Кабель для прокладки в земле

1. Введение. Особенности подземной прокладки

Прокладка кабеля в земле (подземная канализация) является распространенным способом сооружения кабельных линий электропередачи, связи и сигнализации. По сравнению с воздушными линиями, данный метод обеспечивает более высокую надежность и защищенность от внешних воздействий (атмосферные осадки, ветровые нагрузки, обледенение), а также улучшает эстетический вид территории. Однако кабель, размещенный в грунте, подвергается ряду специфических факторов:

• Механическое давление: давление грунта, точечные нагрузки от камней, риск повреждения при последующих земляных работах.
• Химическая агрессия: воздействие солей, щелочей, кислот, содержащихся в почве и грунтовых водах.
• Биологическая угроза: жизнедеятельность грызунов, корней растений, микроорганизмов.
• Блуждающие токи: риск электрокоррозии.
• Температурный режим: относительно стабилен, но, как правило, ниже, чем при воздушной прокладке, что требует учета при расчете допустимых токовых нагрузок.

Учет этих факторов определяет конструкцию кабеля, материалы его изоляции и защитных оболочек.

2. Конструкция кабелей для прокладки в земле

Кабель для подземной прокладки имеет сложную многослойную конструкцию, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию.

2.1. Токопроводящая жила

• Материал: медь (Cu) или алюминий (Al).
  • Медь: обладает более высокой электропроводностью, механической прочностью, стойкостью к излому, но значительно дороже. Рекомендуется для ответственных линий, при сложных трассах (много изгибов), при ограниченном сечении.
  • Алюминий: легче и дешевле, но обладает более низкой проводимостью и склонен к «текучести» под давлением контакта, что требует специальных мер при монтаже концевых муфт.
• Форма: круглые или секторные (сегментные) жилы. Секторные жилы применяются для компактизации конструкции кабелей больших сечений.
• Класс гибкости: как правило, жилы 1-го (однопроволочные) или 2-го (многопроволочные) класса гибкости. Для подземной прокладки стационарных линий чаще применяют однопроволочные жилы.

2.2. Материалы изоляции

Основная функция изоляции – обеспечение электрической прочности и безопасной работы линии.

• Сшитый полиэтилен (XLPE): является современным и наиболее предпочтительным материалом.
  • Преимущества: высокая допустимая рабочая температура (до 90°C), отличные диэлектрические свойства, стойкость к термическим перегрузкам, малая масса.
  • Маркировка: на кабеле указывается как «XLPE» или «Пв» (российское обозначение, если используется вулканизированный полиэтилен).
• Поливинилхлорид (ПВХ, PVC): широко распространенный материал.
  • Преимущества: хорошая гибкость, не распространяет горение, низкая стоимость.
  • Недостатки: ограниченная термостойкость (до 70°C), склонность к «старению» и потере эластичности со временем, выделение коррозионно-активных газов при горении.
• Бумажная пропитанная изоляция (БПИ): классическая технология для кабелей высокого напряжения.
  • Применение: в основном для кабелей напряжением 110 кВ и выше.
  • Особенность: требует поддержания избыточного давления масла или массела в изоляции, что усложняет конструкцию и монтаж.

2.3. Защитные оболочки и броня

Это ключевой элемент, определяющий стойкость кабеля к механическим и химическим воздействиям.

• Броня из стальных лент (Бл): представляет собой две стальные оцинкованные ленты, наложенные поверх защитной подушки (подбуксы) и обмотки. Ленты наматываются внахлест, что обеспечивает защиту от продавливания и растягивающих усилий.
  • Назначение: защита от механических повреждений (лопаты, камни), от грызунов.
• Броня из стальных оцинкованных проволок (Бп, Кл):
  • Назначение: применяется на участках с повышенным риском растягивающих нагрузок (например, на болотистых грунтах, с повышенной пучинистостью).
• Защитный шланг (наружная оболочка): наносится поверх брони для защиты самой брони от коррозии.
  • Материал: Поливинилхлорид (ПВХ) или Полиэтилен (PE).
  • Полиэтилен (PE, П): обладает более высокой стойкостью к влаге, химикатам и истиранию. Предпочтителен для агрессивных грунтов.
  • Поливинилхлорид (ПВХ, В): обладает лучшей гибкостью и стойкостью к распространению горения.

