Прокладка силового кабеля

Классификация силовых кабелей и условия прокладки

Силовые кабели предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Основные классификационные признаки:

1. По номинальному напряжению:

• Кабели низкого напряжения (до 1 кВ) – например, ВВГ, АВВГ, NYY.
• Кабели среднего напряжения (от 6 кВ до 35 кВ) – например, ААБв, АПвПуг, ССГ.
• Кабели высокого напряжения (от 110 кВ и выше) – например, МВтК, АПвП.

2. По роду изоляции:

• С бумажной пропитанной изоляцией (МНК, ААБл, АСБ): Исторически первые, применяются для сетей до 35 кВ. Требуют герметичности оболочки для предотвращения попадания влаги и укладки с ограничением по разности уровней.
• С ПВХ (виниловой) изоляцией (ВВГ, АВВГ): Наиболее распространены для сетей до 1 кВ. Отличаются негорючестью, гибкостью, стойкостью к агрессивным средам. Ограничение – выделение хлористого водорода при горении.
• С сшитым полиэтиленом (СПЭ) изоляцией (АПвП, ПвП): Современный стандарт для сетей среднего и высокого напряжения. Обладают высокой электрической прочностью, стойкостью к термическим перегрузкам, малым весом и допускают большую разность уровней при прокладке.
• С резиновой изоляцией (КГ, КГ-ХЛ): Используются для гибких подключений, передвижного оборудования, обладают высокой гибкостью, но меньшей стойкостью к старению.

3. По материалу жилы:

• Медные: Высокая проводимость, стойкость к окислению, лучшая гибкость и механическая прочность.
• Алюминиевые: Легче и дешевле медных, но имеют меньшую проводимость, склонны к ползучести и окислению в местах контакта.

4. По конструктивному исполнению:

• Одножильные.
• Многожильные (2, 3, 4, 5 жил).

Выбор кабеля определяется проектом, исходя из условий эксплуатации: величины передаваемой мощности, напряжения, способа прокладки, температуры окружающей среды, наличия агрессивных сред, механических воздействий.

Способы прокладки силовых кабелей

Способ прокладки является ключевым фактором, определяющим конструкцию кабеля, метод работ и последующую эксплуатацию.

1. Прокладка в земле (траншейный способ)

Наиболее распространенный и экономичный способ для распределительных сетей.

• Подготовка траншеи: Глубина траншеи для кабелей до 20 кВ составляет 0,7-1,0 м, для кабелей 35 кВ – 1,0-1,2 м. Ширина зависит от количества кабелей и расстояний между ними. Дно траншеи планируется, удаляются камни и другие острые предметы. Насыпается и уплотняется песчаная или мягкая грунтовая подушка толщиной 100-150 мм.
• Укладка кабеля: Кабель укладывается волнообразно («змейкой») без натяжения для компенсации температурных деформаций. Запрещается укладка кабеля с местными перегибами с радиусом меньше допустимого (например, 10-15 наружных диаметров для многожильных кабелей с бумажной изоляцией на напряжение до 10 кВ и 7.5-10 диаметров для кабелей с ПВХ/СПЭ изоляцией).
• Защита: После укладки кабель засыпается мягким грунтом или песком без камней слоем 100-200 мм, после чего укладывается сигнальная лента или кирпич для защиты от механических повреждений при последующих раскопках. Затем траншея полностью засыпается грунтом.
• Применение кабельных конструкций в траншее: Для нескольких кабелей или в местах с высокой плотностью подземных коммуникаций применяются лотки или блоки, укладываемые в траншею.

2. Прокладка в кабельных сооружениях (лотки, короба, тоннели, эстакады, галереи)

Используется на территории промышленных предприятий, электростанций, подстанций, в городской инфраструктуре.

• Лотки и короба: Представляют собой перфорированные или сплошные конструкции из стали, алюминия или стеклопластика. Обеспечивают удобный монтаж, визуальный контроль, вентиляцию и возможность легкого добавления или замены кабелей. Крепятся к строительным конструкциям. Кабели в лотках укладываются пучками или рядами, но не внавал. Допустимое заполнение лотка по сечению обычно не должно превышать 40-50%.
• Тоннели и галереи: Представляют собой подземные или надземные проходимые сооружения, предназначенные для размещения большого количества кабелей и другого оборудования (труопроводов). Обеспечивают оптимальные условия для эксплуатации и ремонта.
• Эстакады: Открытые конструкции для прокладки кабелей над землей. Могут быть проходимыми и непроходимыми.

