Кабели алюминиевые с бумажной изоляцией полиэтиленовой оболочкой

Классификация и конструкция кабелей с алюминиевыми жилами, бумажной изоляцией и полиэтиленовой оболочкой

Данный тип кабелей относится к классу силовых кабелей с изоляцией из пропитанной бумаги, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Основная сфера применения — сети напряжением до 35 кВ включительно. Типичными представителями являются кабели марок АСБ, АСБл, АСБ2л, АСБГ и др., где аббревиатура расшифровывается следующим образом:

• А — алюминиевая жила.
• С — свинцовая оболочка.
• Б — бумажная изоляция, пропитанная маслоканифольным или синтетическим составом.
• л — наличие подушки под броней из двойной лавсановой ленты (индекс «л») или битумного состава (индекс «2л»).
• Г — «голый», означает отсутствие защитных покровов (брони) поверх свинцовой оболочки.

Конструкция кабеля является многослойной и состоит из следующих обязательных элементов:

1. Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия марки не ниже АЕ (алюминий электротехнический) по ГОСТ 22483. Жилы могут быть однопроволочными (секторной или круглой формы) для сечений до 240 мм² включительно и многопроволочными (только круглой формы) для сечений 300 мм² и более. Секторная форма позволяет оптимизировать заполнение внутреннего пространства кабеля, уменьшая его общий диаметр и массу.
2. Фазная изоляция. Выполняется из бумажных лент кабельной марки (например, К-080, К-120), которые в несколько слоев спирально наматываются на жилу. Толщина изоляции нормируется в зависимости от номинального напряжения кабеля. Для обеспечения надежной работы бумажная изоляция пропитывается вязким маслоканифольным составом или синтетическими нестекающими пропитками. Последние позволяют использовать кабель на трассах с большим перепадом уровней, так как исключают стекание пропиточного состава.
3. Поясная изоляция. Поверх скрученных изолированных жил также накладываются бумажные ленты, образующие поясную изоляцию, которая выравнивает электрическое поле и обеспечивает дополнительную механическую прочность.
4. Экран. Для кабелей на напряжение 6 кВ и выше поверх поясной изоляции накладывается экран из электропроводящей бумаги или полупроводящей ленты. Он служит для выравнивания электрического поля и предотвращения возникновения тангенциальных составляющих электрической напряженности, которые могут привести к пробою.
5. Заполнитель. Пространство между изолированными жилами заполняется бумажным жгутом или кабельной пряжей для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.
6. Свинцовая оболочка. Является герметизирующим элементом, защищающим бумажную изоляцию от проникновения влаги и воздуха, которые приводят к ее старению и ухудшению электрических характеристик. Изготавливается из свинцовых сплавов (например, марки ССУ по ГОСТ 3778), обладающих стойкостью к вибрации и коррозии.
7. Подушка под броню. Представляет собой битумный состав, наносимый поверх свинцовой оболочки, и слой крепированной бумаги или лавсановых лент. Защищает свинцовую оболочку от коррозии и механических повреждений лентами или проволоками брони.
8. Броневой покров. Для кабелей марки АСБ и АСБл броня выполняется из двух стальных оцинкованных лент, наложенных витками с зазором. Ленты защищают кабель от механических повреждений (растяжения, удары, давление грунта) и от грызунов.
9. Наружный защитный шланг. В кабелях марок АСБ и АСБл поверх брони накладывается защитный шланг из полиэтилена. Он предохраняет броню от химической коррозии в агрессивных грунтах. В марке АСБГ данный шланг отсутствует.

Область применения и условия эксплуатации

Кабели данного типа предназначены для прокладки в земле (траншеях), включая грунты с средней и высокой коррозионной активностью (при наличии полиэтиленового шланга), а также в кабельных каналах, туннелях и шахтах. Они не предназначены для прокладки в воздухе (по эстакадам, по стенам зданий) без дополнительных мер защиты от солнечного излучения и без учета механических нагрузок.

Основные эксплуатационные ограничения:

• Температура окружающей среды: от -50°C до +50°C.
• Относительная влажность воздуха: до 98% при температуре +35°C.
• Прокладка: Монтаж кабеля должен производиться при температуре не ниже 0°C без предварительного подогрева. При более низких температурах требуется подогрев.
• Допустимый нагрев жилы:
  • Длительно допустимая температура: +80°C.
  • Кратковременно допустимая температура при коротком замыкании: +200°C (продолжительность до 4 сек).
  • Допустимая температура при перегрузке: +105°C.
• Условия прокладки: Запрещена прокладка в грунтах, содержащих вещества, разрушающие свинец и полиэтилен (блуждающие токи, щелочи, кислоты). Не рекомендуется прокладка в грунтах с большим количеством строительного мусора и камней, способных повредить оболочку.

Технические характеристики и выбор сечения

Выбор сечения кабеля производится на основе расчета допустимой токовой нагрузки с учетом способа прокладки, температуры грунта, количества параллельных линий и других факторов. Ниже приведены справочные данные для одиночных кабелей, проложенных в земле при температуре грунта +15°C и глубине прокладки 0,7-1,0 м.

