Кабели медные с изоляцией из ПВХ

Кабели медные с изоляцией из ПВХ: конструкция, стандарты, применение и технические характеристики

Медные кабели с изоляцией из поливинилхлорида (ПВХ) представляют собой обширный класс электротехнической продукции, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Их доминирующее положение на рынке силовых и монтажных кабелей низкого и среднего напряжения обусловлено оптимальным сочетанием электротехнических свойств, механической прочности, стойкости к внешним воздействиям и экономической эффективности. Данная статья представляет собой детальный технический анализ данного типа кабелей.

Материалы конструкции

Конструкция кабеля определяет его ключевые характеристики. Каждый элемент выполняет строго определенную функцию.

Токопроводящая жила

Изготавливается из электротехнической меди (марки М1, М1Ф по ГОСТ 859-2001) высокой степени очистки. Медь обеспечивает наилучшее среди недрагоценных металлов сочетание удельной проводимости (58 м/(Ом·мм²)), механической пластичности и стойкости к окислению. Жилы могут быть:

• Однопроволочными (монолитными): Класс 1 по ГОСТ 22483-2012. Применяются в стационарной прокладке, где не предполагаются частые изгибы.
• Многопроволочными (гибкими): Классы 2-6 по ГОСТ 22483-2012. Состоят из множества тонких проволок, скрученных в жгут. Обладают повышенной гибкостью, используются в условиях вибрации, для подключения подвижного оборудования, в распределительных щитах.

Изоляция из ПВХ (Поливинилхлорида)

ПВХ-пластикат — композиционный материал на основе поливинилхлоридной смолы, пластификаторов, стабилизаторов, наполнителей и модификаторов. Его состав тщательно подбирается для достижения требуемых свойств:

• Электроизоляционные свойства: Объемное электрическое сопротивление — не менее 1·10¹² Ом·см при 20°C.
• Термостойкость:
  • ПВХ-1 (обыкновенный): Длительно допустимая температура жилы +70°C.
  • ПВХ-2 (повышенной теплостойкости): Длительно допустимая температура жилы +90°C, стойкость к деформациям при коротком замыкании.
  • ПВХ-3 (хладостойкий): Сохраняет эластичность при отрицательных температурах (до -40°C и ниже).
• Огнестойкость: В зависимости от состава, изоляция может быть:
  • Обычной горючести (Г).
  • Не распространяющей горение (нг) — при групповой прокладке.
  • С пониженным дымо- и газовыделением (нг-LS).
  • Огнестойкой (FR — Fire Resistance) — с использованием слюдосодержащих лент, сохраняющих изолирующую способность в пламени.
• Химическая и климатическая стойкость: Устойчива к воздействию влаги, масел, кислот, щелочей, солнечного излучения (при наличии соответствующих добавок).

Оболочка из ПВХ

Наружный защитный слой. Выполняется из более жесткого и механически прочного ПВХ-компаунда, чем изоляция. Основные функции: защита от механических повреждений, агрессивных сред, ультрафиолета, обеспечение требуемых пожарных характеристик кабеля в целом. Может иметь различные расцветки (чаще черный, серый, белый) и маркировку.

Классификация и основные типы кабелей

Классификация осуществляется по номинальному напряжению, количеству и форме жил, назначению.

По номинальному напряжению (U₀/U):

• Низковольтные до 1 кВ: Наиболее распространенная группа. U₀/U = 0.66/1 кВ. Примеры: ВВГ, ВВГнг-LS, NYM.
• Среднего напряжения: От 6 кВ до 35 кВ. Имеют экран и/или поясную изоляцию. Пример: ВВГЭ-10.

По количеству и сечению жил:

• Одножильные (например, для прокладки в трубах).
• Многожильные: 2, 3, 4, 5 жил и более. Четырехжильные кабели обычно имеют одну жилу уменьшенного сечения для нулевого проводника (N). Пятижильные включают также жилу защитного заземления (PE).

По форме жил:

• Круглые (классические).
• Секторные (сегментные) — для оптимизации заполнения пространства в кабелях большого сечения, снижения общего диаметра и расхода материалов.

Технические характеристики и выбор сечения

Ключевые параметры для выбора и эксплуатации.

Длительно допустимый ток нагрузки (I_доп)

Зависит от сечения жилы, способа прокладки (в воздухе, в земле, пучком), температуры окружающей среды и количества работающих кабелей в пучке. Определяется по ПУЭ 7 изд., глава 1.3. Приведены выдержки для одножильных кабелей до 1 кВ, проложенных открыто в воздухе при температуре +25°C.

Таблица 1. Допустимые токовые нагрузки для медных кабелей с ПВХ изоляцией (одиночная прокладка, воздух)

Номинальное сечение жилы, мм²	Допустимый ток нагрузки, А (для кабелей с изоляцией на напряжение до 1 кВ)
1.5	23
2.5	30
4	41
6	50
10	80
16	100
25	140
35	170
50	215
70	270
95	325
120	385

Примечание: Для прокладки в земле значения I_доп могут быть на 10-30% выше, при групповой прокладке — требуются понижающие коэффициенты.

Потеря напряжения

Рассчитывается для удаленных потребителей по формуле ΔU = (I L (Rcosφ + Xsinφ)) / U_н, где I — ток, L — длина линии, R и X — активное и индуктивное сопротивление жилы, cosφ — коэффициент мощности. Превышение ΔU сверх норм ПУЭ (обычно 5%) требует увеличения сечения жилы.

Условия короткого замыкания

Кабель должен выдерживать термическое воздействие тока короткого замыкания (I_кз) в течение времени срабатывания защиты. Минимальное сечение по условию термической стойкости: S_min = (I_кз

• √t) / K, где K — коэффициент, для меди с ПВХ изоляцией ≈ 115.

