Кабели силовые алюминиевые на напряжение 1 кВ с бумажной изоляцией: конструкция, применение и эксплуатация
Кабели силовые алюминиевые на напряжение до 1 кВ с бумажной пропитанной изоляцией представляют собой классический тип кабельной продукции, длительное время являвшийся основой для создания кабельных линий электропередачи в стационарных установках. Несмотря на активное вытеснение кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) и ПВХ, они продолжают эксплуатироваться в значительных объемах в сетях переменного напряжения частотой 50 Гц, а также в сетях постоянного тока. Их применение регламентируется исторически сложившейся нормативной базой и обусловлено специфическими требованиями к надежности и долговечности в определенных условиях.
Область применения и классификация
Кабели данного типа предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Основная сфера применения — внутренние и внешние прокладки (в кабельных сооружениях, туннелях, каналах, шахтах, коллекторах, по эстакадам, в частично затапливаемых помещениях), где отсутствует риск значительных растягивающих усилий и вибраций. Прокладка в земле (траншеях) допускается при условии защиты от механических повреждений и коррозии. Кабели не распространяют горение при одиночной прокладке.
Классификация осуществляется по нескольким ключевым признакам:
- По роду тока: Переменное напряжение до 1000 В (50 Гц) или постоянное напряжение до 2400 В.
- По материалу жилы: Алюминий (марка А). Жилы могут быть однопроволочными (сечения от 16 до 240 мм²) или многопроволочными (сечения от 70 до 1000 мм² и более).
- По типу изоляции: Бумажная, пропитанная вязким или нестекающим пропиточным составом. Изоляция фазных жил и поясная изоляция выполняются из кабельной бумаги.
- По типу защитных оболочек и покровов:
- ААШв, ААБл, ААБ2л: С алюминиевой оболочкой и защитными покровами (подробно рассмотрены ниже).
- АСБ, АСБл, АСБ2л: С свинцовой оболочкой (в настоящее время производство ограничено).
- Герметичным барьером, защищающим бумажную изоляцию от проникновения влаги и воздуха.
- Экраном для замыкания электрического поля.
- Нулевым проводником (при специальном обосновании и расчете).
- Битумный состав: Наносится непосредственно на оболочку для антикоррозионной защиты.
- Подушка: Из битумного состава, крепированной бумаги или ПЭТ ленты, предохраняет оболочку от повреждения лентами брони.
- Броня: Выполняется из двух стальных оцинкованных лент, наложенных с перекрытием. Защищает кабель от механических повреждений (давление грунта, случайные удары).
- Наружный шланг: Из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Защищает броню от коррозии, выполняет функцию внешней изоляции. Буква «в» в марке кабеля (ААШв) указывает на материал шланга — ПВХ. Буквы «л» или «2л» (ААБл) указывают на наличие подушки и брони, защищенных лавсановой лентой.
- Допустимая длительная температура нагрева жил: +80°C.
- Кратковременная перегрузка: Допускается нагрев до +105°C не более 8 часов в сутки и не более 1000 часов за срок службы.
- Ток короткого замыкания: Максимальная температура жилы при КЗ не должна превышать +200°C.
- Испытательное напряжение переменного тока частотой 50 Гц: 3000 В в течение 10 мин. для кабелей на 1 кВ.
- Минимальный радиус изгиба: 25 наружных диаметров кабеля при одножильном исполнении и 15 наружных диаметров при многожильном.
- Температура прокладки без предварительного подогрева: Не ниже 0°C.
- Диапазон рабочих температур окружающей среды: От -50°C до +50°C.
- Допустимая влажность: До 98% при температуре до +35°C.
- Раскатка: Осуществляется с соблюдением минимального радиуса изгиба. Запрещается ронять барабаны, подвергать кабель ударам и скручиванию.
- Подготовка к монтажу муфт: Конец кабеля отрезается строго перпендикулярно оси. Производится ступенчатая разделка концов с последовательным удалением защитных покровов, брони, оболочки, поясной и фазной изоляции.
- Сушка и обезжиривание: После разделки бумажная изоляция в зоне разделки должна быть тщательно осушена термофеном или трансформатором сушки и обезжирена.
- Установка муфты: Монтируется соединительная или концевая муфта (эпоксидная, свинцовая). Особое внимание уделяется герметичности соединения оболочки кабеля с корпусом муфты для предотвращения подсоса влаги и утечки пропитки.
- Прокладка: При вертикальной или наклонной трассе с перепадом высот более определенного предела (зависит от напряжения и сечения) необходимо использовать муфты с стопорными устройствами, препятствующими стеканию пропиточного состава.
Конструкция кабеля
Конструкция кабеля типа ААШв (алюминиевая жила, алюминиевая оболочка, шланг защитный из ПВХ) является наиболее характерной для современных условий. Рассмотрим ее послойно.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия марки не ниже А7Е (по ГОСТ 22483). Форма жилы для сечений до 16 мм² включительно — круглая, для сечений 25 мм² и более — секторная или сегментная (для многожильных кабелей), что позволяет оптимизировать диаметр кабеля. Жилы могут быть основной и нулевой (нейтральной) равного или уменьшенного сечения, а также жилой заземления.
2. Фазная изоляция
Наносится на токопроводящую жилу в виде нескольких слоев кабельной бумаги ленточной намотки. Толщина изоляции нормируется в зависимости от номинального напряжения. Бумага обладает высокой электрической прочностью и термостабильностью. Пропитка специальными составами (вязким маслоканифольным или нестекающим на основе полиизобутилена) вытесняет воздух, повышает электрическую прочность и частично препятствует проникновению влаги.