3. Марки кабелей и их применение

Выбор конкретной марки кабеля зависит от номинального напряжения, условий прокладки и требований к надежности.

Таблица 1: Основные марки кабелей для прокладки в земле и их расшифровка

Марка кабеля	Материал жилы	Изоляция	Защитная оболочка / Броня	Назначение и особенности
АВБбШв	Алюминий (А)	ПВХ (В)	Броня из стальных лент (Бб), Защитный шланг из ПВХ (Шв)	Наиболее массовый кабель для прокладки в земле на напряжения 0,6/1 и 1/1 кВ. «б» — обозначение брони из стальных лент.
ВБбШв	Медь (отсутствие «А»)	ПВХ (В)	Броня из стальных лент (Бб), Защитный шланг из ПВХ (Шв)	Медный аналог АВБбШв. Более высокая надежность и стойкость к механическим нагрузкам при монтаже.
ПвБШв	Медь или Алюминий	Сшитый полиэтилен (Пв)	Броня (Б), Защитный шланг из ПВХ (Шв)	Кабель с улучшенными температурными характеристиками. Допускает большие токовые нагрузки и перегрузки.
АСБл	Алюминий (А)	Бумажная пропитанная (С)	Броня из стальных лент (Бл), без наружного шланга	Кабель на напряжение 6-35 кВ. Броня защищена от коррозии джутовой пропитанной покровью. Для неагрессивных грунтов.
ПвПБбШп	Медь или Алюминий	Сшитый полиэтилен (Пв)	Броня из стальных лент (Бб), Защитный шланг из полиэтилена (Шп)	Кабель для агрессивных грунтов. Полиэтиленовая оболочка (Шп) обладает высокой стойкостью к химикатам и влаге.

4. Расчет и выбор сечения кабеля

Выбор сечения токопроводящей жилы является критически важным этапом проектирования. Он осуществляется на основе следующих критериев:

1. По допустимому длительному току нагрузки: ток, который кабель может пропускать в продолжительном режиме без превышения допустимой температуры жилы.
2. По потере напряжения: обеспечивает нормальную работу электрооборудования в конце линии.
3. По условиям короткого замыкания (термическая стойкость): сечение должно быть достаточным, чтобы выдержать тепловое воздействие тока КЗ без разрушения.
4. По экономической плотности тока: для оптимизации капитальных и эксплуатационных затрат (применяется для линий высокого напряжения).

Допустимые токовые нагрузки зависят от способа прокладки, количества рабочих кабелей в траншее, удельного теплового сопротивления грунта и его температуры.

Таблица 2: Пример допустимых токовых нагрузок для трехжильных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 10 кВ, проложенных в земле (грунт с тепловым сопротивлением 1,2 К·м/Вт, температура грунта +15°С)

Сечение жилы, мм²	Медные жилы, А	Алюминиевые жилы, А
50	255	195
95	355	275
150	450	345
240	565	435
400	735	565

Примечание: Данные являются справочными. Для точного расчета необходимо руководствоваться актуальными ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок) и каталогами производителей.

5. Технология прокладки кабеля в земле

Правильная технология прокладки напрямую влияет на долговечность и надежность кабельной линии.

1. Проектирование трассы: избегают участков с агрессивными грунтами, зонами с повышенной нагрузкой на грунт (дороги), местами скопления коммуникаций.
2. Земляные работы: отрывка траншеи. Глубина прокладки для кабелей до 20 кВ, как правило, составляет 0,7-1,0 м от планировочной отметки. Ширина траншеи зависит от количества кабелей.
3. Подготовка дна траншеи: устройство песчаной или мягкой грунтовой подушки толщиной 100-150 мм для исключения контакта кабеля с острыми камнями.
4. Укладка кабеля: кабель укладывается «змейкой» (с запасом по длине 1-2%) для компенсации температурных деформаций и возможных смещений грунта. Запрещается натяжка кабеля.
5. Защита кабеля:
   • Механическая: укладка поверх кабеля кирпича или асбестоцементных плит для защиты от повреждения при раскопках. В настоящее время широко применяются сигнальные ленты из полимерных материалов.
   • От блуждающих токов: при их наличии применяют кабели с непроводящим наружным шлангом (ПВХ).
6. Засыпка: сначала мягким грунтом без камней (слой 150-200 мм), затем вынутым грунтом с уплотнением.

