Кабели сечением 150 мм²: технические характеристики, сферы применения и особенности монтажа
Кабели с номинальным сечением токопроводящей жилы 150 мм² занимают критически важную нишу в системах распределения электроэнергии среднего и высокого напряжения, а также в мощных низковольтных установках. Данное сечение является переходным между кабелями для распределения внутри крупных объектов и магистральными линиями. Его выбор обусловлен необходимостью передачи значительных токовых нагрузок (порядка 250-450 А в зависимости от условий) при относительно компактных габаритах и приемлемой массе, что делает его универсальным решением для промышленности, инфраструктуры и генерации.
Конструктивные особенности кабелей 150 мм²
Конструкция кабеля сечением 150 мм² варьируется в зависимости от номинального напряжения и условий эксплуатации. Основные элементы включают в себя:
- Токопроводящая жила: Выполняется из медной или алюминиевой проволоки. Для меди сечение 150 мм² является стандартным, для алюминия часто используется эквивалентное по проводимости сечение (например, 150 мм² алюминия приблизительно соответствует 95 мм² меди, но в рамках стандартизации номиналов выпускается именно 150 мм²). Жила может быть однопроволочной (монолитной) для жестких стационарных установок или многопроволочной для обеспечения гибкости.
- Материал изоляции: Определяет класс напряжения и термостойкость.
- ПВХ (Поливинилхлорид): Для низковольтных кабелей (до 1 кВ). Отличается невысокой стоимостью и достаточной гибкостью, но ограниченной термостойкостью (обычно до +70°C).
- СПЭ (Сшитый полиэтилен): Стандарт для кабелей среднего напряжения (6, 10, 20, 35 кВ). Обладает отличными диэлектрическими свойствами, высокой термостойкостью (до +90°C в продолжительном режиме), стойкостью к току короткого замыкания.
- Бумажная пропитанная изоляция: Используется в маслонаполненных или газонаполненных кабелях высокого напряжения, а также в некоторых типах кабелей до 35 кВ.
- Резина (например, EPR — Этиленпропиленовая): Применяется в гибких кабелях, в условиях возможных вибраций и сложных трасс.
- Экран: Для кабелей на напряжение 6 кВ и выше является обязательным. Выравнивает электрическое поле вокруг жилы, защищает от внешних электромагнитных помех. Выполняется из полупроводящих материалов (экран по жиле) и медной ленты или проволоки (экранирующая оплетка).
- Поясная изоляция и заполнители: В многожильных кабелях обеспечивают круглую форму и механическую стабильность.
- Броня: Для защиты от механических повреждений применяются стальные оцинкованные ленты (Б) или проволоки (К). Броня обычно покрывается наружным защитным шлангом из ПВХ или полиэтилена.
- Внешняя оболочка: Изготавливается из ПВХ, полиэтилена или безгалогенных композиций (при требовании к низкому дымовыделению и газовой коррозии).
- Допустимый длительный ток (Iдоп): Зависит от материала жилы, числа жил, способа прокладки и изоляции.
- Активное сопротивление жилы (R0): При 20°C для меди 150 мм² составляет ~0.124 Ом/км, для алюминия ~0.206 Ом/км.
- Индуктивное сопротивление (X0): Ориентировочно 0.07-0.08 Ом/км для трехжильных кабелей до 10 кВ.
- Емкостной ток и токи заряда: Для кабелей на 6-35 кВ имеют существенное значение, влияют на выбор уставок релейной защиты.
- Ток короткого замыкания: Кабель должен выдерживать термическое воздействие тока КЗ за время его отключения.
- Промышленные предприятия: Основные питающие фидеры цеховых трансформаторных подстанций (ТП), подключение мощных электродвигателей (насосы, вентиляторы, компрессоры), шинопроводы.
- Энергетика: Соединения в распределительных устройствах (РУ) 6-35 кВ, выводы от силовых трансформаторов, межподстанционные связи.
- Городская инфраструктура: Кабельные линии 10 кВ для питания районных ТП, вводы в крупные жилые и административные здания.
- Объекты специального назначения: Аэропорты, железнодорожные станции, метрополитен, порты, где требуется надежное резервированное электроснабжение.
