. Что делать при незначительном механическом повреждении свинцовой оболочки (вмятина, царапина)?

Любое повреждение, нарушающее герметичность, недопустимо. Участок кабеля с поврежденной оболочкой должен быть вырезан, а кабель соединен с помощью двух соединительных муфт и вставки. Поверхностные царапины без нарушения целостности могут быть заделаны пайкой или наплавлением свинца при условии контроля герметичности.

5. Каков реальный срок службы кабеля СБ, и от чего он зависит?

Номинальный срок службы составляет 30 лет. Фактический срок часто превышает 50 лет и определяется условиями эксплуатации: стабильностью нагрузки, отсутствием перегрузок, коррозии оболочки, вибраций, влажности в кабельных сооружениях и качеством проведенных монтажных работ (муфт).

6. Почему при прокладке в туннелях кабели СБ часто размещают в нижнем ярусе?

Это связано с пожарной безопасностью. В случае утечки пропиточного состава из поврежденной муфты или оболочки, горячая масса не будет капать на кабели, расположенные ниже, что снижает риск распространения пожара.

Заключение

Кабели с алюминиевыми жилами, бумажной пропитанной изоляцией и свинцовой оболочкой представляют собой надежное, проверенное временем техническое решение для сетей среднего и высокого напряжения. Их применение экономически оправдано в магистральных линиях с высокими и стабильными нагрузками. Несмотря на ряд эксплуатационных ограничений и вытеснение полимерными кабелями в новых проектах, парк кабелей СБ остается значительным, что требует от специалистов глубоких знаний их конструкции, правил монтажа, эксплуатации и диагностики для обеспечения надежности энергоснабжения на протяжении всего срока службы.