3. Прокладка по воздуху (по опорам, стенам зданий)

• Самонесущие изолированные провода (СИП): Широко используются в воздушных линиях распределительных сетей 0,4/1 кВ. Не требуют несущего троса.
• Кабели с несущим тросом: Силовые кабели (например, АВК, ВВГ) подвешиваются на стальном тросе с помощью специальных зажимов.
• Прокладка по фасадам зданий: Кабель крепится с помощью скоб, дюбелей, хомутов. Должен быть устойчив к УФ-излучению.

4. Прокладка в воде

Для пересечения водных преград применяются специальные кабели с усиленной броневой защитой (обычно из оцинкованных проволок) и водонепроницаемой оболочкой. Укладка производится с кабельных судов.

Расчет и выбор сечения кабеля

Сечение токопроводящей жилы выбирается по трем основным условиям:

1. По допустимому длительному току нагрузки (нагреву)
Основное условие. Ток нагрузки не должен превышать длительно допустимый ток для данного кабеля при конкретных условиях прокладки.

I_расч <= I_доп

где I_расч – расчетный ток нагрузки, I_доп – длительно допустимый ток.

Таблица 1: Пример выбора сечения медного кабеля ВВГнг-LS 0,66 кВ при прокладке в земле (1 кабель, температура земли +15°C)

Сечение жилы, мм²	Допустимый длительный ток, А
1.5	29
2.5	38
4	50
6	60
10	80
16	105
25	140
35	170
50	215
70	270
95	325
120	385

Примечание: При групповой прокладке (несколько кабелей в одном лотке/траншее) вводится понижающий коэффициент (0,85-0,65 в зависимости от количества и взаимного расположения).

2. По допустимой потере напряжения
Потеря напряжения в кабеле от точки питания до самого удаленного электроприемника не должна превышать значений, установленных ПУЭ (например, для силовых нагрузок ±5%, для наружного освещения ±5% и т.д.).

ΔU = (√3 * I * L * (R * cosφ + X * sinφ)) / U_nom

где I – расчетный ток, L – длина линии, R, X – активное и индуктивное сопротивление жилы, cosφ – коэффициент мощности, U_nom – номинальное напряжение.

3. По экономической плотности тока
Для линий с большим числом часов использования максимальной нагрузки (более 4000-5000 ч/год) сечение выбирается исходя из экономической плотности тока, обеспечивающей минимум приведенных затрат на сооружение и эксплуатацию.

S_эк = I_расч / j_эк

где j_эк – экономическая плотность тока (нормируется).

4. По термической стойкости к токам короткого замыкания (ТКЗ)
Сечение должно быть проверено на устойчивость к нагреву при протекании тока КЗ.

S_min = (I_∞ * √t_пр) / C

где I_∞ – установившийся ток КЗ, t_пр – приведенное время действия защиты, C – коэффициент, зависящий от материала жилы и изоляции.

Окончательно выбирается наибольшее сечение из полученных по всем условиям.

Монтажные работы: технология и ключевые требования

1. Приемка и подготовка кабеля.

• Проверка сертификатов и маркировки на барабане.
• Внешний осмотр кабеля на барабане и после раскатки на предмет повреждений.
• Проверка целостности и состояния оболочки, брони.
• Измерение сопротивления изоляции мегомметром на 2500 В. Для кабелей выше 1 кВ сопротивление изоляции должно быть не менее 10 МОм, для кабелей до 1 кВ – не менее 0,5 МОм.

2. Раскатка кабеля.

• С применением кабельных роликов: Ролики устанавливаются в траншее или по трассе с шагом 2-3 метра для предотвращения механических повреждений и трения.
• С механизированной тягой: Используются лебедки, тракторы. Необходим дистанционный контроль натяжения.
• С барабана: Барабан устанавливается на раскаточное устройство (jacker stand) и кабель сматывается по ходу трассы.

3. Соединение и ответвление.

• Кабельные муфты: Применяются для соединения двух отрезков кабеля или устройства ответвлений.
  • Соединительные муфты: Бывают свинцовые, чугунные, эпоксидные, термоусаживаемые, холодноусаживаемые. Наибольшее распространение для кабелей с ПВХ и СПЭ изоляцией получили термо- и холодноусаживаемые муфты, обеспечивающие высокую герметичность и электрическую прочность.
  • Концевые муфты (заделки): Устанавливаются в конце кабеля для подключения к электрооборудованию (шинам РУ, трансформаторам, двигателям). Бывают в стальном корпусе (КВО, КНО), полимерные, а также кабельные наконечники с изолирующим колпачком для кабелей до 1 кВ.
• Технология монтажа муфт: Включает ступенчатую разделку концов кабеля, зачистку изоляции, монтаж наконечников, послойное восстановление экрана и изоляции с помощью специальных материалов (усаживаемые трубки, ленты, мастики). Требует высокой квалификации монтажников.

