Кабель 4х240

Конструкция кабеля 4х240

Кабель с маркировкой 4х240 представляет собой силовой кабель с четырьмя токопроводящими жилами, каждая из которых имеет номинальное сечение 240 мм². Это сечение относится к классу крупных и предназначено для передачи значительных мощностей. Конструкция кабеля является многослойной и зависит от конкретной марки, но общий принцип един.

1. Токопроводящая жила

• Материал: Как правило, медь или алюминий. Медные жилы имеют более высокую проводимость, механическую прочность и стойкость к окислению, но дороже и тяжелее. Алюминиевые — легче и дешевле, но требуют большего сечения для той же токовой нагрузки и склонны к ползучести и окислению.
• Класс гибкости: Для сечений 240 мм² жилы часто выполняются многопроволочными. Класс 1 (жила однопроволочная) используется для стационарной прокладки без перемещений. Класс 2 (многопроволочная) более гибкий, что упрощает монтаж в условиях сложных трасс.
• Форма: Жилы могут быть круглой или секторной (сегментной) формы. Секторные жилы позволяют более компактно уложить их в общем сечении кабеля, уменьшая его диаметр и вес.

2. Изоляция жил
Каждая токопроводящая жила имеет персональную изоляцию. Материал изоляции определяет основное назначение и характеристики кабеля.

• ПВХ (Поливинилхлорид): (Например, кабель ВВГ). Недорогой, достаточно гибкий, но имеет ограниченный температурный диапазон (обычно от -50°C до +70°C) и при горении выделяет большое количество дыма и коррозионно-активных газов.
• Сшитый полиэтилен (XLPE): (Например, кабель АПвВнг, ПвВнг). Современный и наиболее распространенный материал для кабелей среднего и высокого напряжения. Обладает высокими температурными характеристиками (длительная рабочая температура до +90°C, перегрузка до +130°C), стойкостью к термостарению и высокой диэлектрической прочностью.
• Бумажная изоляция, пропитанная вязким или нестекающим составом: (Например, кабель АСБ, СБ). Классический вариант для кабелей высокого напряжения. Требует герметичной оболочки для защиты пропитки от высыхания.

3. Поясная изоляция
В кабелях с бумажной или некоторыми типами полимерной изоляции может присутствовать слой поясной изоляции, наложенный поверх скрученных изолированных жил.

4. Экран
В кабелях на напряжение 6 кВ и выше наличие экрана является обязательным. Экран выполняется из электропроводящего материала (чаще всего медной или алюминиевой фольги, полупроводящего слоя или медной ленты) и служит для:

• Создания равномерного симметричного электрического поля вокруг жилы.
• Защиты от внешних электромагнитных помех.
• Отвода токов утечки и обеспечения безопасности при повреждении.

5. Заполнитель и подушка под броню
Для придания кабелю круглой формы и механической стабильности пространство между скрученными жилами заполняется ПВХ-поясом или негорючим уплотнителем. Под броней часто располагается подушка из битума, крепированной бумаги или ПВХ-лент для защиты внутренних элементов от механических повреждений стальной лентой.

6. Броня
Используется для прокладки в земле (траншеях), в условиях риска механических повреждений.

• Стальные оцинкованные ленты (Б): Две ленты, наложенные спирально в противоположных направлениях.
• Стальные оцинкованные проволоки (К): Используется для кабелей, подвергающихся значительным растягивающим нагрузкам (например, при прокладке по дну водоемов).

7. Защитный шланг (наружная оболочка)
Внешний слой, защищающий все внутренние элементы кабеля от влаги, химикатов, механических воздействий и распространения огня. Материал — ПВХ-пластикат. Для повышения пожарной безопасности применяются негорючие (нг) и малодымные (LS) композиции.

Основные марки кабеля 4х240 и их расшифровка

Марка кабеля кодирует его конструкцию и материалы. Рассмотрим наиболее распространенные примеры.

