Кабель 10кв

Классификация и конструкция кабелей на 10 кВ

Кабели на напряжение 10 кВ относятся к классу кабелей среднего напряжения и являются ключевым элементом в распределительных сетях. Их основное назначение – передача и распределение электрической энергии в стационарных установках при переменном напряжении частотой 50-60 Гц.

1. Основные типы кабелей 10 кВ:

• АПвБбШп (АПвБбШв): Алюминиевый проводник, изоляция из сшитого полиэтилена, броня из двух стальных оцинкованных лент, защитный шланг из полиэтилена.
• АПвПуг:
• АСБл:
• ЦАСБл:
• ПвПг:
• ПвВ:

2. Детали конструкции:

2.1. Токопроводящая жила:

• Материал: Медь (Электролитическая медь марки М1) или Алюминий (Алюминиевая марка АЕ, А85, А8Е).
• Форма: Круглая, секторная или сегментная. Секторные и сегментные жилы применяются для уменьшения диаметра кабеля и экономии материалов изоляции и оболочки.
• Класс гибкости: Как правило, жилы однопроволочные (класс 1 по ГОСТ 22483) для сечений до 240-300 мм² и многопроволочные (класс 2) для больших сечений и в случаях, где требуется повышенная гибкость.

2.2. Изоляция:
Материал изоляции является определяющим фактором для эксплуатационных характеристик кабеля.

• Сшитый полиэтилен (XLPE): Наиболее современный и распространенный материал.
  • Технология: Полиэтилен подвергается поперечной сшивке химическим или радиационным способом, что повышает его термостойкость.
  • Преимущества:
    • Высокая допустимая температура длительной нагрузки: +90°C.
    • Высокая температура при коротком замыкании: +250°C.
    • Отличные диэлектрические характеристики.
    • Меньший вес и диаметр по сравнению с бумажной изоляцией.
    • Отсутствие необходимости в сложных концевых муфтах с градировкой напряжений.
  • Маркировка: Изолированные жилы имеют цветовую маркировку или наносятся цифры.
• Бумажная пропитанная изоляция:
  • Технология: Жилы обматываются специальной кабельной бумагой, пропитанной вязким масло-канифольным составом.
  • Особенности: Требует поддержания постоянного уровня давления масла в кабеле, что ограничивает длину трассы и усложняет монтаж. Чувствительна к перепадам высот.
  • Типы: Могут быть нестекающими (ЦАСБл, АСБл) и с обедненной пропиткой (ЦАСБл-ож, АСБл-ож).
  • Допустимая температура: +80°C.

2.3. Экраны:
Экраны являются обязательным элементом для кабелей на 10 кВ.

• Экран по жиле (полупроводящий): Наносится поверх токопроводящей жилы для выравнивания электрического поля и предотвращения локальных перенапряжений на поверхности жилы.
• Экран по изоляции (полупроводящий + медные проволоки/лента): Полупроводящей слой выравнивает поле, а поверх него накладывается медный экран в виде оплетки из проволок или медной ленты. Сечение медного экрана нормируется и составляет, как правило, 16, 25 или 35 мм², в зависимости от сечения жилы и условий КЗ.

2.4. Поясная изоляция:
В трехжильных кабелях поверх индивидуально экранированных жил накладывается общий слой, который может быть выполнен из того же материала, что и изоляция жил, или из специальных материалов.

2.5. Броня и защитные покровы:
Защищают кабель от механических повреждений, грызунов и коррозии.

• Броня:
  • Две стальные оцинкованные ленты.
  • Круглые или плоские оцинкованные стальные проволоки (для кабелей, работающих на растяжение).
• Защитный шланг (оболочка):
  • Поливинилхлорид (PVC): Обладает хорошей стойкостью к истиранию, маслам и химикатам. Не распространяет горение.
  • Полиэтилен (PE): Высокая стойкость к влаге и агрессивным средам. Используется для кабелей, прокладываемых в земле.
  • Малотекущий безгалогенный компаунд (LSZH): При пожаре не выделяет галогены и имеет пониженное дымовыделение. Применяется в метро, тоннелях, общественных зданиях.

