4 жильный кабель

Конструкция и основные параметры 4-жильного кабеля

Четырехжильный кабель представляет собой электротехническое изделие, состоящее из четырех изолированных токопроводящих жил, объединенных общей защитной оболочкой, а в ряде случаев – бронепокровом. Конструкция оптимизирована для работы в трехфазных сетях переменного тока.

1. Токопроводящая жила

• Материал: Медь или алюминий. Медь обладает более высокой электропроводностью, механической прочностью и стойкостью к окислению. Алюминий легче и дешевле, но требует большего сечения для той же токовой нагрузки и склонен к ползучести и образованию окисной пленки.
• Класс гибкости:
  • Класс 1 (моножила): Жесткая жила, используемая для стационарной прокладки.
  • Класс 2 (многопроволочная): Повышенной гибкости, применяется для подключения подвижного оборудования или на сложных трассах.
• Сечение: Номинальное сечение жилы стандартизировано и выбирается исходя из тока нагрузки и условий прокладки. Диапазон сечений широк – от 1.5 мм² для маломощных цепей до 1000 мм² и более для силовых линий.

2. Изоляция жил
Изоляция выполняется из полимерных материалов, каждый из которых обладает определенными диэлектрическими и эксплуатационными характеристиками.

• ПВХ (Поливинилхлорид): Наиболее распространенный материал для изоляции и оболочки общего назначения. Обладает хорошими диэлектрическими свойствами, стойкостью к агрессивным средам, не поддерживает горение. Недостатки: выделяет коррозионно-активные и токсичные газы при горении, теряет эластичность при низких температурах.
• Сшитый полиэтилен (XLPE): Основной материал для изоляции силовых кабелей на среднее и высокое напряжение. Обладает высокой термостойкостью (до +90°C в длительном режиме), отличными диэлектрическими характеристиками, стойкостью к току короткого замыкания.
• Резина (на основе каучуков): Применяется в кабелях, требующих высокой гибкости и стойкости к вибрациям (например, для подключения кранового оборудования). Недостатки: более высокая стоимость и меньшая стойкость к старению по сравнению с ПВХ и XLPE.
• Бумажная пропитанная изоляция: Используется в кабелях высокого напряжения. Имеет высокую электрическую прочность, но гигроскопична и требует герметичной оболочки.

3. Нулевая жила и жила заземления
В четырехжильных кабелях для систем TN-C, TN-C-S, TN-S жилы выполняют разные функции:

• Фазные жилы (L1, L2, L3): Три жилы, по которым протекают фазные токи.
• Нулевая рабочая (N) жила: Предназначена для протекания тока нагрузки, обусловленного неравномерностью фаз. Имеет изоляцию голубого или синего цвета.
• Нулевая защитная (PE) жила (заземляющая): Предназначена для подключения к заземляющему контуру и служит для защиты от поражения электрическим током. Имеет изоляцию желто-зеленого цвета.
• Совмещенная нулевая рабочая и защитная (PEN) жила: Используется в устаревшей системе TN-C. Имеет изоляцию голубого цвета с желто-зелеными полосами на концах.

4. Оболочка и броня

• Внешняя оболочка: Защищает внутренние конструкции от механических повреждений, влаги, химических веществ и солнечного излучения. Материалы: ПВХ, полиэтилен, резина.
• Бронепокров: Применяется для защиты от значительных механических воздействий, растяжения и грызунов. Выполняется в виде:
  • Стальных оцинкованных лент (броня типа Бл).
  • Стальных оцинкованных проволок (броня типа Бпв).

5. Поясная изоляция и заполнитель

• Поясная изоляция: Наносится поверх скрученных изолированных жил для повышения электрической прочности и стабильности конструкции.
• Заполнитель: Элементы из ПВХ, мешковины или полипропилена, которые заполняют пространство между скрученными жилами для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.

Маркировка и обозначения

Маркировка четырехжильных кабелей регламентируется ГОСТ и ТУ и содержит информацию о материале жил, изоляции, оболочке, броне, напряжении и сечении.