3. Скрутка изолированных жил
Изолированные жилы скручиваются в сердечник с заполнением промежутков между жилами бумажным жгутом или кабельной пряжей для придания конструкции округлой формы и стабильности.
4. Поясная изоляция
Поверх скрученных жил также методом спиральной намотки накладывается несколько слоев кабельной бумаги. Ее функция — дополнительная электрическая защита и создание ровной основы для наложения оболочки.
5. Оболочка
Выполняется из алюминия марки А97, АА6 или аналогичных. Наносится методом прессования (горизонтальный или вертикальный пресс) поверх поясной изоляции. Алюминиевая оболочка служит:
6. Защитные покровы (броня и наружный шланг)
Для защиты алюминиевой оболочки от коррозии и механических воздействий на нее накладываются покровы:
Основные марки и их расшифровка
| Марка кабеля | Расшифровка | Особенности конструкции | Типовая область прокладки |
|---|---|---|---|
| ААШв | А-алюминиевая жила, А-алюминиевая оболочка, Ш-шланг защитный, в-из ПВХ | Броня из стальных лент, наружный ПВХ шланг. | Земля (траншеи), кабельные каналы, тоннели. |
| ААБл | А-алюминиевая жила, А-алюминиевая оболочка, Б-броня из стальных лент, л-с лавсановой лентой | Подушка с лавсановой лентой, броня, без наружного шланга. | Внутренние помещения, кабельные этажи, эстакады (при отсутствии агрессивных сред). |
| ААБ2л | А-алюминиевая жила, А-алюминиевая оболочка, Б-броня из стальных лент, 2л-с двойной лавсановой лентой | Усиленная подушка из двух лавсановых лент под броней. | Аналогично ААБл, но для условий с риском коррозии стальной брони. |
Технические характеристики и условия эксплуатации
Электрические параметры
Механические и климатические параметры
Сравнительные преимущества и недостатки
| Критерий | Кабель с бумажной изоляцией (ААШв) | Кабель с изоляцией из СПЭ (АВВГ-П) | Примечания |
|---|---|---|---|
| Стоимость | Ниже при больших сечениях | Выше | Экономия на материале жилы и изоляции |
| Долговечность | 40-50 лет и более | 30 лет и более (прогноз) | Бумажная изоляция имеет длительную историю наблюдений |
| Чувствительность к влаге | Высокая (при повреждении оболочки) | Низкая | Целостность оболочки критична для бумажно-масляных кабелей |
| Монтаж | Сложнее, требуется заделка концевых муфт | Проще, возможна разделка без спецмуфт | Для бумажных кабелей обязательна установка концевых и соединительных муфт |
| Пожароопасность | Не распространяет горение при одиночной прокладке | Не распространяет горение (огнестойкие исполнения) | Бумага пропитана негорючим составом |
Особенности монтажа и эксплуатации
Монтаж кабелей с бумажной пропитанной изоляцией требует высокой квалификации персонала. Ключевые этапы:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Вопрос 1: Почему бумажная изоляция до сих пор применяется, если есть современные полимерные материалы?
Бумажно-масляная изоляция обладает проверенной временем (более 100 лет) надежностью, высокой термостабильностью и отличными диэлектрическими характеристиками. Она менее чувствительна к локальным дефектам и перегревам по сравнению с некоторыми полимерами. Экономически выгодна для сетей высоких и сверхвысоких напряжений и реконструкции старых линий, где требуется полная взаимозаменяемость.
Вопрос 2: Каков главный недостаток этих кабелей?
Главный эксплуатационный недостаток — гигроскопичность бумажной изоляции. При повреждении металлической оболочки (алюминиевой или свинцовой) влага проникает в изоляцию, что приводит к резкому снижению ее электрической прочности, старению бумаги и возможному пробою. Поэтому контроль целостности оболочки и качество монтажа муфт критически важны.
Вопрос 3: Можно ли соединять кабель с бумажной изоляцией напрямую с кабелем с ПВХ или СПЭ изоляцией?
Нет, прямое соединение недопустимо. Для этого используются специальные переходные муфты, в которых обеспечивается не только электрическое соединение жил, но и надежная герметизация и разделение разных типов изоляционных сред, предотвращающее миграцию пропитки в полимерный материал.
Вопрос 4: Как определить, что кабель с бумажной изоляцией требует замены?
Основные диагностические признаки: снижение сопротивления изоляции (измеряется мегомметром на 2500 В), увеличение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ), наличие на трассе вздутий, подтеков пропиточного состава, сильная коррозия оболочки и брони. Решение о замене принимается по результатам комплексных испытаний и визуального обследования.
Вопрос 5: Что означают буквы «Ц» и «Н» в дополнении к маркировке (например, ААШв-Н)?
Буква «Ц» указывает, что изоляция жил пропитана нестекающим составом. Это позволяет прокладывать кабель на трассах с большим перепадом уровней без использования стопорных муфт. Буква «Н» означает, что наружный покров (шланг) не поддерживает горение. Буква «У» обозначает усиленный наружный покров из ПВХ пластиката.
Заключение
Кабели силовые алюминиевые на 1 кВ с бумажной пропитанной изоляцией, такие как ААШв, ААБл, представляют собой надежное, долговечное и экономичное решение для стационарных кабельных линий распределения электроэнергии. Их эксплуатационный ресурс в значительной степени зависит от качества изготовления, соблюдения норм монтажа и условий прокладки. Понимание конструкции, четкое следование правилам монтажа и технического обслуживания позволяют эксплуатировать такие кабельные линии в течение всего заявленного срока службы, который может превышать 50 лет. Несмотря на конкуренцию со стороны полимерных кабелей, данный тип продукции сохраняет свою нишу в энергетике благодаря уникальному сочетанию технических и экономических характеристик.
Комментарии