АВБбШв 4х240

• А — Алюминиевая жила
• В — Изоляция жил из ПВХ
• Б — Броня из стальных оцинкованных лент
• б — Без подушки под броней (в современной трактовке — с подушкой)
• Шв — Защитный шланг (оболочка) из ПВХ
• 4х240 — Четыре жилы сечением 240 мм²
• Назначение: Прокладка в земле (траншеях), кабельных каналах, тоннелях. На напряжение 0,66; 1 кВ.

АПвБбШв 4х240

• А — Алюминиевая жила
• Пв — Изоляция жил из сшитого полиэтилена (XLPE)
• Б — Броня из стальных лент
• б — С подушкой под броней
• Шв — Защитный шланг из ПВХ
• Назначение: Аналогично АВБбШв, но благодаря изоляции XLPE может использоваться на более высокое напряжение (до 10 кВ) и имеет лучшие температурные характеристики.

ВВГнг(А)-LS 4х240

• В — Изоляция жил из ПВХ
• В — Оболочка из ПВХ
• Г — Голый (отсутствие брони)
• нг(А) — Не распространяющий горение по категории А (наивысшая стойкость к распространению огня при групповой прокладке)
• LS (Low Smoke) — Пониженное дымовыделение при горении
• Назначение: Прокладка в сухих и влажных помещениях, кабельных сооружениях, на специальных лотках и коробах. Запрещена для прокладки в земле.

ПвП 4х240

• Пв — Изоляция жил из сшитого полиэтилена (XLPE)
• П — Наружная оболочка из полиэтилена
• Назначение: Кабель для прокладки в земле, в т.ч. в условиях агрессивных грунтов. Полиэтиленовая оболочка обладает высокой стойкостью к влаге и химикатам.

Технические характеристики и параметры

1. Электрические параметры (на примере кабеля 1 кВ с изоляцией XLPE)

• Номинальное напряжение, U₀/U: 0.66/1 кВ или 6/10 кВ. Где U₀ — напряжение между жилой и землей, U — междуфазное напряжение.
• Допустимый длительный ток (Iₐ): Зависит от материала жилы, способа прокладки и температуры окружающей среды.

Таблица 1: Допустимые длительные токи для кабеля 4х240 (однократная прокладка в земле с удельным тепловым сопротивлением 1.2 К·м/Вт, температура земли +25°C, температура жилы +90°C)

Таблица 2: Допустимые длительные токи для кабеля 4х240 (однократная прокладка в воздухе, температура воздуха +25°C)

• Сопротивление жилы постоянному току при +20°C:
  • Медь: не более 0.0754 Ом/км
  • Алюминий: не более 0.125 Ом/км
• Индуктивное сопротивление: ~0.08-0.12 Ом/км (зависит от взаимного расположения жил и расстояния между фазами).
• Емкость: Зависит от типа изоляции. Для XLPE ~0.2-0.3 мкФ/км.
• Испытательное напряжение переменным током (для кабеля 1 кВ): 3.5 кВ в течение 5-10 минут.

2. Механические и массогабаритные параметры

• Наружный диаметр: Примерно 55-75 мм в зависимости от марки и наличия брони.
• Масса 1 км кабеля:
  • АВБбШв 4х240: ~11000 кг/км
  • ВБбШв 4х240: ~13000 кг/км
• Минимальный радиус изгиба:
  • Для бронированных кабелей: 15-20 наружных диаметров.
  • Для небронированных кабелей: 10-15 наружных диаметров.

3. Условия прокладки и эксплуатации

• Рабочая температура:
  • ПВХ-изоляция: -50°C … +70°C
  • XLPE-изоляция: -50°C … +90°C (длительно), до +130°C (в режиме перегрузки), до +250°C (при КЗ, не более 5 сек)
• Допустимая температура прокладки без подогрева: Не ниже -15°C для ПВХ и -20°C для XLPE. При более низких температурах требуется предварительный подогрев.
• Глубина прокладки в земле: Обычно 0.7-1.0 метр от планировочной отметки.

Сферы применения кабеля 4х240

Данный кабель используется в качестве стационарной проводки в электрических сетях на напряжение до 10 кВ (основное применение — 0.66/1 кВ и 6/10 кВ) для передачи и распределения электроэнергии.