Пример расшифровки кабеля ВВГнг(ож)-LS 4х50:

• В – Изоляция жил из ПВХ (Винил).
• В – Оболочка из ПВХ.
• Г – Отсутствие брони («голый»).
• нг – Не распространяющий горение.
• (ож) – Однопроволочная жила (моножила).
• -LS – Low Smoke, пониженное дымовыделение при горении.
• 4 – Количество жил.
• х50 – Номинальное сечение каждой жилы, 50 мм².

Пример расшифровки кабеля АПвБШп 4х120/70:

• А – Алюминиевая жила.
• Пв – Изоляция жил из сшитого полиэтилена (Пв – вулканизированный полиэтилен).
• Б – Броня из стальных лент.
• Шп – Защитный шланг из полиэтилена.
• 4 – Количество жил.
• х120/70 – Сечение основных жил 120 мм², сечение четвертой (нулевой) жилы 70 мм².

Области применения

Четырехжильные кабели являются основой для построения распределительных сетей и электроснабжения потребителей.

• Питание трехфазных электродвигателей в промышленности, на насосных станциях, в вентиляционных установках.
• Распределение электроэнергии в жилых, коммерческих и промышленных зданиях (стояки, магистральные линии).
• Питание силовых распределительных щитов (ВРУ, ГРЩ).
• Уличное освещение и электроснабжение объектов инфраструктуры.
• Прокладка в кабельных сооружениях (лотках, тоннелях, каналах).

Сечения и токовые нагрузки

Выбор сечения жил является критически важным этапом проектирования. Он осуществляется на основе расчета по току нагрузки с учетом поправочных коэффициентов на условия прокладки.

Таблица 1: Допустимые длительные токи для четырехжильных кабелей с ПВХ изоляцией на напряжение до 1 кВ, проложенных в воздухе (при температуре воздуха +25°C)

Сечение жилы, мм²	Медные жилы, А	Алюминиевые жилы, А
1.5	21	—
2.5	27	21
4	36	28
6	46	36
10	63	49
16	84	65
25	112	87
35	135	106
50	165	127
70	210	165
95	255	200
120	295	230

Примечание: При прокладке в земле токовые нагрузки для кабелей того же сечения могут быть на 10-30% выше из-за лучших условий охлаждения. При групповой прокладке вводятся понижающие коэффициенты.

Системы заземления и цветовая маркировка

Конфигурация четвертой жилы напрямую зависит от применяемой системы заземления.

Таблица 2: Использование 4-жильного кабеля в различных системах заземления

Система заземления	Назначение жил	Требования к кабелю
TN-C (устаревшая)	L1, L2, L3, PEN	Четвертая жила является совмещенной (PEN). Имеет изоляцию голубого цвета с желто-зелеными полосами на концах. Сечение PEN-жилы должно быть не менее сечения фазных жил.
TN-S (современная)	L1, L2, L3, N	Четвертая жила является нулевой рабочей (N). Имеет изоляцию синего цвета. Сечение N-жилы может быть равным или (реже) меньше сечения фазных.
TN-C-S (распространенная)	L1, L2, L3, PEN (на участке до точки разделения)	Аналогично TN-C. После точки разделения в здании PEN-жила разделяется на отдельные N и PE, которые далее не объединяются.
TT (для объектов с плохим состоянием сети)	L1, L2, L3, N	Четвертая жила – нулевая рабочая (N). Защитное заземление (PE) организуется местно, независимым контуром, и в кабеле не присутствует.

Цветовая маркировка изоляции жил (согласно ПУЭ и ГОСТ 31947-2012):

• Желто-зеленый: Защитная жила PE.
• Синий/Голубой: Нулевая рабочая жила N.
• Коричневый, Черный, Серый: Фазные жилы L1, L2, L3.
• Синий с желто-зелеными полосами на концах: Совмещенная PEN-жила.

