Четырехжильный кабель

Четырехжильный кабель: конструкция, назначение, стандарты и применение

Четырехжильный кабель представляет собой электротехническое изделие, состоящее из четырех изолированных токопроводящих жил, объединенных общей защитной оболочкой. Его основное функциональное назначение – передача электрической энергии в трехфазных сетях переменного тока с напряжением до 0.66/1 кВ (низковольтный класс) и выше. Конфигурация из четырех жил оптимальна для систем с глухозаземленной нейтралью, где необходимы три фазных проводника (L1, L2, L3), один нулевой рабочий (N) и, в ряде случаев, совмещенный нулевой защитный (PEN) проводник. Конструктивное исполнение, материалы и параметры строго регламентированы национальными и международными стандартами.

Конструктивные особенности и материалы

Конструкция четырехжильного кабеля является многослойной, каждый элемент выполняет критически важную функцию.

• Токопроводящая жила: Изготавливается из меди (Cu) или алюминия (Al). Медные жилы обладают более высокой электропроводностью, механической прочностью и стойкостью к окислению, но имеют большую стоимость. Алюминиевые – легче и дешевле, но требуют большего сечения для той же токовой нагрузки и склонны к ползучести и окислению. Жилы могут быть монолитными (однопроволочными) для фиксированного монтажа или гибкими (многопроволочными) для подключения к подвижным механизмам или в условиях вибрации.
• Изоляция жил: Выполняется из полимерных материалов: поливинилхлорид (ПВХ), сшитый полиэтилен (XLPE), резина. ПВХ-пластикат распространен в кабелях общего назначения (например, ВВГ), обладает хорошими диэлектрическими и механическими свойствами. XLPE используется в кабелях для повышенных нагрузок и температур (например, АВВГнг-LS), обладает высокой термостойкостью и стойкостью к токам короткого замыкания. Резиновая изоляция (КГ) обеспечивает повышенную гибкость и стойкость к изгибам.
• Поясная изоляция: Дополнительный слой изоляции, накладываемый поверх скрученных изолированных жил. Служит для формирования круглой формы кабеля и дополнительной электрической защиты.
• Экран: Присутствует в кабелях для сетей с повышенными требованиями к электромагнитной совместимости. Выполняется в виде медной оплетки, алюмополимерной ленты или комбинации thereof. Защищает от внешних наводок и снижает излучение электромагнитного поля от самого кабеля.
• Защитная оболочка: Внешний слой, защищающий внутренние элементы от механических повреждений, влаги, химических веществ и солнечного излучения. Материалы: ПВХ, полиэтилен, резина. Для кабелей с пониженным дымовыделением и газовыделением (нг-LS, нг-HF) используются специальные композиции.
• Броня: Присутствует в кабелях для прокладки в земле (траншеях), в условиях риска механических повреждений. Выполняется из стальных оцинкованных лент (Б) или проволок (К). Пример: кабель ВБбШв.
• Заполнитель: Неметаллический элемент (например, ПВХ пояса, жгут из нитей), заполняющий пространство между скрученными жилами для придания кабелю правильной геометрической формы и повышения механической стабильности.

Основные типы и марки четырехжильных кабелей

Номенклатура определяется материалом жил, изоляцией, оболочкой, наличием брони и сферой применения.