- Временное электроснабжение: Строительные площадки крупных объектов с использованием гибких кабелей типа КГ.
- Размотка и раскатка: Запрещено сбрасывать барабаны с кабелем. Размотка ведется с помощью кабельных укладчиков или лебедок с использованием тормозных устройств. Радиус изгиба нормируется (например, для одножильных кабелей 10 кВ не менее 15-20 наружных диаметров).
- Прокладка: Допускается прокладка в лотках, коробах, по конструкциям, в траншеях (с песчаной подушкой и защитным покрытием). При параллельной прокладке нескольких кабелей необходимо соблюдать расстояния, указанные в ПУЭ, для обеспечения теплоотвода.
- Соединение и оконцевание: Являются наиболее ответственными операциями.
- Опрессовка: Использование гидравлических прессов с матрицами на сечение 150 мм². Применяются медные или алюминиевые гильзы, наконечники. Обязательна зачистка и обработка жил, использование токопроводящей пасты для алюминия.
- Сварка и пайка: Термические методы соединения алюминиевых жил.
- Кабельные муфты: Для соединения и ответвления используются соединительные муфты, соответствующие типу и классу напряжения кабеля (для 10 кВ – стопорные, соединительные). Для оконцевания – концевые муфты (наружной или внутренней установки) или термоусаживаемые перчатки.
- Заземление: Экран (броня) кабеля на обоих концах должен быть надежно заземлен. Для одножильных кабелей среднего напряжения применяется перекрестное соединение экранов для снижения потерь.
- Измерение сопротивления изоляции мегомметром (2500 В для кабелей до 1 кВ, 5000 В и выше для кабелей 6-35 кВ).
- Испытание повышенным выпрямленным напряжением (для кабелей 10 кВ, например, напряжение 60 кВ в течение 10 минут).
- Проверка целостности и фазировки жил.
- Для ВОЛС, встроенных в кабель (например, в ОПТС), – измерение затухания.
Основные типы кабелей и их маркировка (на примере ГОСТ, ТУ)
Сечение 150 мм² присутствует в номенклатуре практически всех силовых кабелей. Ниже приведена таблица распространенных марок.
| Марка кабеля | Расшифровка | Напряжение, кВ | Ключевое применение |
|---|---|---|---|
| ВВГ 1х150 | Кабель с медной жилой, изоляцией и оболочкой из ПВХ, без защиты. | 0,66-1 | Вводы в РУ, стационарная прокладка внутри помещений, в кабельных каналах. |
| АВВГ 3х150 | С алюминиевыми жилами, ПВХ изоляцией и оболочкой. | 0,66-1 | Магистрали питания распределительных щитов промышленных предприятий. |
| ПвП 1х150/35 | Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, экранированный, с полиэтиленовой оболочкой. | 35 | Питающие линии подстанций, межстанционные соединения. |
| АПвПг 3х150 | С алюминиевыми жилами, изоляцией из СПЭ, экраном, герметизированный. | 10 | Распределительные сети 10 кВ, питание крупных потребителей. |
| КГ 3х150+1х70 | Гибкий кабель с резиновой изоляцией и оболочкой. | 0,66 | Подключение передвижного оборудования, экскаваторов, сварочных постов. |
| ВБбШв 4х150 | Медный, бронированный стальными лентами, с ПВХ шлангом. | 1 | Прокладка в земле (траншеях) без дополнительной защиты, в агрессивных грунтах. |
| АСБл 3х150 | С алюминиевыми жилами, бумажной пропитанной изоляцией, броней из стальных лент, с защитным покровом. | 10 | Стационарная прокладка в земле, туннелях, каналах. |
Технические параметры и расчетные данные
При проектировании сетей с кабелями 150 мм² ключевыми являются следующие параметры:
| Марка кабеля / Число жил | Медь, Iдоп, А | Алюминий, Iдоп, А | Примечание |
|---|---|---|---|
| ВВГ, АВВГ (1 кВ, 1 жила) | 350 | 270 | Прокладка на воздухе, температура окруж. среды +25°C |
| ПвП, АПвП (10 кВ, 1 жила) | 390 | 300 | Для кабелей с изоляцией из СПЭ |
| ВВГ, АВВГ (1 кВ, 3 жилы) | 340 | 260 | Трехжильный кабель, нагрузка по всем фазам |
| Прокладка в земле (траншее) | +10-20% | +10-20% | Токовая нагрузка может увеличиваться при благоприятных тепловых условиях грунта |
Важно: При групповой прокладке, в лотках, трубах или при высокой температуре окружающей среды применяются понижающие коэффициенты, которые могут значительно (до 30-40%) снизить допустимый ток. Точные значения приведены в ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок) и соответствующих ГОСТ.