• Магистральные линии в городских и промышленных распределительных сетях 6-10 кВ.
• Вводы и выводы мощного электрооборудования (трансформаторы, генераторы, крупные электродвигатели).
• Питание главных распределительных щитов (ГРЩ) зданий, цехов, торговых центров.
• Питание крупных узлов нагрузки: насосные станции, вентиляционные установки, холодильные центры.
• Прокладка в кабельных коллекторах, туннелях и по эстакадам.
• Прокладка в земле (траншеях) для соединения подстанций и распределительных пунктов.

Расчет и выбор кабеля 4х240

Выбор сечения 240 мм² должен быть обоснован расчетами.

1. По допустимому длительному току (Iₐ): Расчетный ток нагрузки (Iₚ) должен быть меньше или равен допустимому току для выбранного способа прокладки: Iₚ ≤ Iₐ.
   Iₐ = k₁ * k₂ * k₃ * Iₐₜₐбₗ, где
   • Iₐₜₐбₗ — табличное значение тока (см. Таблицы 1,2).
   • k₁ — поправка на температуру воздуха/земли.
   • k₂ — поправка на количество работающих кабелей, проложенных рядом.
   • k₃ — поправка на удельное тепловое сопротивление грунта.
2. По потере напряжения (ΔU%): Потеря напряжения в конце линии не должна превышать установленных норм (обычно 5% для силовых нагрузок).
   ΔU% = (√3 * Iₚ * L * (Rₐ * cosφ + Xₐ * sinφ)) / (10 * Uₙ), где
   • Iₚ — расчетный ток, А
   • L — длина линии, км
   • Rₐ, Xₐ — активное и индуктивное сопротивление кабеля, Ом/км
   • cosφ — коэффициент мощности
   • Uₙ — номинальное междуфазное напряжение, кВ
3. По термической стойкости к токам короткого замыкания (Iₜₑᵣₘ): Проверяется, что кабель выдержит тепловое воздействие тока КЗ за время его действия.
   Sₘᵢₙ = (I∞ * √tₚ) / C, где
   • Sₘᵢₙ — минимально допустимое сечение по термической стойкости, мм²
   • I∞ — установившийся ток КЗ, А
   • tₚ — расчетное время действия защиты, с
   • C — коэффициент, зависящий от материала жилы и изоляции (для меди ~140-165, для алюминия ~90-95).
4. По условиям срабатывания защиты (для сетей до 1 кВ): Должно обеспечиваться надежное отключение КЗ в конце защищаемой линии. Сопротивление петли «фаза-ноль» должно быть достаточно низким для гарантированного срабатывания автоматического выключателя или предохранителя.

Прокладка и монтаж кабеля 4х240

Работа с кабелем такого сечения требует специального оборудования и соблюдения строгих правил.

• Транспортировка и разгрузка: Используются грузоподъемные механизмы (краны, лебедки). Запрещено сбрасывать барабаны с транспорта. Перекатывать барабан можно только по настилу в направлении, указанном на барабане.
• Раскатка: Может производиться с транспортного средства (кабелеукладчика), с помощью лебедки или вручную (для коротких участков). Категорически запрещается превышать минимальный радиус изгиба.
• Подогрев: При отрицательных температурах кабель перед прокладкой необходимо выдержать в теплом помещении или прогреть термомотыгами или трансформаторами. Прокладка непрогретого кабеля приводит к повреждению изоляции и оболочки.
• Укладка в траншею: На дне траншеи устраивается «постель» из слоя просеянного песка или мягкого грунта толщиной 100-150 мм. После укладки кабель засыпается таким же слоем, затем укладывается сигнальная лента и производится полная засыпка грунтом.
• Соединение и оконцевание: Для соединения жил используются кабельные муфты: соединительные (С), ответвительные (О) и концевые (К). Оконцевание медных жил производится с помощью кабельных наконечников (например, ТМ-240), опрессовываемых гидравлическим прессом. Алюминиевые жилы требуют специальных наконечников (например, ТА-240) и мер по защите от окисления (использование кварцевазелиновой пасты).
• Заземление: Броня, экраны и металлические оболочки кабеля подлежат обязательному заземлению с двух сторон для обеспечения электробезопасности.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. В чем главное отличие кабеля АВБбШв 4х240 от АПвБбШв 4х240?
Главное отличие — в материале изоляции. АВБбШв имеет изоляцию из ПВХ, АПвБбШв — из сшитого полиэтилена (XLPE). Кабель с XLPE может работать при более высоких температурах (до +90°C против +70°C), что позволяет пропускать больший ток. Он также более стоек к термостарению и предназначен для сетей на напряжение до 10 кВ, в то время как ПВХ-кабель обычно используется на 1 кВ.