Марка кабеля	Материал жилы	Изоляция/Оболочка	Особенности и назначение
ВВГ	Медь	ПВХ изоляция, ПВХ оболочка	Основной кабель для стационарной прокладки внутри помещений, в кабельных каналах. Не распространяет горение при одиночной прокладке.
АВВГ	Алюминий	ПВХ изоляция, ПВХ оболочка	Аналог ВВГ с алюминиевыми жилами. Применяется для вводов в здания, распределительных сетей при условии соблюдения требований к сечениям.
ВВГнг(А)-LS	Медь	ПВХ изоляция/оболочка пониженной горючести	Не распространяет горение при групповой прокладке (категория А), с пониженным дымовыделением и газовыделением. Для общественных зданий, транспорта, метро.
NYM	Медь	ПВХ изоляция, мелонаполненная резина, ПВХ оболочка	Кабель германского стандарта. Наличие резинового заполнителя повышает пожаростойкость и облегчает разделку. Для скрытой проводки в сухих помещениях.
ПвВГ	Медь	Изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE), ПВХ оболочка	Повышенная термостойкость (до +90°C), стойкость к токам КЗ. Для сетей с высокими нагрузками.
ВБбШв	Медь	ПВХ изоляция, броня из стальных лент, ПВХ шланг	Бронированный кабель для прокладки в земле (без дополнительной защиты), в туннелях, каналах.
АВБбШв	Алюминий	ПВХ изоляция, броня из стальных лент, ПВХ шланг	Бронированный кабель с алюминиевыми жилами для прокладки в земле.
КГ	Медь (гибкая)	Резиновая изоляция, резиновая оболочка	Гибкий кабель для подключения передвижных механизмов, сварочного оборудования, временных установок.

Системы заземления и цветовая маркировка жил

Четырехжильный кабель применяется в системах заземления TN-C, TN-S и TN-C-S согласно ПУЭ и ГОСТ.

• Система TN-C: Нулевой рабочий и нулевой защитный проводники совмещены в одном проводнике (PEN). В четырехжильном кабеле для этой системы используются три фазные жилы (L1, L2, L3) и одна жила PEN. Цветовая маркировка PEN – желто-зеленый цвет по всей длине с голубыми метками на концах, или наоборот. Данная система считается устаревшей из-за рисков при обрыве PEN.
• Система TN-S: Нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE) проводники разделены. Для этой системы требуется пятижильный кабель. Четырехжильный кабель в чистом виде TN-S не применяется.
• Система TN-C-S: Наиболее распространенная. На вводе в здание совмещенный PEN-проводник разделяется на независимые N и PE. Таким образом, четырехжильный кабель (3 фазы + PEN) используется на участке от трансформаторной подстанции до вводного распределительного устройства (ВРУ) здания. После точки разделения в здании должны использоваться пятижинные кабели (L1, L2, L3, N, PE).

Стандартная цветовая маркировка изоляции жил по ГОСТ 31947-2012 и МЭК 60446:

• Фазные жилы (L1, L2, L3): Коричневый, черный, серый (допустимы другие цвета, кроме синего, желто-зеленого и зеленого).
• Нулевая рабочая жила (N): Синий или голубой цвет.
• Нулевая защитная жила (PE): Двухцветная желто-зеленая маркировка.
• Совмещенная жила (PEN): Синий цвет по всей длине с желто-зелеными метками на концах, или наоборот – желто-зеленый с синими метками.

Расчет сечения и выбор четырехжильного кабеля

Выбор сечения жил является ключевым этапом проектирования. Он осуществляется на основе двух основных критериев: допустимого длительного тока нагрузки и потери напряжения.

1. По допустимому току нагрузки (нагреву): Ток, протекающий по кабелю, не должен вызывать нагрев изоляции выше допустимой температуры. Зависит от способа прокладки (в воздухе, в земле, пучком), материала жилы и изоляции. Данные приведены в ПУЭ Глава 1.3 и стандартах. Пример для медного кабеля ВВГнг-LS 0.66/1 кВ:

Сечение жилы, мм²	Допустимый ток при прокладке в воздухе, А	Допустимый ток при прокладке в земле, А
4×1.5	24	29
4×2.5	33	38
4×4	44	50
4×6	56	60
4×10	76	80
4×16	101	105

2. По потере напряжения: Падение напряжения в кабеле от источника питания до конечного потребителя не должно превышать нормированных значений (обычно 5% для силовых нагрузок). Расчет ведется по формуле: ΔU = √3 I L (Rcosφ + X*sinφ) / Uн, где I – ток нагрузки, L – длина линии, R, X – активное и индуктивное сопротивление жилы, cosφ – коэффициент мощности, Uн – номинальное напряжение.

3. По условиям короткого замыкания: Сечение должно быть проверено на термическую стойкость к токам КЗ: Smin = (Iкз

• √t) / k, где Iкз – ток КЗ, t – время отключения, k – коэффициент, зависящий от материала жилы и изоляции.

