Кабели для воздушной прокладки

Кабели для воздушной прокладки: классификация, конструкция, применение и нормирование

Воздушная прокладка кабельных линий является одним из основных методов устройства электрических сетей как высокого, так и низкого напряжения. В отличие от подземной канализации, данный способ предполагает размещение кабелей на открытом воздухе с креплением к опорам, стенам зданий, тросам или другим несущим конструкциям. Это накладывает специфические требования к конструкции кабеля, которые обеспечивают его долговечность и безопасность в условиях прямого воздействия ультрафиолетового излучения, перепадов температур, атмосферных осадков, ветровых и механических нагрузок.

Ключевые требования к кабелям воздушной прокладки

Кабельная продукция, предназначенная для эксплуатации на открытом воздухе, должна соответствовать ряду критически важных параметров:

• Стойкость к ультрафиолетовому (УФ) излучению: Оболочка кабеля должна быть изготовлена из материалов, устойчивых к фоторазрушению (например, из сшитого полиэтилена, ПВХ пластиката специальных марок, полиэтилена высокой плотности).
• Широкий температурный диапазон эксплуатации: Кабель должен сохранять гибкость при отрицательных температурах (до -60°C для некоторых климатических исполнений) и не течь, не деформироваться при высоких положительных температурах (до +70°C и выше).
• Механическая прочность: Конструкция должна выдерживать растягивающие усилия от собственного веса, гололедных образований и ветра, а также удары.
• Влагостойкость и стойкость к атмосферным воздействиям: Полная герметичность конструкции для предотвращения продольного распространения влаги.
• Наличие несущего элемента: Для самонесущих кабелей обязательным является встроенный силовой элемент – стальной трос, стеклопластиковый пруток или несущая жила.

Классификация и основные типы кабелей для воздушной прокладки

1. Самонесущие изолированные провода (СИП)

Применяются преимущественно в воздушных линиях электропередачи (ВЛ) и вводов в здания на напряжения до 35 кВ. Основная сфера – распределительные сети 0,4/1 кВ. Конструкция СИП исключает использование фарфоровых изоляторов и оголенных проводов, повышая безопасность и надежность.

• СИП-1, СИП-1А: Нулевая несущая жила из алюминиевого сплава, изолированные фазные жилы. СИП-1А имеет изолированную нулевую жилу.
• СИП-2, СИП-2А: Аналогичны СИП-1, но для сетей до 35 кВ. Нулевая несущая жила из алюминиевого сплава.

СИП-3: Одножильный провод с изоляцией из сшитого полиэтилена, с внешней несущей жилой из сталеалюминия или алюминиевого сплава. Применяется для ВЛ до 35 кВ.

• СИП-4, СИП-5: Не имеют отдельной несущей жилы. Все жилы равноправны и изготовлены из алюминиевого сплава. Несущая способность обеспечивается пучком всех жил. Отличаются материалом изоляции (ПЭ или сшитый ПЭ).

2. Кабели с тросом

Используются для прокладки на тросах (стальных канатах) по стенам, между зданиями, опорами. Трос выполняет несущую функцию, а кабель крепится к нему с помощью специальных подвесов.

• Примеры: АВТ, АВТС, АВВГ-Т, ВВГ-Т. Буква «Т» в маркировке указывает на возможность прокладки по тросу. Часто поставляются в комплекте с готовым тросом внутри общей оболочки (кабель-трос), что упрощает монтаж.

3. Кабели для воздушных линий с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE)

Применяются для строительства магистральных и распределительных ВЛ на средние и высокие напряжения (от 6 до 220 кВ и выше). Обладают выдающимися электрическими и механическими характеристиками.

• Конструкция: Медная или алюминиевая жила, внутренний полупроводящий экран, изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE), внешний полупроводящий экран, медная экранная оплетка, наружная оболочка из светостабилизированного полиэтилена.
• Примеры по ГОСТ: АПвП, АПвПу, ПвП, ПвПу. По международной классификации – AXPK, AXSKE.