4. Крепление кабеля.

• В лотках: Крепление пучков кабелей пластиковыми стяжками или металлическими бандажами.
• На строительных конструкциях: С помощью скоб, хомутов, подвесов.
• При прокладке по вертикальным участкам: Кабель должен быть закреплен в верхней точке для снятия механического напряжения.

5. Маркировка.
Все кабели и муфты должны быть промаркированы бирками с указанием номера линии, сечения, напряжения, начала и конца трассы.

Испытания и сдача в эксплуатацию

После завершения монтажа проводятся приемо-сдаточные испытания.

• Измерение сопротивления изоляции: Проводится мегомметром на 2500 В для кабелей до и выше 1 кВ.
• Испытание повышенным напряжением выпрямленного тока: Является основным для проверки электрической прочности изоляции.
  • Для кабелей до 1 кВ: Испытательное напряжение 2500 В в течение 10 мин.
  • Для кабелей 6 кВ: Испытательное напряжение 36 кВ в течение 10 мин.
  • Для кабелей 10 кВ: Испытательное напряжение 60 кВ в течение 10 мин.
• Проверка целостности и правильности чередования фаз.
• Проверка срабатывания защит от однофазных замыканий на землю (для сетей с изолированной нейтралью).

Результаты испытаний оформляются протоколами. Только после успешного прохождения испытаний кабельная линия считается принятой в эксплуатацию.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Какой минимальный радиус изгиба для кабеля ВВГнг 3х95?
Минимальный радиус изгиба для многожильных кабелей с ПВХ изоляцией составляет 7.5-10 наружных диаметров кабеля. Для кабеля ВВГнг 3х95, наружный диаметр которого составляет примерно 35-40 мм, радиус изгиба составит 262-300 мм (7.5d) и 350-400 мм (10d). Точное значение необходимо уточнять в ГОСТ или технических условиях на кабель.

2. Можно ли прокладывать алюминиевый кабель в помещении?
Да, можно. ПУЭ не запрещают прокладку алюминиевых кабелей в помещениях. Однако необходимо учитывать их меньшую механическую прочность и гибкость по сравнению с медными, а также особые требования к соединениям (применение специальной пасты для предотвращения окисления, использование пружинных шайб). Для подключения мощных переносных или вибрирующих устройств предпочтительна медь.

3. Чем отличается прокладка кабеля в лотке от прокладки в коробе?
Лоток (перфорированный или лестничный) обеспечивает лучшую вентиляцию и теплоотвод, но не защищает от пыли и мелких посторонних предметов. Короб (с сплошной крышкой) обеспечивает защиту от пыли, влаги и механических воздействий, но теплоотвод в нем хуже. Выбор зависит от условий окружающей среды.

4. Нужно ли заземлять броню кабеля?
Да, броневой покров кабеля подлежит обязательному заземлению с двух сторон линии для обеспечения электробезопасности и для того, чтобы в случае повреждения основной изоляции ток замыкания стекал через броню на землю, вызывая срабатывание защитных аппаратов.

5. Какой кабель лучше для прокладки в земле: ВВГ или АВБбШв?
Кабель ВВГ не имеет брони и защиты от внешних воздействий, поэтому для прямой прокладки в земле не предназначен. Для этих целей используется бронированный кабель АВБбШв (с броней из стальных лент и защитным шлангом из ПВХ) или аналогичные ему. ВВГ можно прокладывать в земле только в трубах или блоках, что обеспечивает ему механическую защиту.

6. Какое допустильное количество кабелей в одном пучке (лотке)?
ПУЭ и СП не регламентируют жестко количество, но регламентируют допустимое заполнение лотка (обычно не более 40-50% по сечению) и требуют применения понижающих коэффициентов к допустимому току при групповой прокладке. При большом количестве кабелей их следует разделять на пучки. Для силовых кабелей на напряжение 6-10 кВ, как правило, не допускается прокладка в одном пучке более 6-8 кабелей.

7. Что такое «холодная усадка» муфты и чем она лучше «горячей»?
Холодноусаживаемая муфта монтируется без применения нагревательных приборов. Ее силиконовая или EPDM-изоляция предварительно растянута на спиральном пластиковом корде, который после совмещения частей кабеля вытягивается, и муфта плотно обжимает кабель. Преимущества: безопасность (отсутствие открытого огня), простота и скорость монтажа, меньше зависимость от квалификации монтажника. Термоусаживаемые муфты требуют прогрева газовой горелкой или термофеном, что дает более жесткую и прочную конструкцию, но процесс более трудоемок и требует навыков.