Кабели силовые 6 кВ сечение 185 мм с пластмассовой изоляцией

Кабели силовые на напряжение 6 кВ сечением 185 мм² с пластмассовой изоляцией: конструкция, применение, стандарты

Силовые кабели на напряжение 6 кВ с сечением токопроводящей жилы 185 мм² и пластмассовой изоляцией представляют собой ключевой элемент современных кабельных линий распределительных сетей среднего напряжения. Они предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках при переменном напряжении частотой 50 Гц. Номинальное напряжение 6/10 кВ указывает на отношение U₀/U (фазное/междуфазное), где 6 кВ – действующее значение напряжения между жилой и землей, а 10 кВ – между любыми двумя жилами. Сечение 185 мм² оптимально для токовых нагрузок в диапазоне 300-400 А, что соответствует мощностям порядка 3-4 МВА при трехфазном подключении.

Конструктивные элементы кабеля

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию.

1. Токопроводящая жила

Жила сечением 185 мм² изготавливается, как правило, из алюминия (марка А) или меди (марка М). Алюминиевые жилы распространены ввиду экономической эффективности, медные – при необходимости минимизации сечения или в условиях повышенных требований к токовой нагрузке и стойкости к механическим воздействиям. По конструкции жила может быть:

• Однопроволочной (ож). Применяется для кабелей с алюминиевыми жилами, класс гибкости 1.
• Многопроволочной (мн). Применяется для медных жил и, реже, для алюминиевых, класс гибкости 2. Состоит из множества проволок, скрученных в несколько повивов, что обеспечивает повышенную гибкость.

2. Изоляция жилы

Основной изолирующий слой. В качестве пластмассовой изоляции для кабелей на 6 кВ применяются:

• Сшитый полиэтилен (СПЭ, XLPE): Наиболее современный и распространенный материал. Процесс сшивания (образования поперечных молекулярных связей) резко повышает термостойкость (до +90°C в длительном режиме и +250°C при КЗ) и стойкость к растрескиванию под напряжением по сравнению с термопластичным полиэтиленом. Имеет низкие диэлектрические потери.
• Поливинилхлоридный пластикат (ПВХ, PVC): Применяется реже для данного класса напряжения, обладает хорошей гибкостью и нераспространением горения, но уступает СПЭ по диэлектрическим характеристикам и температурному диапазону (длительно +70°C).

Толщина изоляции нормирована стандартами. Для кабеля 6 кВ с изоляцией из СПЭ она составляет, как правило, 3,0-3,4 мм.

3. Экраны по жиле

Обязательный элемент для кабелей на напряжение 6 кВ. Предназначен для создания равномерного радиального электрического поля вокруг жилы, устранения поверхностных разрядов и защиты от внешних электромагнитных помех.

• Экран полупроводящий: Наносится поверх изоляции жилы. Изготавливается из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Выравнивает микронеровности поверхности изоляции, предотвращая локальные концентрации напряженности поля.
• Экран токопроводящий (медный): Поверх полупроводящего экрана накладывается экран в виде медных лент (реже проволок) или повива медных проволок. Служит для замыкания токов утечки и обеспечения симметрии поля, а также в качестве элемента защиты от короткого замыкания.

4. Поясная изоляция и заполнение

В трехжильных кабелях поверх скрученных изолированных и экранированных жил накладывается поясная изоляция (обычно из ПВХ или полиэтилена) или производится заполнение межжильного пространства для придания кабелю круглой формы.

5. Оболочка

Наружный защитный слой, предохраняющий внутренние элементы от механических повреждений, влаги, химических веществ и распространения огня. Материалы:

• ПВХ пластикат: Общераспространенный вариант. Может иметь исполнения: «нг(A)» – не распространяющий горение по категории A, «нг-LS» – с пониженным дымовыделением и газовыделением.
• Полиэтилен: Высокая стойкость к влаге и агрессивным средам. Применяется для кабелей, прокладываемых в земле с высокой коррозионной активностью.
• Галогенне содержащие материалы (HFFR): Для объектов с повышенными требованиями к пожарной безопасности (метро, тоннели, АЭС). Не выделяют коррозионных газов и дыма при пожаре.