Области применения и способы прокладки

Кабели 10 кВ используются для:

• Создания питающих линий от распределительных подстанций 35/10(6) кВ к городским и промышленным распределительным пунктам 10/0.4 кВ.
• Питания мощных электродвигателей (насосы, вентиляторы, компрессоры) на промышленных предприятиях.
• Устройства вставок в воздушные линии электропередачи (ВЛ).
• Прокладки в тоннелях, коллекторах, по эстакадам и в производственных помещениях.
• Электроснабжения шахт, рудников, нефтедобывающих платформ (в специальном исполнении).

Способы прокладки:

1. В земле (траншее): Наиболее распространенный способ. Требует подготовки песчаной подушки, защиты кирпичом или сигнальной лентой. Глубина прокладки обычно 0.7-1.0 метра.
2. В кабельных сооружениях: Туннели, коллекторы, эстакады, галереи. Предпочтительный способ для сложных и разветвленных трасс в условиях плотной городской застройки.
3. По воздуху: По стенам зданий, на тросах (воздушные кабельные линии).
4. В блоках: Прокладка в асбестоцементных, керамических или пластиковых трубах. Применяется на участках с повышенными требованиями к защите от механических повреждений или при пересечении с дорогами, железнодорожными путями.

Расчет и выбор кабеля 10 кВ

Выбор сечения кабеля является критически важной задачей и производится по следующим критериям:

1. По допустимому длительному току нагрузки:
Основной критерий. Сечение выбирается таким, чтобы ток нагрузки не превышал длительно допустимого тока для данного кабеля при конкретных условиях прокладки.

Таблица 1: Примерные длительно допустимые токи для трехжильных кабелей 10 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена, проложенных в земле (температура земли +25°C, удельное тепловое сопротивление 1.2 К·м/Вт)

Сечение жилы, мм²	Медные жилы, А	Алюминиевые жилы, А
25	160	125
35	195	150
50	235	180
70	285	220
95	340	260
120	390	300
150	445	340
185	505	390
240	590	455

Примечание: Точные значения необходимо брать из актуальных справочников ПУЭ, ГОСТ или каталогов производителей, учитывая поправочные коэффициенты на количество работающих кабелей в траншее, температуру почвы и т.д.

2. По термической стойкости к токам короткого замыкания (КЗ):
Сечение должно быть достаточным, чтобы выдержать нагрев при протекании тока КЗ в течение времени действия защиты.

Формула для проверки: S_min = (I_тер * √t_тер) / C, где:

• S_min – минимальное сечение по термической стойкости, мм².
• I_тер – установившийся ток термической стойкости, кА.
• t_тер – время термической стойкости, с (обычно 1, 3, 4 с).
• C – коэффициент, зависящий от материала жилы (для меди ~ 140-165, для алюминия ~ 90-95).

3. По потере напряжения:
Особенно актуально для протяженных линий. Потеря напряжения не должна превышать допустимых значений (обычно 5% в нормальном режиме).

4. По экономической плотности тока:
Для линий с большим количеством часов использования максимума нагрузки выбирается сечение, обеспечивающее минимальные приведенные затраты на сооружение и эксплуатацию.

5. По условиям срабатывания защиты:
Токовая отсечка или максимальная токовая защита должны надежно срабатывать при КЗ в конце защищаемой линии.

Монтаж и соединение кабелей 10 кВ

Монтаж требует высокой квалификации персонала и использования специального инструмента.

1. Разделка кабеля:
Аккуратное послойное снятие оболочки, брони, экранов и изоляции с соблюдением технологических размеров.

2. Установка соединительных муфт:
Предназначены для соединения двух отрезков кабеля в линию.

• Для кабелей с XLPE: Используются термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты. Холодноусаживаемые муфты (с предварительно натянутой эластомерной изоляцией) получили широкое распространение из-за простоты монтажа и отсутствия необходимости в открытом огне.
• Для кабелей с бумажной изоляцией: Применяются свинцовые или эпоксидные муфты, требующие герметизации для предотвращения утечки пропитки.

3. Установка концевых муфт (концевиков):
Служат для оконцевания кабеля при подключении к шинам РУ, силовым трансформаторам или мощным электродвигателям.

