К91
Кабель К91: Полное техническое описание, конструкция и область применения
Кабель марки К91 – это силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 10, 20 и 35 кВ частотой 50 Гц. Его основное и принципиальное отличие от более ранних марок (например, АСБл) заключается в применении технологии сшивки полиэтилена, что кардинально меняет его температурные и механические характеристики, позволяя эксплуатировать кабель при более высоких температурах и с большей токовой нагрузкой. Конструкция кабеля К91 является одножильной, что является стандартом для средних напряжений с изоляцией из СПЭ.
Конструктивные элементы кабеля К91
Конструкция кабеля К91 является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию. Стандартная комплектация включает следующие элементы:
- Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия или меди, круглой или секторной формы. Для сечений от 50 мм² и выше жила, как правило, секторная, что позволяет уменьшить общий диаметр кабеля. Жила может быть однопроволочной (монолитной) для малых сечений или многопроволочной для обеспечения гибкости на больших сечениях.
- Экран по жиле (внутренний полупроводящий слой). Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его ключевая задача – выравнивание электрического поля, устранение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией и предотвращение возникновения частичных разрядов, которые разрушают изоляцию.
- Изоляция. Основной функциональный слой, выполненный из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивки (образования поперечных молекулярных связей) превращает термопластичный полиэтилен в термореактивный материал. Это повышает максимально допустимую температуру жилы в длительном режиме с 70°C (для ПВХ или ПЭ) до 90°C, а в аварийном режиме – до 130°C (кратковременно до 250°C). Изоляция обладает высокой стойкостью к тепловому старению и трекингу.
- Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой). Также выполнен в виде экструдированного слоя из полупроводящего СПЭ. Вместе с экраном по жиле формирует цилиндрический конденсатор, внутри которого заключено однородное радиальное электрическое поле.
- Медная экранная проволока. Накладывается поверх внешнего полупроводящего слоя в виде оплетки из медных проволок малого диаметра. Ее функция – отвод емкостных токов и обеспечение пути для тока короткого замыкания. В некоторых исполнениях может быть заменена на медную ленту.
- Поясная изоляция. Выполняется из электротехнической бумаги, ПВХ-ленты или нетканого материала. Защищает экранную проволоку от механических повреждений и фиксирует ее положение.
- Оболочка. Внешний защитный слой, изготавливаемый, как правило, из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ) или полиэтилена (ПЭ). Защищает все внутренние элементы кабеля от механических воздействий, влаги, агрессивных сред и ультрафиолетового излучения. Цвет оболочки обычно черный.
- Точные значения зависят от конкретных ТУ производителя, условий прокладки (глубина, температура грунта, термическое сопротивление) и должны браться из расчетных таблиц.
- Распределительные сети городской и промышленной инфраструктуры (питание РП, ТП, крупных потребителей).
- Прокладка в кабельных каналах, тоннелях, коллекторах, по эстакадам и в производственных помещениях.
- Прокладка в земле (в траншеях) при условии защиты от механических повреждений (броневыми лентами или плитами).
- Вводы на электрооборудование подстанций.
- Высокая допустимая температура: Работа при +90°C вместо +70°C позволяет пропускать больший ток по тому же сечению или использовать меньшее сечение для той же мощности.
- Отсутствие ограничений по перепаду высот: В бумажно-масляных кабелях при значительном перепаде уровней прокладки может проистекать стекание пропиточного состава, что требует специальных муфт. Для К91 это ограничение отсутствует.
- Простота монтажа и эксплуатации: Не требует сложных систем подпитки маслом, контроля давления. Более легкий и гибкий.
- Высокая стойкость к ударным токам КЗ.
- Меньшая пожароопасность по сравнению с маслонаполненными кабелями.
- Подготовка конца кабеля: Послойная зачистка оболочки, экранных проволок, внешнего и внутреннего полупроводящих слоев с точным соблюдением длин. Это самый ответственный этап.
- Обработка изоляции: Тщательная ступенчатая зачистка и шлифовка изоляции для удаления всех следов полупроводящего слоя и создания гладкой поверхности без заусенцев.
- Монтаж соединительной или концевой муфты: Применяются термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты. Технология холодной усадки (на основе эластомеров с памятью формы) сегодня является преобладающей из-за простоты и безопасности (не требуется открытый огонь). Муфта должна обеспечить герметичность, восстановление электрического поля (с помощью built-in стресс-конусов или гелевой изоляции) и механическую прочность.
- Заземление экранов: Для кабелей на напряжение 10 кВ и выше в трехфазных линиях экраны всех трех жил должны быть заземлены с двух концов для прекращения циркуляции токов. В некоторых схемах применяют поперечное заземление (cross-bonding) для снижения потерь.
- К – кабель.
- 91 – номер конструкции по ТУ (с изоляцией из СПЭ, с медным экраном).
- 1х150 – одна жила сечением 150 мм².
- /25 – сечение экранной (заземляющей) проволоки 25 мм².
