Кабели силовые на напряжение 15 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена сечением 240 мм²: конструкция, применение и технические характеристики
Силовые кабели на напряжение 15 кВ с номинальным сечением токопроводящей жилы 240 мм² и изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) представляют собой ключевой элемент современных распределительных сетей среднего класса напряжения. Они предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 15 кВ частотой 50 Гц. Данный типоразмер является одним из наиболее востребованных для организации магистральных линий, питания крупных промышленных объектов, жилых микрорайонов и объектов инфраструктуры благодаря оптимальному балансу пропускной способности, механических характеристик и стоимости.
Конструкция кабеля 15 кВ 240 мм²
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Стандартное исполнение соответствует требованиям ГОСТ 31996-2012 (и его аналогов МЭК 60502-2) для кабелей на напряжение 10-15 кВ.
- Токопроводящая жила: Выполняется из медной или алюминиевой проволоки, соответствующей классу 2 по ГОСТ 22483 (уплотненная). Для сечения 240 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы для уменьшения общего диаметра кабеля. Медная жила обеспечивает более высокую проводимость, механическую стойкость и надежность контактных соединений, алюминиевая — меньшую массу и стоимость.
- Экран по жиле (полупроводящей экран): Наносится поверх жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Выравнивает распределение электрического поля вокруг жилы, предотвращая локальные перенапряжения в изоляции.
- Изоляция: Основной слой из сшитого полиэтилена (XLPE). Номинальная толщина изоляции для кабеля на 15 кВ составляет 5,5 мм (по ГОСТ). СПЭ обладает высокими диэлектрическими и механическими свойствами, устойчивостью к термическим перегрузкам (допустимая температура жилы +90°C в длительном режиме, до +250°C при КЗ).
- Экран по изоляции (полупроводящей): Аналогичен экрану по жиле. Вместе с экраном по жиле создает цилиндрическое конденсаторное поле, заключенное внутри изоляции.
- Поясная изоляция: Может выполняться из полупроводящих лент или экструдированного слоя. Выравнивает поле в многожильных кабелях.
- Металлический экран (заземляющий): Выполняется в виде медной или алюминиевой ленты, гофрированной медной ленты, либо оплетки из медных проволок. Сечение медного экрана нормируется (обычно не менее 25 мм² для данного класса кабелей). Основная функция — защита от электромагнитных помех, обеспечение пути для тока короткого замыкания и безопасность при обслуживании.
- Оболочка: Внешний защитный слой из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката, полиэтилена (PE) или безгалогеновой полимерной композиции (LSZH). Защищает от механических повреждений, влаги, агрессивных сред. Цвет оболочки, как правило, черный.
- Питающие линии от ГПП (главной понизительной подстанции) к цеховым ТП на промышленных предприятиях.
- Магистральные линии в городских кабельных сетях.
- Вводы и распределительные сети крупных жилых, торговых и офисных комплексов.
- Резервные и основные линии для объектов энергетики (ТЭЦ, подстанции).
- Прокладка в районах с высокой плотностью застройки, где невозможна воздушная линия.
- В земле (траншее): Наиболее распространенный способ. Требует песчаной подсыпки, защиты кирпичом или плитами, глубины заложения не менее 0,7-1 м. Допускается прокладка в блоках, трубах.
- В кабельных сооружениях: В туннелях, коллекторах, этажах, галереях на лотках и кронштейнах. Обязательно применение кабелей с оболочкой, не распространяющей горение (ПВХ, LSZH).
- В воздухе: По фасадам зданий, на эстакадах. Требуется учет ветровых и гололедных нагрузок, УФ-стойкости оболочки.
Ключевые технические параметры и характеристики
Параметры приведены для кабеля с алюминиевой (Al) и медной (Cu) жилой в соответствии с типовыми ТУ.
