Кабели медные силовые 3 кВ с пластмассовой изоляцией

Кабели силовые медные на напряжение 3 кВ с пластмассовой изоляцией: конструкция, стандарты, применение

Кабели силовые медные на напряжение 3 кВ с пластмассовой изоляцией представляют собой ключевой элемент современных распределительных сетей среднего напряжения. Они предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 3000 В частотой 50 Гц. Основное преимущество данной конструкции заключается в сочетании высокой электрической прочности, отличных механических характеристик, стойкости к агрессивным средам и относительной простоты монтажа по сравнению с бумажно-масляной изоляцией.

Нормативная база и обозначения

Производство и технические характеристики кабелей на 3 кВ в странах СНГ регламентируются, в первую очередь, ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ». Международные аналоги — стандарты МЭК 60502-1, VDE 0276-620. Маркировка кабелей осуществляется буквенно-цифровым кодом:

• А – алюминиевая жила (отсутствие буквы означает медную жилу).
• В – изоляция из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ).
• Пв – изоляция из сшитого полиэтилена (СПЭ).
• нг(А) – нераспространяющие горение по категории А.
• LS – пониженное дымо- и газовыделение.
• FRLS – огнестойкие, с низким дымовыделением.
• з – с заполнением промежутков между жилами.
• Г – гибкий (как правило, для кабелей с многопроволочной жилой).

Пример обозначения: Кабель ПвПнг(А)-LS 3х150 – кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, в оболочке из ПВХ пониженной горючести с низким дымовыделением, трехжильный, сечением 150 мм².

Конструктивные элементы кабеля

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из медной проволоки (по ГОСТ 22483) класса 1 (однопроволочная) или класса 2 (многопроволочная). Сечение жил нормируется от 1.5 мм² до 1000 мм², однако для напряжения 3 кВ наиболее распространенный диапазон — от 16 до 240 мм². Жилы могут быть круглой или секторной (сегментной) формы для компактности многожильных кабелей.

2. Изоляция

Ключевой элемент, определяющий электрическую прочность. Применяются два основных типа пластмассовой изоляции:

• Поливинилхлоридный пластикат (ПВХ, обозначение В): Обладает хорошими электроизоляционными свойствами, не поддерживает горение, устойчив к влаге, кислотам, щелочам. Недостатки: нагрев выше +70°C приводит к потере эластичности, более высокие диэлектрические потери по сравнению с СПЭ.
• Сшитый полиэтилен (СПЭ, обозначение Пв): Получается путем вулканизации полиэтилена, что создает трехмерную сетчатую структуру. Основные преимущества: высокая допустимая температура длительной нагрузки (до +90°C), стойкость к токам короткого замыкания (до +250°C), отличные диэлектрические характеристики, малый вес. Является современным стандартом для сетей среднего напряжения.

Толщина изоляции строго нормирована в зависимости от номинального напряжения и сечения жилы.

3. Поясная изоляция

В многожильных кабелях поверх изолированных жил накладывается поясная изоляция, обычно из того же материала, что и фазная изоляция, или из специальных полимерных лент. Она скрепляет жилы и обеспечивает дополнительную электрическую и механическую защиту.

4. Экран (для кабелей с изоляцией из СПЭ)

Кабели на 3 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена, как правило, имеют экран по жиле и изоляции. Экран по жиле (внутренний полупроводящий) выравнивает электрическое поле, устраняя микроскопические неровности. Экран по изоляции (внешний полупроводящий) служит той же цели и обычно выполняется в виде токопроводящей ленты или экструдированного слоя. Поверх него накладывается медная экранирующая оплетка или проволоки, которые служат для защиты от внешних электромагнитных помех, обеспечения симметрии поля и в качестве проводника для токов утечки и замыкания на землю.

5. Заполнитель и разделительный слой

Промежутки между изолированными жилами заполняются негорючим материалом (например, мелованной резиной) для придания кабелю круглой формы и повышения огнестойкости. Под оболочкой может находиться слой из полимерных лент или обмотки.

6. Оболочка

Защищает кабель от механических повреждений, влаги, химических веществ. Выполняется из ПВХ-пластиката различных составов:
— ПВХ обычный.
— ПВХ нг(А) – нераспространяющий горение.
— ПВХ нг(А)-LS – нераспространяющий горение с низким дымовыделением.
— ПВХ нг(А)-HF – безгалогенный, с низкой коррозионной активностью продуктов горения.

Основные технические характеристики

Таблица 1. Допустимые длительные токовые нагрузки для кабелей 3 кВ, проложенных в земле (траншее)

Сечение жилы, мм²	Одножильный кабель, А	Трехжильный кабель, А
16	115	95
25	150	125
35	180	150
50	220	180
70	270	220
95	325	265
120	375	305
150	430	350
185	490	395

Примечание: Значения приведены для условий: температура земли +15°C, глубина прокладки 0.7 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт. При изменении условий вводятся поправочные коэффициенты.