Таблица 1: Длительно допустимые токовые нагрузки для кабелей марки АСБ (с изоляцией на напряжение 10 кВ)

Сечение жилы, мм²	Допустимый длительный ток, А
3×16	95
3×25	120
3×35	150
3×50	180
3×70	220
3×95	270
3×120	315
3×150	360
3×185	415
3×240	480

Таблица 2: Электрическое сопротивление жил постоянному току при +20°C (ГОСТ 22483)

Номинальное сечение жилы, мм²	Сопротивление, Ом/км, не более
16	1.91
25	1.20
35	0.868
50	0.641
70	0.443
95	0.320
120	0.253
150	0.206
185	0.164
240	0.125

Сравнение с кабелями с пластмассовой изоляцией

Алюминиевые кабели с бумажной изоляцией имеют как преимущества, так и недостатки по сравнению с современными кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ).

Преимущества:

• Высокая электрическая прочность и надежность. Отработанная десятилетиями технология обеспечивает стабильные характеристики и длительный срок службы (до 40-50 лет).
• Устойчивость к термическим перегрузкам. Бумажная изоляция, пропитанная нестекающим составом, хорошо выдерживает кратковременные перегрузки и температуры до +105°C.
• Относительно низкая стоимость. Использование алюминия и бумажной изоляции делает кабель более экономичным решением по сравнению с медными кабелями или кабелями с СПЭ-изоляцией на аналогичные напряжения.
• Хорошая стойкость к воздействию воды. При сохранении целостности свинцовой оболочки кабель надежно защищен от влаги.

Недостатки:

• Большие масса и радиус изгиба. Значительно тяжелее и менее гибкие, чем кабели с СПЭ-изоляцией, что усложняет монтаж и транспортировку.
• Сложность монтажа и необходимость концевых разделок. Требуется квалифицированный монтаж специальных концевых муфт для герметизации и заделки бумажной изоляции.
• Ограничение по перепаду уровней. Для кабелей с классической пропиткой существует ограничение по разности уровней на трассе (обычно до 15-25 м), чтобы предотвратить стекание пропиточного состава. Для кабелей с нестекающей пропиткой это ограничение снимается.
• Наличие свинца. Свинец является токсичным материалом, что создает экологические проблемы при утилизации кабеля.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабелей АСБ требует строгого соблюдения технологии.

1. Радиус изгиба. При прокладке радиус изгиба должен быть не менее 25-30 наружных диаметров кабеля для многожильных кабелей на напряжение 10 кВ.
2. Подогрев. При прокладке при отрицательных температурах кабель необходимо подогревать.
3. Установка муфт. Для соединения и оконцевания используются свинцовые или эпоксидные муфты. Процесс разделки конца кабеля включает ступенчатую обрезку изоляции, экрана и установку воронки для предотвращения стекания пропиточного состава. Концевая заделка должна обеспечивать надежную герметизацию.
4. Испытания. После монтажа кабель подвергается испытаниям повышенным напряжением постоянного тока для проверки состояния изоляции.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос: В чем принципиальная разница между марками АСБ, АСБл и АСБ2л?
Ответ: Разница в материале подушки под броню. У АСБ — это битумный состав и слой крепированной бумаги. У АСБл — это две лавсановые ленты, наложенные поверх битумного слоя. У АСБ2л — это двойная лавсановая лента, наложенная поверх битумного слоя, и слой битумного состава поверх лент. Лавсановая лента (полиэтилентерефталат) повышает стойкость подушки к механическим повреждениям и улучшает антикоррозионные свойства.

Вопрос: Можно ли проложить кабель АСБ в воде?
Ответ: Нет, стандартная конструкция кабелей АСБ не предназначена для прокладки непосредственно в воде. Для таких условий требуются кабели с усиленной броневой защитой (например, из оцинкованной проволоки) и дополнительными защитными покровами.

Вопрос: Почему для кабелей на 6 кВ и выше требуется экран?
Ответ: Экран из электропроводящей бумаги выравнивает электрическое поле вокруг каждой жилы, предотвращая возникновение значительных электрических напряжений в радиальном направлении и, как следствие, локальные разряды и пробой изоляции.

Вопрос: Как определить, что кабель с бумажной изоляцией вышел из строя?
Ответ: Основной диагностический признак — снижение электрического сопротивления изоляции, измеряемого мегомметром на 2500 В. Значение сопротивления изоляции для исправного кабеля длиной 1 км должно составлять не менее 100 МОм. Окончательный диагноз ставится после проведения высоковольтных испытаний и анализа тангенса дельта угла диэлектрических потерь.

Вопрос: Что такое «нестекающая пропитка» и в чем ее преимущество?
Ответ: Нестекающая пропитка — это синтетический загущенный пропиточный состав, который не стекает в нижнюю точку трассы при нагреве кабеля под нагрузкой или при высоком перепаде уровней. Это предотвращает осушение изоляции в верхних точках, что ведет к снижению электрической прочности, и образование пустот в нижних точках, что может привести к электрическому пробою.

Вопрос: Является ли кабель АСБ устаревшим?
Ответ: Несмотря на активное вытеснение кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена, кабель АСБ не является полностью устаревшим. Он широко применяется в сетях среднего напряжения, особенно при реконструкции и капитальном ремонте существующих линий, где уже используется аналогичная кабельная продукция, а также в проектах с жестким бюджетным ограничением. Его надежность и долгий срок службы, подтвержденные многолетней эксплуатацией, сохраняют за ним определенную нишу на рынке.