Области применения и способы прокладки

• Внутренняя электропроводка: Монтаж силовых и осветительных сетей в жилых, коммерческих и промышленных зданиях. Используются кабели марок ВВГнг-LS, NYM.
• Промышленные электросети: Питание стационарного оборудования, станков, насосов, вентиляторов. Применяются ВВГ, ВВГз, АВВГ (в алюминиевой оболочке).
• Распределительные устройства (РУ): Для монтажа вводных и распределительных щитов, подключения автоматических выключателей. Используются гибкие кабели (КГВВ, ПВ-3) или многопроволочные жилы.
• Прокладка в земле (траншеях): Допускается для кабелей с броней (ВБбШв) или без брони, но в защитных трубах (ПНД, ПВХ, металлических) для защиты от механических повреждений.
• Прокладка на лотках, в коробах, кабельных каналах: Обязательное применение кабелей с индексом «нг» (не распространяющие горение). Для массовой прокладки — с индексом «нг-LS» или «нг-HF».

Стандарты и нормативная база

• ГОСТ 31996-2012: Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66, 1 и 3 кВ. Основополагающий стандарт для марок ВВГ и его модификаций.
• ТУ 16.К71-335-2004 (и аналоги): На кабели типа NYM (зарубежный аналог — стандарт DIN VDE 0250).
• Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ): Регламентируют выбор кабелей, способы прокладки, защиту и заземление.
• Своды правил (СП): Например, СП 256.1325800.2016, устанавливающие требования к электропроводкам в жилых зданиях.
• Международные стандарты: IEC 60227, IEC 60502-1.

Преимущества и ограничения

Преимущества:

• Высокая электропроводность и механическая прочность меди.
• Отличная химическая и влагостойкость ПВХ оболочки.
• Гибкость в модификации свойств ПВХ (огнестойкость, хладостойкость, низкое дымовыделение).
• Относительно низкая стоимость и широкая доступность.
• Простота монтажа и обработки.

Ограничения:

• Ограниченная термостойкость (+70°C / +90°C) по сравнению с кабелями в кремнийорганической или фторопластовой изоляции.
• Выделение коррозионно-активных и токсичных газов (хлороводорода) при горении обычных марок ПВХ.
• Потеря эластичности при низких температурах у базовых марок.
• Старение ПВХ под воздействием высоких температур и УФ-излучения (для наружной прокладки требуются стабилизированные составы).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями ВВГ и NYM?

ВВГ (ГОСТ 31996-2012) — кабель с ПВХ изоляцией и оболочкой, жилы без промежуточной герметизации. NYM (ТУ 16.К71-335-2004) — кабель европейского типа, имеет дополнительный промежуточный слой из мелонаполненной резины между изолированными жилами и оболочкой, что повышает пожарную безопасность (меньше дыма), упрощает разделку и обеспечивает лучшую герметизацию среза. NYM, как правило, имеет только круглую форму.

Когда обязательно применять кабели с индексом «нг-LS»?

Кабели с индексом «нг-LS» (не распространяющие горение, с пониженным дымо- и газовыделением) обязательны для групповой прокладки (в пучках, на лотках, в коробах) в общественных зданиях, на транспортных объектах, в детских и медицинских учреждениях, а также в местах массового пребывания людей согласно требованиям ПУЭ (п. 2.1.40, 7.4.34) и Федерального закона № 123-ФЗ (Технический регламент о требованиях пожарной безопасности).

Можно ли прокладывать кабель ВВГ напрямую в земле?

Прокладка незащищенного кабеля ВВГ (без брони) непосредственно в земле не рекомендуется и противоречит нормам ПУЭ (п. 2.3.37). Для прокладки в земле необходимо использовать кабели с бронепокровом (например, ВБбШв) или осуществлять прокладку в защитных трубах (ПНД, ПВХ, металлических) с целью защиты от механических повреждений, давления грунта и коррозии.

Как правильно выбрать сечение жилы кабеля?

Выбор осуществляется по трем основным критериям в следующем порядке:

1. По длительно допустимому току нагрузки (I_доп): Расчетный ток линии должен быть меньше I_доп для выбранного способа прокладки с учетом всех поправочных коэффициентов.
2. По потере напряжения: Особенно критично для длинных линий (более 50 метров). Потеря напряжения не должна превышать установленных норм (для силовых сетей — 5%, для освещения — 3%).
3. По термической стойкости к токам короткого замыкания: Проверяется в сетях, где возможны значительные токи КЗ.

Окончательное сечение принимается по наибольшему значению, полученному из этих расчетов.

Что означает маркировка на оболочке кабеля, например: ВВГнг-LS 3х2.5-0.66 ТУ 16.К71-335-2004?

• ВВГ: Марка кабеля. В — изоляция из ПВХ, В — оболочка из ПВХ, Г — гибкий/голый (без брони).
• нг-LS: Не распространяющий горение при групповой прокладке, с пониженным дымо- и газовыделением.
• 3х2.5: Три жилы, сечением 2.5 мм² каждая.
• 0.66: Номинальное напряжение 660 В (между фазой и землей).
• ТУ 16.К71-335-2004: Технические условия, по которым изготовлен кабель.

Чем обусловлен срок службы кабеля в 30 лет, и от чего он зависит?

Заявленный срок службы (30 лет для кабелей по ГОСТ 31996-2012) — это расчетный период, в течение которого кабель сохраняет свои эксплуатационные характеристики при соблюдении условий, указанных в технической документации (температура, токовая нагрузка, способ прокладки). На сокращение срока службы влияют: длительные перегрузки по току, работа при повышенных температурах окружающей среды, механические повреждения, воздействие агрессивных химических сред, УФ-излучения (для наружной прокладки), несоблюдение правил монтажа (радиусы изгиба).