Таблица 2. Электрические характеристики

Параметр	Значение для кабеля с изоляцией ПВХ (В)	Значение для кабеля с изоляцией СПЭ (Пв)
Максимальная рабочая температура жилы, °C	+70	+90
Допустимая температура при КЗ (макс. 5 с), °C	+160	+250
Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева, °C	-15	-20
Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц, кВ (5 мин.)	6.0	6.5
Сопротивление изоляции, МОм·км, не менее	100	1000

Области применения

• Питание мощных электродвигателей (насосы, вентиляторы, компрессоры) на промышленных предприятиях.
• Распределение электроэнергии в главных и распределительных щитах (ГРЩ, РЩ).
• Прокладка в кабельных сооружениях (лотках, коробах, тоннелях, эстакадах) на территории заводов, ТЭЦ, нефтеперерабатывающих комплексов.
• Прокладка в земле (траншеях) для подключения отдельных зданий и сооружений.
• Питание горнодобывающего оборудования (в специальном исполнении).

Особенности монтажа и эксплуатации

При прокладке кабелей на 3 кВ необходимо соблюдать минимальные допустимые радиусы изгиба. Для одножильных кабелей с медной жилой он составляет 10-15 наружных диаметров, для многожильных – 7.5-10. При подземной прокладке обязательна песчаная подушка и защита кирпичом или плитами от механических повреждений. При параллельной прокладке нескольких кабелей учитывают взаимное тепловое влияние. Для кабелей с экраном необходимо заземлять экранирующие элементы с обеих сторон для обеспечения нормального режима работы и безопасности персонала.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями ВВГ и ПвВГ на 3 кВ?

Основное отличие — материал изоляции жил. ВВГ использует ПВХ-изоляцию, которая дешевле, но имеет более низкую допустимую рабочую температуру (+70°C) и худшие диэлектрические потери. ПвВГ с изоляцией из сшитого полиэтилена дороже, но обладает более высокой термостойкостью (+90°C), большей стойкостью к токам КЗ, меньшими потерями и, как следствие, большей пропускной способностью. Для ответственных и высоконагруженных линий выбор в пользу СПЭ предпочтителен.

Обязательно ли наличие экрана в кабелях на 3 кВ?

Согласно ГОСТ 31996-2012, для кабелей на напряжение 3 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена (Пв) наличие экрана по жиле и изоляции является обязательным. Для кабелей с ПВХ-изоляцией (В) на 3 кВ экран, как правило, не применяется. Экран необходим для выравнивания электрического поля, что критично для полимерной изоляции без пропитки, и для защиты от внешних воздействий.

Как правильно выбрать сечение жилы кабеля 3 кВ?

Выбор сечения производится по двум основным критериям: 1) По допустимому длительному току нагрузки (с учетом условий прокладки и поправочных коэффициентов). 2) По потере напряжения (должна укладываться в нормативные пределы). Дополнительно проверяется сечение по термической стойкости к токам короткого замыкания. Все расчеты должны выполняться в соответствии с ПУЭ (Правила устройства электроустановок) и проектной документацией.

Можно ли прокладывать кабели 3 кВ в одном лотке с кабелями низкого напряжения?

ПУЭ (п. 2.1.16) допускают совместную прокладку силовых кабелей до и выше 1 кВ в одном лотке, коробе, на одном эстакаде при условии, что они будут защищены от повреждения более высоким напряжением (например, при КЗ). На практике часто применяют разделение перегородкой или прокладку в разных ярусах. Совместная прокладка с кабелями цепей управления, автоматики и связи требует дополнительных мер (экранирование, разделение).

Что означает маркировка «нг(А)-FRLS»?

Это комплексная характеристика огнестойкости и безопасности при пожаре:
— нг(А) – кабель не распространяет горение при групповой прокладке по категории А (наиболее строгие требования, имитирующие большое количество горючей нагрузки).
— FR (Fire Resistance) – огнестойкость, т.е. способность кабеля выполнять свои функции в условиях пожара в течение заданного времени (например, 60 или 180 минут).
— LS (Low Smoke) – пониженное дымовыделение при горении и тлении.
Такие кабели применяются на объектах с массовым пребыванием людей, в системах аварийного электроснабжения, на атомных станциях.

Требуется ли концевая разделка для кабелей 3 кВ с пластмассовой изоляцией?

Да, обязательна. Для кабелей с экраном (СПЭ-изоляция) необходимо использовать специальные концевые муфты (КНМ), которые обеспечивают электрический контакт экрана с землей, плавный контроль электрического поля на краю экрана (с помощью градиентных лент или трубок) и герметизацию торца кабеля. Неправильный монтаж концевой заделки — одна из основных причин пробоя изоляции в эксплуатации.