4. Кабели в черной светостабилизированной оболочке из полиэтилена высокой плотности (HDPE)

Универсальные кабели для наружной прокладки по стенам, на тросах, в грунте (бронированные модификации). Черная оболочка из HDPE обладает высокой стойкостью к УФ, механическим повреждениям и агрессивным средам.

• Примеры: СИП, ВВГ-ХЛ, КГ-ХЛ, а также многие кабели связи, например, КСПП, КПСПЭв.

Конструктивные элементы и материалы

Токопроводящая жила

Изготавливается из меди (высокая проводимость, стойкость к коррозии) или алюминия (меньший вес и стоимость). Для СИП часто применяется алюминиевый сплав, обладающий повышенной механической прочностью.

Изоляция

• Сшитый полиэтилен (XLPE): Наиболее современный материал для средних и высоких напряжений. Сохраняет свойства при высоких температурах (до 90°C в длительном режиме, до 250°C при КЗ).
• Поливинилхлорид (ПВХ): Широко используется для кабелей низкого напряжения. Современные ПВХ-пластикаты для наружной прокладки содержат УФ-стабилизаторы и модификаторы, повышающие морозостойкость.
• Резина на основе этиленпропиленового каучука (EPR): Обладает высокой гибкостью и термостойкостью, применяется в гибких кабелях (например, КГ).

Несущий элемент

• Стальной трос: Оцинкованная сталь, может быть заполнена герметиком. Обеспечивает высокую прочность на разрыв.
• Стеклопластиковый пруток: Не подвержен коррозии, обладает диэлектрическими свойствами, что снижает потери на вихревые токи.
• Несущая жила в СИП: Из алюминиевого сплава, может быть изолированной или неизолированной.

Наружная оболочка

Ключевой элемент для кабелей воздушной прокладки. Изготавливается из светостабилизированного полиэтилена (PE), поливинилхлорида (ПВХ) или полиэтилена высокой плотности (HDPE). Содержит сажу (технический углерод) для защиты от УФ-излучения и имеет яркую маркировку.

Нормативная база и стандарты

Выбор и применение кабелей регламентируется следующими основными документами:

• ПУЭ (Правила устройства электроустановок), Глава 2.4: Воздушные линии электропередачи напряжением до 1 кВ. Глава 2.5: ВЛ напряжением выше 1 кВ.
• ГОСТ Р 52373-2005 (МЭК 61089:1991): Провода самонесущие изолированные и защищенные для воздушных линий электропередачи.
• ГОСТ 31946-2012 (МЭК 60502-1:2009): Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 1, 3 и 6 кВ.
• ГОСТ Р 53769-2010: Кабели силовые на номинальное напряжение 10, 20 и 35 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена.
• СНиП 3.05.06-85: Электротехнические устройства.

Таблица: Сравнительная характеристика основных типов кабелей для ВЛ

Параметр	СИП-1, СИП-2 (0.4/1 кВ)	СИП-3 (10-35 кВ)	Кабель АПвП (10-35 кВ)	Кабель ВВГ-Т (0.66/1 кВ)
Назначение	ВЛ распределительных сетей 0.4 кВ, вводы в здания	Магистральные ВЛ 10-35 кВ	Воздушные линии 10-35 кВ (на тросах, эстакадах)	Прокладка по тросу между зданиями, по стенам
Несущий элемент	Нулевая жила из алюм. сплава	Сталеалюминиевая жила	Отдельный несущий трос (вне кабеля)	Отдельный стальной трос
Материал изоляции	Светостаб. ПЭ (СИП-1,2) или XLPE (СИП-2)	Сшитый полиэтилен (XLPE)	Сшитый полиэтилен (XLPE)	Поливинилхлорид (ПВХ)
Материал оболочки	Светостаб. ПЭ	Светостаб. ПЭ	Светостаб. полиэтилен	ПВХ пластикат
Климатическое исполнение	УХЛ, категории 1-5 по ГОСТ 15150	У, УХЛ на все категории размещения	У, УХЛ на все категории размещения	УХЛ, Т, категории 1-5
Основное преимущество	Безопасность, компактность, снижение потерь	Высокая механическая и электрическая прочность	Высокие диэлектрические характеристики, надежность	Гибкость, удобство монтажа на сложных трассах

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж кабелей воздушной прокладки требует соблюдения строгих правил:

• Поддержка и крепление: СИП крепится к опорам с помощью специальной арматуры (анкерные и поддерживающие зажимы, кронштейны). Кабели на тросе требуют расчета и натяжения несущего троса с помощью талрепов, крепления кабеля к тросу стяжками через каждые 50-80 см.
• Допустимые растягивающие усилия: Для самонесущих систем указывается в технических условиях и не должна превышаться при монтаже.
• Габаритные расстояния: Соблюдение расстояний от кабеля до земли, зданий, других инженерных коммуникаций согласно ПУЭ.
• Учет стрелы провеса: Обязательный расчет провеса для компенсации температурных расширений и предотвращения чрезмерного натяжения.
• Защита от перехлеста и вибрации: Использование дистанционных распорок на многокабельных линиях, гасителей вибрации.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие СИП от голого провода АС?

СИП имеет изоляцию из сшитого полиэтилена или светостабилизированного ПЭ, что исключает короткое замыкание при схлестывании проводов, снижает потери на «корону», повышает безопасность при обслуживании и эксплуатации вблизи деревьев и зданий. Монтаж СИП проще и требует меньше изоляционной арматуры.

Можно ли обычный кабель ВВГ прокладывать на открытом воздухе?

Кабель ВВГ в стандартном исполнении не предназначен для длительной прокладки под прямыми солнечными лучами. Его ПВХ-оболочка не содержит достаточного количества УФ-стабилизаторов, что приводит к ее растрескиванию и потере диэлектрических свойств в течение 1-3 лет. Для воздушной прокладки необходимо применять кабели в светостабилизированной оболочке (например, ВВГ-ХЛ) или прокладывать ВВГ в защитных гофротрубах, лотках, но это не является рекомендуемой практикой для ответственных трасс.

Как выбрать сечение несущего троса для кабеля?

Выбор осуществляется на основе расчета механической нагрузки, которая включает вес кабеля, возможную гололедную нагрузку, ветровое давление, а также запас прочности (как правило, не менее 2.5). Учитывается также материал троса (сталь оцинкованная, нержавеющая), длина пролета и тип крепления. Расчет должен выполнять квалифицированный инженер-проектировщик.

Что означает маркировка «УХЛ» или «Т» в климатическом исполнении кабеля?

Это обозначения по ГОСТ 15150-69: «УХЛ» – климатическое исполнение для умеренного и холодного макроклиматических районов, «Т» – для тропического. Цифра после указывает категорию размещения: «1» – на открытом воздухе, «2» – под навесом, «3» – в закрытых неотапливаемых помещениях, «4» – в отапливаемых помещениях, «5» – в сырых помещениях. Для воздушной прокладки требуется исполнение УХЛ1 или Т1.

Какой срок службы у современных СИП или кабелей с изоляцией XLPE?

Номинальный срок службы качественных самонесущих изолированных проводов (СИП) и кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE) для воздушной прокладки, при соблюдении условий эксплуатации и монтажа, составляет не менее 40 лет. Этот срок гарантируется производителями, соответствующими международным стандартам.

Нужно ли заземлять металлический трос, на котором подвешен кабель?

Да, несущий стальной трос должен быть заземлен на каждой опоре или, как минимум, на концах линии. Это требование ПУЭ (пункт 2.4.52 для ВЛ до 1 кВ) обусловлено мерами электробезопасности для защиты от наведенного потенциала и в случае падения на трос фазного провода.