• Типы:
  • Наружной установки (КНВ/КНВп): С фарфоровым или полимерным покрывающим изолятором.
  • Внутренней установки (КВВ/КВВп): С пластмассовым или резиновым покрывающим изолятором.
  • Проходные: Для вывода кабеля через стену или потолок.

4. Заземление:
Медные экраны кабеля подлежат обязательному заземлению с обеих сторон. Это обеспечивает безопасность и нормальную работу защит. Заземление может быть двусторонним или односторонним с применением поперечных связей, в зависимости от схемы сети и требований к защите от блуждающих токов.

Испытания и диагностика

Перед вводом в эксплуатацию и в процессе обслуживания кабельные линии 10 кВ подвергаются электрическим испытаниям.

1. Испытание повышенным напряжением выпрямленного тока:
Основной вид приемо-сдаточных и периодических испытаний.

• Норма испытательного напряжения: 60 кВ для кабелей 10 кВ.
• Продолжительность: 10 минут.
• Цель: Выявление сосредоточенных дефектов (проколы, трещины в изоляции).

2. Измерение сопротивления изоляции:
Производится мегомметром на напряжение 2500 В.

• Нормы: Сопротивление изоляции кабелей 10 кВ не нормируется, но на практике должно составлять сотни и тысячи МОм. Оценивается тенденция к снижению при сравнении с предыдущими измерениями.

3. Измерение сопротивления постоянному току жил:
Проверяется целостность и качество соединений в муфтах.

4. Диагностика частичных разрядов (ЧР):
Современный метод, позволяющий оценить состояние изоляции и выявить развивающиеся дефекты без отключения кабеля (онлайн-диагностика) или с применением специальных генераторов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. В чем основное отличие кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE) от кабелей с бумажной пропитанной изоляцией?
XLPE-кабели имеют более высокую допустимую температуру нагрузки (+90°C против +80°C), не требуют сложных систем подпитки пропиткой, легче и проще в монтаже (особенно концевые муфты). Бумажная изоляция имеет большую историю применения и в некоторых специфических условиях может сохранять преимущества, но в новых проектах доминирует XLPE.

2. Как выбрать сечение кабеля 10 кВ?
Выбор осуществляется по совокупности условий: по допустимому току нагрузки (основной критерий), по термической стойкости к току КЗ, по потере напряжения и по экономической плотности тока. Расчет должен быть выполнен в соответствии с ПУЭ гл. 1.3.

3. Почему экраны кабеля 10 кВ необходимо заземлять?
Заземление экранов необходимо для обеспечения электробезопасности (снятие напряжения с экрана), для создания пути стока токов утечки и емкостных токов, а также для правильного функционирования релейной защиты (дифференциальной, направленной).

4. Каков срок службы кабеля 10 кВ?
Номинальный срок службы, заявляемый производителями, составляет 25-30 лет для XLPE и 30-40 лет для кабелей с бумажной изоляцией. Фактический срок службы сильно зависит от условий эксплуатации (перегрузки, термические и электродинамические воздействия при КЗ, коррозия, качество монтажа).

5. Можно ли прокладывать кабели 10 кВ в одном коробе/лотке с кабелями 0.4 кВ?
ПУЭ (п. 2.1.16) разрешают совместную прокладку, но с условием, что кабели выше 1 кВ будут отделены от кабелей до 1 кВ огнестойкими перегородками или расстояние между ними будет не менее 100 мм. На практике для силовых кабелей 10 кВ рекомендуется, по возможности, раздельная прокладка.

6. Что означает маркировка АПвБбШп?
Расшифровка:

• А – Алюминиевая жила.
• Пв – Изоляция из сшитого полиэтилена.
• Б – Броня из двух стальных оцинкованных лент.
• б – Без подушки под броней (в других марках «Б» может означать наличие подушки).
• Шп – Защитный шланг (оболочка) из полиэтилена.

7. Как часто нужно проводить испытания кабельной линии 10 кВ?
Для кабельных линий, находящихся в эксплуатации, периодичность испытаний повышенным напряжением выпрямленного тока составляет:

• Подземные кабели – 1 раз в 5 лет.
• Кабели, проложенные в помещениях, туннелях, каналах – 1 раз в 3 года.
• Кабели, находящиеся в неудовлетворительном состоянии – 1 раз в 2 года или чаще, на усмотрение ответственного за электрохозяйство.