Прокладка и монтаж

Способы прокладки:

1. Открытая прокладка: По стенам, конструкциям, в лотках, коробах. Требует стойкости оболочки к УФ-излучению.
2. Скрытая прокладка: В штрабах, под штукатуркой, в пустотах строительных конструкций.
3. Прокладка в земле (траншей): Требует применения бронированных кабелей (например, ВБШв, АВБбШв) для защиты от механических повреждений.
4. Прокладка в воде: Применяются специальные кабели с гидроизоляционной защитой.

Требования к монтажу:

• Радиус изгиба: Ограничен для предотвращения повреждения изоляции и жил. Для бронированных кабелей с многопроволочными жилами – не менее 7.5 наружных диаметров. Для однопроволочных – не менее 10 диаметров.
• Соединение и ответвление: Производится с помощью кабельных муфт (соединительных, ответвительных, концевых). Для медных жил применяют опрессовку, сварку или пайку. Для алюминиевых – опрессовку или сварку.
• Заземление брони: Бронепокров и металлические экраны должны быть заземлены с обеих сторон кабельной линии для безопасности и устранения наведенных токов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. В чем ключевое отличие кабеля 4х4 от 5х4?
Кабель 4х4 содержит четыре жилы: три фазные и одну нулевую (рабочую или совмещенную). Кабель 5х4 содержит пятую жилу, которая, как правило, является защитной (PE). Кабель 4х4 используется в системах TN-C или для питания нагрузки без необходимости в отдельном защитном проводнике (например, по системе TT). Кабель 5х4 применяется в современных системах TN-S.

2. Почему в некоторых 4-жильных кабелях сечение четвертой (нулевой) жилы меньше, чем у фазных?
Это регламентировано ПУЭ. Сечение нулевой рабочей жилы в 3-фазных сетях может быть уменьшено, если по ней не протекает ток от однофазных потребителей, а только ток несимметрии фаз, который обычно не превышает 30-40% от фазного тока. Стандартные соотношения: 1:1 (равное сечение) или, например, 3х120+1х70.

3. Можно ли использовать 4-жильный кабель для однофазной сети?
Технически возможно, но экономически нецелесообразно. При этом две жилы остаются неиспользованными, что приводит к перерасходу меди и средств. Для однофазной сети применяются 2- или 3-жильные кабели (L, N, PE).

4. Какой кабель выбрать для прокладки в земле – с алюминиевыми или медными жилами?
Выбор зависит от бюджета, условий эксплуатации и требований к надежности. Медный кабель дороже, но надежнее: меньше подвержен коррозии в местах повреждения оболочки, имеет лучшую стойкость к механическим нагрузкам (вибрация, изгибы), более компактный при одинаковой пропускной способности. Алюминиевый кабель – бюджетное решение для стационарной прокладки без частых изгибов.

5. Что означает маркировка «нг(А)-LS» и где она применяется?

• нг(А) – кабель не распространяет горение при групповой прокладке по категории А (наивысшие требования к нераспространению горения).
• -LS – Low Smoke, пониженное дымовыделение при горении.
  Такие кабели обязательны для прокладки в общественных зданиях, на транспортных объектах, в тоннелях, где предъявляются повышенные требования к пожарной безопасности.

6. Как правильно выбрать сечение 4-жильного кабеля для питания трехфазного двигателя?

1. Определите номинальный ток двигателя по его шильдику или из паспортных данных.
2. Умножьте этот ток на коэффициент 1.1-1.2 (для запаса).
3. По таблицам ПУЭ выберите сечение кабеля, допустимый длительный ток которого равен или превышает полученное значение.
4. Проведите проверку на потерю напряжения и термическую стойкость к току короткого замыкания (если требуется).

7. Чем опасна прокладка алюминиевого кабеля в сыром помещении?
Места соединений алюминиевых жил крайне чувствительны к окислению. Образующаяся окисная пленка (Al2O3) обладает высоким сопротивлением, что приводит к перегреву контакта, его дальнейшему окислению и, в конечном итоге, к разрушению и возгоранию. Необходимо применять специальные токопроводящие пасты и кварцевазелиновую смазку для защиты контактов.