Кабели силовые одножильные с бумажной изоляцией сечением 500 мм²: конструкция, применение и технические аспекты
Силовые кабели с бумажной пропитанной изоляцией на напряжение 1-500 кВ, в том числе одножильные сечением 500 мм², представляют собой классическое и проверенное временем решение для стационарной прокладки в электрических сетях высокого и сверхвысокого напряжения. Несмотря на появление полимерных аналогов, данные кабели сохраняют свою актуальность благодаря уникальному сочетанию электрических характеристик, надежности и долговечности в определенных условиях эксплуатации. Конкретное сечение 500 мм² относится к крупным сечениям и применяется для передачи значительных мощностей.
Конструкция одножильного кабеля 500 мм² с бумажной изоляцией
Конструкция кабеля является многослойной, каждый элемент выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее от центра к внешней оболочке.
- Токопроводящая жила: Выполняется из медной или алюминиевой проволоки. Для сечения 500 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы для обеспечения компактности. Может быть выполнена однопроволочной (монолитной) для жестких условий или многопроволочной для улучшения гибкости. Материал и конструкция жилы нормируются по ГОСТ 22483.
- Фазная бумажная изоляция: На жилу послойно накладывается лента из кабельной бумаги, пропитанной вязким маслоканифольным или синтетическим составом. Толщина изоляции строго регламентирована и зависит от номинального напряжения кабеля (например, 10, 20, 35 кВ). Бумажная изоляция обладает высокой электрической прочностью и термостабильностью.
- Экран на изоляции (заземляющий экран): Поверх фазной изоляции накладывается полупроводящая бумажная лента, а затем медная лента или проволоки. Этот экран предназначен для выравнивания электрического поля, устранения тангенциальных составляющих и обеспечения безопасности при касании. Он подлежит обязательному заземлению с двух сторон.
- Заполнитель: В одножильных кабелях пространство под оболочкой часто заполняется бумажными жгутами или другими материалами для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.
- Металлическая оболочка: Герметичная оболочка, защищающая изоляцию от проникновения влаги и воздуха. Для кабелей сечением 500 мм² обычно применяется свинцовая (С) или алюминиевая (А) оболочка. Свинец химически инертен, коррозионно-стоек и гибок. Алюминий легче и прочнее, но требует специальных методов монтажа из-за жесткости.
- Защитный покров (броня): Предназначен для защиты металлической оболочки от механических повреждений и коррозии. Включает в себя:
- Подушка (битумный состав, крепированная бумага, ПЭТ лента).
- Бронепокров из стальных оцинкованных лент (Бл) или плоских/круглых проволок (Бн). Для кабелей 500 мм² часто применяется броня из стальных проволок для восприятия растягивающих усилий.
- Наружный покров (джуто-битумный, поливинилхлоридный шланг и т.д.) для защиты брони от коррозии.
- Точное значение зависит от способа прокладки, температуры грунта, количества работающих кабелей в траншее и других факторов, определяется по ПУЭ гл. 1.3.
- В кабельных траншеях (земле): Наиболее распространенный способ. Требует устройства песчаной подушки, защиты кирпичом или плитами, наличия сигнальной ленты.
- В кабельных каналах, туннелях, коллекторах: Позволяет компактно размещать большое количество кабелей, обеспечивает удобный доступ для осмотра и ремонта.
- В производственных помещениях: По конструкциям, стенам, в лотках и коробах. Важно учитывать требования пожарной безопасности.
- Специфика одножильных кабелей: При прокладке в переменном поле необходимо учитывать наведение ЭДС на металлические оболочки и броню. Для снижения потерь и обеспечения безопасного обслуживания применяют специальные схемы перекрестного соединения оболочек и их заземления (по схеме «Сhequerboard» или «Flat»), описанные в стандартах.
- Для кабелей с обычной бумажной изоляцией: 60 кВ (6 Uном).
- Для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена: 55 кВ (2.5 U0).