4. По способу прокладки и условиям окружающей среды: Выбор марки кабеля определяется местом прокладки: открыто в помещении (ВВГнг-LS), в земле (ВБбШв), в условиях агрессивной среды (ПвВГ), для подвижных соединений (КГ).

Области применения

• Вводные линии и распределение в жилых, коммерческих и промышленных зданиях: Подача трехфазного питания от внешней сети до ВРУ/ГРЩ.
• Питание трехфазных электродвигателей: Станки, насосы, вентиляционные установки, лифты.
• Уличное освещение: Распределительные линии между опорами освещения.
• Временное электроснабжение: Строительные площадки, мероприятия (с применением гибких кабелей).
• Промышленные установки: Внутрицеховые сети, питание преобразовательной техники.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие четырехжильного кабеля от пятижильного?

Четырехжильный кабель содержит три фазных проводника и один нулевой (рабочий или совмещенный). Пятижильный – три фазных, нулевой рабочий (N) и нулевой защитный (PE) раздельно. Пятижильный кабель используется в современных системах TN-S и после точки разделения PEN в системе TN-C-S, обеспечивая повышенную электробезопасность.

Можно ли использовать четырехжильный кабель для подключения трехфазного двигателя без нейтрали?

Да, если двигатель не требует подключения нейтрали (например, для схемы управления 380В). Четвертая жила в этом случае может быть использована в качестве защитного заземления (PE), но только если она имеет соответствующую желто-зеленую маркировку и сечение, удовлетворяющее требованиям ПУЭ к защитным проводникам. В противном случае это является нарушением.

Как определить сечение нулевой (нейтральной) жилы в четырехжильном кабеле?

В силовых кабелях на напряжение до 1 кВ с сечениями фазных жил до 16 мм² (медь) / 25 мм² (алюминий) сечение нулевой жилы обычно равно фазному. При сечениях фазных жил 35 мм² и выше, сечение нулевой жилы может быть уменьшено, но не менее 50% от фазного, как правило, оно нормируется стандартом на конкретную марку кабеля (например, 3×120+1×70).

Допустима ли прокладка четырехжильного кабеля ВВГ в земле без дополнительной защиты?

Нет, категорически не допустима. Кабели марок ВВГ, ВВГнг и им подобные не имеют броневой защиты и устойчивой к влаге и механическим воздействиям оболочки для прямого заглубления в грунт. Для прокладки в земле необходимо применять бронированные кабели (ВБбШв, АВБбШв) или использовать кабели в неметаллических трубах/лотках, но последний способ менее надежен и требует дополнительных расчетов.

Как правильно выбрать между медным и алюминиевым четырехжильным кабелем?

Выбор основан на технико-экономическом расчете. Медь предпочтительна: при необходимости минимизации сечения и габаритов; в условиях повышенной влажности, вибраций, пожароопасных зон; для гибких подключений; при высоких требованиях к надежности и долговечности. Алюминий может применяться для стационарных вводов большой длины с фиксированным монтажом, где его меньшая стоимость и вес дают существенную экономию, но при условии применения специальных мер против окисления и ползучести (правильные зажимы, смазка, регулярная подтяжка).

Что означает маркировка, например, ВВГнг(А)-LS 4х2.5?

• ВВГ: Винил (изоляция), Винил (оболочка), Голый (без брони).
• нг(А): Не распространяющий горение при групповой прокладке по категории А (наивысшая стойкость).
• LS: Low Smoke – пониженное дымовыделение при горении.
• 4х2.5: Четыре жилы, сечением каждой 2.5 мм².

Заключение

Четырехжильный кабель является фундаментальным элементом трехфазных низковольтных распределительных сетей. Его корректный выбор, основанный на понимании конструкции, маркировки, систем заземления и точных расчетах по току нагрузки и потере напряжения, является обязательным условием обеспечения надежности, безопасности и энергоэффективности электроустановки. Строгое соблюдение требований ПУЭ, ГОСТ и условий эксплуатации при монтаже и эксплуатации минимизирует риски аварий и продлевает срок службы кабельной линии.