Сферы применения кабелей 150 мм²
Особенности монтажа и соединения
Работа с кабелями большого сечения требует специального оборудования и соблюдения технологий.
Контроль и испытания
После монтажа кабельные линии 150 мм², особенно на среднее напряжение, подлежат обязательным испытаниям:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Что экономичнее для магистрали 150 мм²: медь или алюминий?
Первоначальные затраты на алюминиевый кабель (АВВГ, АПвП) значительно ниже. Однако медь имеет на 30-40% меньшее удельное сопротивление, что приводит к меньшим потерям электроэнергии (до 1-3% на длинных линиях) и позволяет использовать меньшее сечение для той же мощности. Выбор требует технико-экономического расчета с учетом срока службы, стоимости потерь и нагрузочной способности. Для стационарных ответственных линий среднего напряжения предпочтение часто отдается меди.
2. Как правильно выбрать между кабелем 150 мм² в ПВХ и СПЭ изоляции на 1 кВ?
Для внутренней прокладки в стандартных условиях достаточно ВВГ (ПВХ). Кабель с изоляцией из СПЭ (например, ПвВ) имеет более высокую допустимую температуру жилы (+90°C против +70°C), лучшую стойкость к токам КЗ и старению. Его стоит выбирать для помещений с повышенной температурой, при возможных перегрузках или для повышения запаса надежности. Однако он дороже.
3. Нужно ли использовать кабели с нераспространяющими горение свойствами (нг-LS, нг-HF) сечением 150 мм²?
Да, это требование современных норм пожарной безопасности (СП, ПУЭ) для прокладки в зданиях и коллекторах. Маркировка «нг-LS» означает нераспространение горения при групповой прокладке с пониженным дымовыделением и газовой коррозией. «нг-HF» – безгалогенные, без коррозионно-активных газов. Для АЭС, метро, больниц это обязательно.
4. Как бороться с нагревом при групповой прокладке нескольких кабелей 150 мм² в лотке?
Необходимо применять понижающие коэффициенты из ПУЭ Табл. 1.3.11-1.3.15. Для снижения влияния:
1. Увеличить расстояние между кабелями в пучке.
2. Использовать перфорированные или лестничные лотки для лучшей вентиляции.
3. Рассмотреть возможность прокладки в один слой.
4. При значительных нагрузках – установка принудительной вентиляции кабельных коридоров или применение кабелей с изоляцией, допускающей нагрев до +90°C (СПЭ).
5. Какие особенности монтажа одножильных кабелей 150 мм² на 10 кВ?
Одножильные кабели требуют особого внимания к:
— Компенсации индуктивности: Прокладка в «треугольник» или с перекрестным соединением экранов для снижения потерь.
— Заземлению экранов: Оба конца экрана заземляются. При большой длине линии может потребоваться заземление в промежуточной точке для ограничения индуцированного напряжения.
— Механическим усилиям: Большие электродинамические силы при КЗ требуют надежного крепления кабеля.
— Тепловому расширению: Необходимо обеспечить возможность компенсации линейных расширений на вертикальных трассах.
6. Какой срок службы у кабеля 150 мм² и от чего он зависит?
Номинальный срок службы, заявленный производителем:
— Кабели с ПВХ изоляцией: 25-30 лет.
— Кабели с изоляцией из СПЭ: 30-40 лет и более.
Фактический срок сильно зависит от условий эксплуатации: перегрузок, термических циклов, коррозионной активности среды, механических воздействий, качества монтажа муфт. Регулярный тепловизионный контроль и диагностика состояния изоляции позволяют прогнозировать остаточный ресурс.
Комментарии