6. Соединение и оконцевание кабелей

Для соединения отрезков кабеля в единую линию и подключения к электрооборудованию используются кабельные муфты.

• Соединительные муфты: устанавливаются в местах стыка кабелей. Должны обеспечивать электрическую прочность, механическую надежность и герметичность, равную кабелю.
• Концевые муфты (концевики): устанавливаются на концах кабеля для подключения к шинам распределительных устройств, трансформаторов или другого оборудования. Бывают наружной и внутренней установки.

Материалы для муфт (термоусаживаемые трубки, холодноусаживаемые элементы, эпоксидные заливки) должны быть совместимы с материалами изоляции и оболочек кабеля.

7. Испытания кабельных линий после монтажа

Перед вводом в эксплуатацию кабельная линия подвергается комплексным испытаниям:

• Измерение сопротивления изоляции мегомметром на напряжение 2500 В.
• Испытание повышенным напряжением выпрямленного тока для выявления скрытых дефектов. Например, для кабелей 10 кВ испытательное напряжение составляет 60 кВ в течение 10 минут.
• Проверка целостности и фазировки жил.

---

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Какой кабель лучше для прокладки в земле: медный или алюминиевый?
Медный кабель надежнее: он имеет большее сопротивление механическим повреждениям при монтаже, более устойчив к коррозии в месте возможного повреждения оболочки, допускает большие токовые нагрузки при том же сечении. Алюминиевый кабель – экономичное решение для линий без больших нагрузок и при соблюдении всех мер по защите от коррозии и правильном монтаже концевых муфт.

2. Обязательно ли использовать бронированный кабель?
Да, для прямой прокладки в земле использование кабеля с броней (из стальных лент или проволок) является обязательным требованием ПУЭ. Броня защищает от механических повреждений и грызунов. Исключение составляют случаи прокладки кабеля в асбестоцементных или пластиковых трубах, но эта практика менее надежна и дороже.

3. Чем отличается кабель с изоляцией XLPE от ПВХ для подземной прокладки?
XLPE предпочтительнее по большинству параметров: более высокая рабочая температура (90°C против 70°C), большая стойкость к влаге (меньшее водопоглощение), высокая стойкость к термическим перегрузкам и токам КЗ. ПВХ-кабель более гибкий и, как правило, дешевле, но его использование ограничено линиями с умеренными требованиями.

4. Нужно ли прокладывать кабель в трубах при подземной прокладке?
Прокладка в трубах не является обязательной на всей протяженности трассы. Ее применяют на участках повышенного риска: при пересечении с дорогами, другими подземными коммуникациями, при вводе в здание, на участках с возможной просадкой грунта. Труба обеспечивает дополнительную механическую защиту и позволяет заменить кабель без вскрытия грунта на всей трассе.

5. Как защитить кабель от коррозии под землей?
Основная защита от коррозии обеспечивается наружным защитным шлангом (ПВХ или PE). Для защиты брони от электрохимической коррозии блуждающими токами применяют кабели с шлангом из ПВХ, обладающим высоким удельным сопротивлением. В зонах с высокой агрессивностью грунтов применяют катодную поляризацию или протекторную защиту.

6. Какая должна быть глубина прокладки кабеля?
Согласно ПУЭ, глубина прокладки кабеля от планировочной отметки должна быть не менее:

• 0,5 м – для кабелей до 20 кВ в зонах, не подверженных распашке и земляным работам;
• 0,7 м – для кабелей до 20 кВ в обычных условиях;
• 1,0 м – при пересечении с автомобильными и железными дорогами (обычно в футлярах).

7. Можно ли соединять кабели разных марок и сечений в одной линии?
Соединение кабелей с разными сечениями жил не рекомендуется, так как это приводит к неравномерному распределению токовой нагрузки и перегреву кабеля с меньшим сечением. Соединение кабелей с разными материалами изоляции (например, XLPE и ПВХ) возможно только с использованием специальных переходных муфт, учитывающих разные температурные характеристики и диэлектрические свойства изоляции.