| Параметр | Значение для Al 240 мм² | Значение для Cu 240 мм² | Примечания |
|---|---|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um), кВ | 8,7/15 (17,5) | U0 — напряжение жила-земля, U — между жилами, Um — макс. рабочее | |
| Максимально допустимая температура жилы в длительном режиме, °C | 90 | ||
| Максимальная температура при КЗ (длительность до 5 с), °C | 200 | 250 | |
| Допустимый ток нагрузки в земле (траншее) при +25°C, А | ~345 | ~445 | Зависит от условий прокладки, числа кабелей, теплопроводности грунта |
| Допустимый ток нагрузки в воздухе при +25°C, А | ~365 | ~470 | Зависит от способа прокладки (лоток, туннель) |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более | 0,125 | 0,0754 | По ГОСТ 22483 |
| Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц, кВ/время | 30 кВ / 10 мин. | Для готового кабеля после изготовления | |
| Импульсное испытательное напряжение, кВ | 125 | Фронт 1,2/50 мкс | |
| Емкость, мкФ/км | ~0,35 — 0,42 | Типовое значение | |
| Индуктивное сопротивление, Ом/км | ~0,1 — 0,13 | При частоте 50 Гц | |
Области применения и способы прокладки
Кабели данного типа применяются для создания кабельных линий в сетях 6-10-15 кВ. Основные сферы применения:
Способы прокладки:
Сравнение с кабелями с бумажно-пропитанной изоляцией
Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) практически полностью вытеснили кабели с бумажно-пропитанной изоляцией (БПИ) в данном классе напряжения благодаря ряду преимуществ:
| Критерий | Кабель СПЭ (15 кВ, 240 мм²) | Кабель БПИ (15 кВ, 240 мм²) |
|---|---|---|
| Макс. рабочая температура | +90°C | +70°C |
| Допустимая перегрузка | Выше | Ниже |
| Требования к прокладке | Допускается прокладка с большим перепадом уровней | Ограничения по перепаду высот из-за стекания пропитки |
| Монтаж и соединение | Относительно проще, не требует герметизации | Сложнее, необходима тщательная герметизация концевых и соединительных муфт |
| Обслуживание | Практически не требуется | Требует контроля уровня пропитки |
| Масса и габариты | Меньше при аналогичных параметрах | Больше |
Особенности монтажа и эксплуатации
Монтаж кабеля 15 кВ 240 мм² требует специального оборудования и квалификации персонала. Минимальный радиус изгиба при прокладке составляет 15-20 наружных диаметров кабеля. Для разделки концов и монтажа кабельных муфт необходимо строго соблюдать технологию, обеспечивая чистоту поверхностей полупроводящих экранов и изоляции. При прокладке в земле обязательно составление кабельного журнала с привязками. Эксплуатация включает в себя периодические измерения сопротивления изоляции, диагностику (например, измерение частичных разрядов), визуальный осмотр трасс и кабельных сооружений.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. В чем принципиальная разница между кабелями АПвВнг(А)-15 кВ 240 и ЦСП-15 кВ 240?
Это разные обозначения одной и той же продукции. АПвВнг(А) — старое отечественное обозначение: А — алюминиевая жила, Пв — изоляция из сшитого полиэтилена, В — оболочка из ПВХ, нг(А) — не распространяющий горение по категории А. ЦСП — современное обозначение: Ц — изоляция и оболочка из полимерных композиций, СП — сшитый полиэтилен. Цифры указывают на номинальное напряжение и сечение. Конструктивно это один и тот же кабель.
2. Какое требуется сечение экрана заземления для кабеля 15 кВ 240 мм²?
Согласно ПУЭ 7-изд., сечение заземляющих проводников (в том числе экранов кабелей) должно быть не менее: 16 мм² по меди и 25 мм² по алюминию для сетей выше 1 кВ. Для кабелей 15 кВ сечение медного экрана, как правило, выбирается не менее 25 мм², что удовлетворяет требованиям по стойкости к токам КЗ и обеспечению безопасности.
3. Можно ли прокладывать кабель СПЭ 15 кВ в воде?
Кабели с пластмассовой изоляцией не предназначены для длительной прокладки непосредственно в воде. Для прокладки в водоемах или в условиях постоянного подтопления применяются специальные кабели в свинцовой или алюминиевой оболочке с дополнительной гидрозащитой. Однако кабель СПЭ с полиэтиленовой внешней оболочкой обладает высокой влагостойкостью и может использоваться в условиях высокой влажности или при временном затоплении трассы при условии корректного монтажа герметичных муфт.
4. Какой срок службы у кабеля 15 кВ с изоляцией из СПЭ?
Номинальный срок службы, заявленный производителями и установленный стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать 40-50 лет при соблюдении условий прокладки, нагрузочного режима и отсутствии внешних повреждений. Критическим фактором является качество монтажа соединительных и концевых муфт.
5. Как выбрать между алюминиевым и медным кабелем?
Выбор основан на технико-экономическом расчете. Медный кабель имеет меньший диаметр жилы при одинаковом сечении, большую пропускную способность (на 20-30%), высокую стойкость к механическим воздействиям (изгибы, вибрация), лучшую коррозионную стойкость и надежность контактов. Алюминиевый кабель значительно легче (примерно в 2 раза) и дешевле (на 30-60%). При прочих равных условиях для ответственных объектов, объектов с повышенными требованиями к пожарной безопасности (из-за лучшего контакта) и при ограничениях по габаритам лотков часто выбирают медь. Для протяженных линий без частых изгибов, при жестком бюджете — алюминий.
6. Каковы требования к трассе для прокладки в земле?
Трасса не должна проходить вблизи источников тепла, деревьев с мощной корневой системой. Глубина прокладки от планировочной отметки — не менее 0,7 м для линий до 20 кВ, до 1 м при пересечении дорог. Дно траншеи должно быть очищено от камней и утрамбовано, с подсыпкой песчаной подушки толщиной не менее 10 см. При параллельной прокладке нескольких кабелей расстояние между ними должно быть не менее 100 мм (для кабелей 10-20 кВ). Сверху кабель засыпается мягким грунтом без камней и защищается сигнальной лентой или плитами.
Комментарии