2. Какой кабель лучше для прокладки в земле: с алюминиевой или медной жилой?
Выбор зависит от экономических и технических факторов. Медь имеет лучшие электрические и механические характеристики (выше токовая нагрузка, долговечнее контактные соединения), но значительно дороже и тяжелее. Алюминий дешевле и легче, но требует большего внимания к качеству соединений (склонность к окислению, «ползучесть»). Для ответственных объектов и при ограничениях по сечению часто выбирают медь. В типовых проектах распределительных сетей широко применяется алюминий.

3. Почему при прокладке нескольких кабелей 4х240 рядом в один лоток их допустимый ток снижается?
При групповой прокладке ухудшаются условия теплоотвода. Кабели взаимно нагревают друг друга, что приводит к повышению их температуры выше допустимой при том же токе нагрузки. Для компенсации этого эффекта вводятся понижающие коэффициенты (k₂), которые зависят от количества и взаимного расположения кабелей.

4. Можно ли использовать кабель ВВГ 4х240 для прокладки в земле?
Нет, категорически не рекомендуется. Кабель марки ВВГ (без брони и специальной защиты от влаги) не предназначен для прокладки в земле. Отсутствие брони делает его уязвимым для механических повреждений при подвижках грунта, давлении и работах в траншее. Отсутствие герметичной защиты (например, полиэтиленового шланга) приведет к проникновению влаги и выходу кабеля из строя. Для прокладки в земле необходимо использовать бронированные кабели (АВБбШв, АПвБбШв, ПвП и т.д.).

5. Как правильно выбрать наконечник для кабеля 4х240?
Наконечник должен точно соответствовать сечению жилы (240 мм²) и ее материалу.

• Для медных жил используются медные наконечники, например, ТМ-240. Соединение выполняется опрессовкой с помощью гидравлического пресса и соответствующих матриц.
• Для алюминиевых жил используются алюминиевые наконечники (ТА-240) или медно-алюминиевые (ТАМ-240), которые позволяют подключать алюминиевый кабель к медной шине. Перед опрессовкой поверхность алюминиевой жилы и внутреннюю полость наконечника необходимо зачистить и обработать специальной токопроводящей пастой (кварцевазелиновой) для предотвращения окисления.

6. Что означает маркировка «нг(А)-LS» на кабеле ВВГ?

• нг(А) — кабель не распространяет горение при групповой прокладке по категории А. Это наивысший уровень пожарной безопасности, означающий, что при испытании горение кабеля не распространяется на большую длину даже при максимальной тепловой нагрузке.
• LS (Low Smoke) — пониженное дымовыделение. Оболочка и изоляция такого кабеля при горении выделяют значительно меньше дыма, что критически важно для безопасности людей при эвакуации из зданий.

7. Как определить, что кабель 4х240 поврежден после прокладки, но до подключения?
Обязательной процедурой является проведение приемо-сдаточных испытаний.

1. Измерение сопротивления изоляции мегомметром на напряжение 2500 В. Сопротивление между каждой жилой и землей, а также между жилами должно быть не менее стандартизированных значений (для кабеля на 1 кВ — обычно не менее 0.5 МОм).
2. Испытание повышенным напряжением переменного тока. Для кабеля на 1 кВ его испытывают напряжением 3.5 кВ в течение 10 минут. Если пробоя не произошло, кабель признается исправным.
3. Проверка целостности и фазировки жил. Проверяется, чтобы жилы не были оборваны и их маркировка соответствовала проекту.