Ключевые технические характеристики и параметры
Основные параметры регламентируются стандартами серии ГОСТ 18410 (на напряжение до 35 кВ) и ГОСТ 16442 (на напряжение 110 кВ и выше). Для кабеля на 10 кВ сечением 500 мм² характерны следующие примерные данные:
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение, U0/U (кВ) | 6/10; 10/10; 8,7/10 |
| Сечение токопроводящей жилы (мм²) | 500 |
| Материал жилы | Алюминий (А) или Медь (нет буквы) |
| Максимально допустимая температура жилы при длительной работе | +80°C |
| Максимальная температура при КЗ (до 4 сек) | +200°C |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20°C (Ом/км), не более | Алюминий: ~0.0601; Медь: ~0.0366 |
| Индуктивное сопротивление (Ом/км) | ~0.11 — 0.13 (зависит от конструкции) |
| Емкостное сопротивление (мкФ/км) | ~0.3 — 0.4 |
| Допустимый длительный ток нагрузки (А)* | ~450-470 (Ал) / ~590-610 (Cu) при прокладке в земле |
| Радиус изгиба при монтаже | Не менее 25 наружных диаметров кабеля |
Области применения и способы прокладки
Одножильные кабели 500 мм² применяются для передачи электроэнергии на промышленных предприятиях, в шахтах, на объектах железнодорожной инфраструктуры, в городских кабельных сетях 6-35 кВ, а также в качестве вставок в воздушных линиях (ВЛ). Основные способы прокладки:
Преимущества и недостатки по сравнению с кабелями с полимерной изоляцией (XLPE)
| Критерий | Кабель с бумажной изоляцией | Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE) |
|---|---|---|
| Допустимая температура жилы | +80°C (длит.) | +90°C (длит.) |
| Стойкость к токам КЗ | Выше (до +200°C) | Ниже (до +250°C, но полимер может течь) |
| Чувствительность к влаге | Критична, требуется герметичная оболочка | Не критична, гигроскопичность низкая |
| Монтаж при низких температурах | Требует подогрева (риск повреждения изоляции) | Возможен при более низких температурах |
| Радиус изгиба | Больше (менее гибкий) | Меньше (более гибкий) |
| Требования к трассе | Жесткие (перепады высот ограничены из-за стекания пропитки) | Более мягкие |
| Эксплуатационные расходы | Требуется мониторинг давления/уровня пропитки (для кабелей с обедненной пропиткой) | Минимальные |
| Долговечность | Более 50 лет при правильной эксплуатации | Заявлено более 30 лет, статистика накоплена меньше |
| Стоимость | Зачастую выше, особенно медных версий | Конкурентна, особенно для напряжений до 35 кВ |
Особенности монтажа и эксплуатации
Монтаж кабеля 500 мм² требует применения специального оборудования из-за его значительной массы и жесткости. Необходимо использовать лебедки, роликовые направляющие. Запрещается подвергать кабель ударам, резким изгибам. При прокладке в траншеях обязательно соблюдение нормативных расстояний между кабелями, а также до других подземных коммуникаций и фундаментов. Присоединение и оконцевание выполняются с помощью кабельных муфт (соединительных и концевых) специальной конструкции, рассчитанных на данное сечение и тип изоляции. В процессе эксплуатации обязательны периодические осмотры трасс, контроль температуры кабеля, для кабелей высокого напряжения – мониторинг давления масла или пропитки.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем основное различие между кабелями марок СГ и ЦСГ?
Марка СГ обозначает «Силовой кабель с бумажной изоляцией, с Гидроизоляцией в виде свинцовой оболочки». Марка ЦСГ имеет дополнительную букву «Ц», что указывает на использование в качестве пропиточного состава нестекающего церезина или синтетического загущенного состава. Это позволяет прокладывать кабель на трассах с большим перепадом уровней по высоте без риска осушения изоляции.
Как правильно выбрать схему заземления оболочек одножильных кабелей?
Выбор схемы (одностороннее, двухстороннее, перекрестное соединение) зависит от длины линии, величины рабочего тока и требований к снижению потерь. Для кабелей сечением 500 мм², работающих на больших токах, почти всегда применяется схема перекрестного соединения оболочек с их заземлением в точках соединения секций. Это позволяет разомкнуть контур, наведенный ток в оболочках компенсируется, что резко снижает потери и нагрев. Конкретная схема должна быть рассчитана проектной организацией.
Каковы нормы испытания кабеля 10 кВ с бумажной изоляцией после монтажа?
Согласно ПТЭЭП и СО 153-34.20.507-2003, кабели на напряжение 6-10 кВ после монтажа испытываются повышенным выпрямленным напряжением. Стандартная продолжительность испытания — 10 минут. Испытательное напряжение для кабелей на 10 кВ составляет:
Перед подачей высокого напряжения измеряется сопротивление изоляции мегаомметром на 2500 В.
Почему для кабелей с бумажной изоляцией существуют ограничения по перепаду высот при прокладке?
Традиционные маслоканифольные пропиточные составы при нагреве кабеля под нагрузкой имеют свойство стекать в нижние точки трассы. При значительном перепаде высот (более 15-25 м для кабелей с вязкой пропиткой) это может привести к осушению и снижению электрической прочности изоляции в верхней части трассы, а также созданию избыточного давления в нижних концевых муфтах. Для таких трасс необходимо применять кабели с нестекающей пропиткой (марки ЦСГ, ЦАСГ) или кабели с обедненной пропиткой и постоянным подпором масла.
Как определить необходимость применения брони из стальных лент (Бл) или проволок (Бн)?
Броня из стальных лент (Бл) предназначена в основном для защиты от механических повреждений (случайных ударов лопатой, сдавливания грунтом) и от грызунов. Броня из круглых стальных проволок (Бн) дополнительно предназначена для восприятия растягивающих усилий, которые могут возникать при прокладке на наклонных трассах или в условиях возможной просадки грунта. Для кабелей большого сечения (500 мм²), особенно прокладываемых в сложных грунтах или с большим перепадом высот, предпочтительнее и чаще применяется броня типа Бн.
Комментарии