Маркировка и типы кабелей

Обозначение кабеля формируется согласно ГОСТ 31996-2012 или ТУ. Примеры марок:

• АПвВнг(А)-6/10 кВ 1х185: Кабель с алюминиевой (А) жилой, изоляцией из сшитого полиэтилена (Пв), оболочкой из ПВХ (В), не распространяющий горение по категории А (нг(А)). Одножильный.
• ПвПнг(А)-6/10 кВ 3х185: С медной жилой (отсутствие «А» означает медь), изоляцией СПЭ (Пв), оболочкой из полиэтилена (П), не распространяющий горение. Трехжильный.
• АПвП-6/10 кВ 3х185: Трехжильный алюминиевый кабель в полиэтиленовой оболочке для прокладки в земле.

Основные технические характеристики

Таблица 1. Электрические и механические параметры кабеля 6 кВ 185 мм²

Параметр	Значение для алюминиевой жилы	Значение для медной жилы	Примечания
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более	0,164	0,0991	ГОСТ 22483
Допустимый длительный ток нагрузки (Iдл), А	~320-340	~400-425	Зависит от способа прокладки (в земле/воздухе)
Максимально допустимая температура жилы в длительном режиме	+90°C (для СПЭ)	+90°C (для СПЭ)
Максимальная температура при КЗ (длительность до 4 сек)	+250°C	+250°C
Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева	-15°C	-15°C
Минимальный радиус изгиба при монтаже	15-20 x D кабеля	15-20 x D кабеля	D – наружный диаметр кабеля
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты, кВ/10 мин.	12	12	Для новых кабелей после прокладки

Таблица 2. Допустимые длительные токовые нагрузки (I_дл) для кабеля 6 кВ 3х185 мм² с изоляцией из СПЭ

Способ прокладки	Iдл для А 3х185, А	Iдл для Cu 3х185, А	Условия
В земле (в траншее)	325	410	Глубина 0,7 м, температура грунта +15°C, удельное тепловое сопротивление 1,2 К·м/Вт
В воздухе (на открытом воздухе, в помещении)	340	430	Температура воздуха +25°C
В кабельном канале (блоке, туннеле)	300	380	С учетом взаимного нагрева нескольких кабелей

Примечание: Точные значения определяются по ПУЭ 7-го изд., гл. 1.3 с учетом поправочных коэффициентов на температуру среды, количество работающих кабелей вплотную и др.

Области применения

• Питание мощных электроприемников (насосы, вентиляторы, компрессоры) на промышленных предприятиях.
• Устройство вводов и распределительных сетей на территории городов (кабельные линии вместо воздушных).
• Питание тяговых подстанций городского электротранспорта.
• Создание соединительных линий между распределительными устройствами (РУ) подстанций 6/10 кВ.
• Прокладка на объектах нефтегазовой и химической промышленности (в соответствующем исполнении оболочки).

Особенности монтажа и эксплуатации

Прокладка кабелей 6 кВ 185 мм² требует соблюдения строгих правил.

• Прокладка в земле: Глубина траншеи не менее 0,7 м. Обязательна подсыпка и защита песчаной подушкой (слой 10 см снизу и сверху), защита кирпичом или сигнальными лентами. Расстояние между параллельно проложенными кабелями 6 кВ – не менее 100 мм для снижения взаимного нагрева.
• Прокладка в кабельных сооружениях: Допускается на лотках, в коробах, каналах. Необходимо крепление с шагом, предотвращающим механическую деформацию. Требуется соблюдение противопожарных мероприятий (огнезащитные покрытия, перегородки).
• Монтаж концевых и соединительных муфт: Критически важная операция. Требует высокой квалификации персонала. Необходима тщательная зачистка изоляции, ступенчатая разделка экранов, аккуратная установка изоляционных и экранирующих компонентов муфты для обеспечения равномерности электрического поля.
• Испытания после монтажа: Обязательны высоковольтные испытания повышенным напряжением 12 кВ частотой 0,1 Гц или постоянным напряжением 24 кВ в течение 15 минут для проверки целостности изоляции и качества монтажа муфт.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Что лучше для прокладки в земле: кабель в ПВХ или полиэтиленовой оболочке?