- -10 – класс напряжения 10 кВ (номинальное напряжение 10/20 кВ).
Ключевые технические характеристики и параметры
Технические параметры кабеля К91 регламентируются ГОСТ 31565-2012 (Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 1, 3, 6, 10, 20, 35 кВ. Общие технические условия) и ТУ 16.К71-310-2001 (и их актуальными редакциями).
Таблица 1. Основные электрические и температурные характеристики
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение, U0/U (Um) | Наиболее распространенные исполнения: 6/10(12) кВ, 10/20(24) кВ, 35/35(40.5) кВ. Где U0 – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное, Um – максимальное рабочее. |
| Частота | 50 Гц |
| Максимальная рабочая температура жилы (длительный режим) | +90°C |
| Допустимая температура жилы в режиме перегрузки | +130°C (не более 100 часов в год, суммарно не более 1000 часов за срок службы) | Температура жилы при коротком замыкании | +250°C (длительность КЗ не более 5 секунд) |
| Минимальная температура прокладки (без предварительного подогрева) | -15°C |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15 наружных диаметров кабеля для одножильных кабелей с секторными жилами. |
| Срок службы | Не менее 30 лет. |
Таблица 2. Примеры сечений жилы и массо-габаритных показателей (кабель К91 10 кВ, алюминиевая жила)
| Номинальное сечение жилы, мм² | Наружный диаметр, мм (приблизительно) | Масса 1 км кабеля, кг (приблизительно) | Максимальный ток длительной нагрузки в земле, А* |
|---|---|---|---|
| 50 | 38-42 | 1700-1900 | 190-210 |
| 120 | 48-52 | 2600-2900 | 320-350 |
| 240 | 60-65 | 4200-4600 | 480-520 |
Область применения и преимущества перед кабелями с бумажной изоляцией
Кабель К91 применяется для создания и модернизации кабельных линий электропередачи в сетях 6-35 кВ. Основные сферы использования:
Преимущества кабеля К91 перед кабелями с бумажно-масляной изоляцией (типа АСБ, СБ):
Особенности монтажа и соединения
Монтаж кабеля К91 требует специальной подготовки персонала и использования технологичного оборудования, особенно для оконцевания и соединения. Ключевые этапы:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается К91 от КВВГ и АВВГ?
КВВГ и АВВГ – это кабели низкого напряжения (до 1 кВ) с изоляцией из ПВХ. Они работают при температуре жилы до +70°C, имеют принципиально другую конструкцию (без экранов из полупроводящих слоев) и не предназначены для среднего напряжения 6-35 кВ. К91 – это кабель среднего напряжения с изоляцией из СПЭ, с полным экранированием и гораздо более высокими эксплуатационными характеристиками.
Нужна ли броня для кабеля К91 при прокладке в земле?
Стандартная конструкция К91 не имеет брони. При прокладке в земле (траншее) для защиты от механических повреждений необходимо либо использовать кабель в броне (например, маркировка будет К91Б, с бронепокровом из стальных оцинкованных лент), либо укладывать кабель в пластиковые или асбестоцементные трубы, либо закрывать его сверху защитными плитами (кирпичом, бетонными плитами). Выбор метода защиты регламентируется ПУЭ и проектом.
Как расшифровать маркировку К91 1х150/25-10?
Можно ли соединять кабель К91 разных производителей?
Теоретически, при соответствии всех номинальных параметров (напряжение, сечение) – да. Однако на практике это не рекомендуется без тщательного анализа. Разные производители могут использовать отличные составы полимеров, толщины изоляции, диаметры по экрану. Это может привести к сложностям при монтаже муфт (несовпадение диаметров, ступеней) и потенциально к неидеальному восстановлению электрического поля в месте соединения, что снижает надежность. Желательно использовать кабель одного производителя на всей линии.
Каковы основные причины выхода из строя кабелей К91?
Основные дефекты, выявляемые в эксплуатации, связаны с нарушениями технологии монтажа: неправильная подготовка изоляции (остатки полупроводящего слоя, задиры), некачественная установка муфт (неполная усадка, смещение, попадание влаги), нарушения при заземлении экранов. Также встречаются повреждения оболочки при прокладке и заводские дефекты изоляции (включения, микротрещины).
Заключение
Кабель К91 представляет собой современное, технологичное решение для сетей среднего класса напряжения. Его эксплуатационные преимущества – высокая пропускная способность, надежность, простота эксплуатации и монтажа – обусловили его повсеместное вытеснение кабелей с бумажной изоляцией. Однако эти преимущества в полной мере реализуются только при строгом соблюдении правил проектирования, выбора, монтажа и обслуживания, требующих от персонала высокой квалификации и понимания физических процессов, происходящих в кабеле с полимерной изоляцией. Правильный подбор сечения, типа защиты, аксессуаров и монтажной технологии является залогом долговечной и безотказной работы кабельной линии на протяжении всего срока службы.