Для прокладки в земле, особенно в грунтах с высокой коррозионной активностью (засоленных, заболоченных) или при наличии блуждающих токов, предпочтительнее кабель в полиэтиленовой оболочке (марки АПвП, ПвП). Полиэтилен обладает практически нулевым водопоглощением и высокой стойкостью к химикатам. ПВХ оболочка (АПвВ) более гибкая и удобная для монтажа в кабельных сооружениях, но может быть подвержена старению под длительным воздействием влаги и агрессивных сред.

2. Какой запас по току дает применение медной жилы вместо алюминиевой при том же сечении 185 мм²?

Исходя из данных таблицы 2, запас по току составляет примерно 25-30%. Медный кабель 3х185 мм² способен длительно передавать ток ~410-430 А, в то время как алюминиевый при тех же условиях – ~320-340 А. Это связано с более низким удельным сопротивлением меди. Однако выбор должен быть экономически обоснован, так как стоимость медного кабеля значительно выше.

3. Обязательно ли использовать кабели с нераспространяющими горение исполнениями (нг(А), нг-LS)?

Согласно актуализированным требованиям ПУЭ и Федерального закона № 123-ФЗ (Технический регламент о требованиях пожарной безопасности), при групповой прокладке в кабельных сооружениях, зданиях, производственных помещениях, тоннелях необходимо применять кабели, не распространяющие горение. Для одиночной прокладки в земле или по фасаду здания допускается применение кабелей без индекса «нг», но с учетом местных норм. Исполнение «нг-LS» обязательно для помещений с массовым пребыванием людей, а также в метрополитенах и на объектах атомной энергетики.

4. Как правильно выбрать сечение 185 мм²? На основании чего проводится расчет?

Выбор сечения 185 мм² должен быть подтвержден расчетом по следующим критериям:

1. По длительно допустимому току (нагреву): Расчетный максимальный длительный ток нагрузки должен быть меньше I_дл из таблиц ПУЭ с учетом всех поправочных коэффициентов (на температуру, количество кабелей, способ прокладки).
2. По потере напряжения: Потеря напряжения в конце линии не должна превышать значений, установленных ПУЭ (например, ±5% для внутренних сетей).
3. По термической стойкости к токам короткого замыкания (ТКЗ): Проверяется, что сечение выдержит ток КЗ за время его отключения защитой без недопустимого перегрева. Для 6 кВ это часто является определяющим фактором.
4. По экономической плотности тока: Для сетей с большим числом часов использования максимума нагрузки (промышленные предприятия).

Сечение 185 мм² часто является оптимальным решением для фидеров 6 кВ с нагрузкой 2-3 МВА.

5. В чем ключевое отличие изоляции СПЭ от ПВХ для кабелей 6 кВ?

Ключевые отличия:

• Температурный режим: СПЭ допускает нагрев жилы до +90°C, ПВХ – только до +70°C. Это позволяет пропускать больший ток по кабелю того же сечения.
• Диэлектрические потери: У СПЭ они на порядок ниже, что снижает нагрев изоляции собственными потерями и увеличивает КПД линии.
• Стойкость к растрескиванию: СПЭ, будучи термореактивным материалом, не течет при перегреве и более устойчив к образованию «древовидных» разрядов (трекингу).
• Масса и гибкость: Кабели с ПВХ изоляцией обычно легче и гибче, но для 6 кВ это не является определяющим фактором, так как изоляция всегда комбинируется с экранами.

Таким образом, для новых проектов сетей 6 кВ практически повсеместно выбирают кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена.