Трехжильный кабель

Конструкция трехжильного кабеля

Трехжильный кабель представляет собой электротехническое изделие, состоящее из трех токопроводящих жил, изолированных друг от друга и заключенных в общую защитную оболочку. Конструкция может включать дополнительные элементы, усиливающие механическую прочность, стойкость к внешним воздействиям и безопасность эксплуатации.

Основные компоненты:

1. Токопроводящая жила: Изготавливается из меди или алюминия.
   • Медь: Обладает высокой электропроводностью (58 МСм/м), стойкостью к окислению, механической прочностью и пластичностью. Рекомендуется для ответственных объектов, систем с динамическими нагрузками и при ограниченном сечении.
   • Алюминий: Имеет меньшую электропроводность (36-37 МСм/м) и механическую прочность, склонен к окислению и ползучести (холодной деформации под давжением), но значительно легче и дешевле меди. Применяется в стационарных сетях с учетом поправки на большее сечение.
   Конструкция жилы может быть монолитной (однопроволочной) или гибкой (многопроволочной). Гибкие жилы (классы 3, 4, 5 по ГОСТ 22483) используются в условиях вибрации, перемещения оборудования или на сложных трассах прокладки.
2. Изоляция жилы: Каждая жила изолируется индивидуально. Материалы изоляции выбираются исходя из условий эксплуатации:
   • Поливинилхлорид (ПВХ): Широко распространен для кабелей общего назначения (например, ВВГ). Не поддерживает горение, но при высоких температурах выделяет хлористый водород.
   • Сшитый полиэтилен (СПЭ, XLPE): Основной материал для кабелей среднего и высокого напряжения. Обладает высокой термостойкостью (до +90°C долговременно), стойкостью к токам короткого замыкания и отличными диэлектрическими свойствами.
   • Резина (на основе каучуков): Обеспечивает высокую гибкость и стойкость к влаге, применяется в судовых, крановых и переносных кабелях.
   • Бумажная изоляция, пропитанная маслом или вязким составом: Используется в кабелях высокого напряжения (например, МНС). Требует специальных условий монтажа (ограничение перепада высот).
3. Поясная изоляция: В кабелях на напряжение выше 1 кВ поверх индивидуально изолированных жил может накладывается слой поясной изоляции для выравнивания электрического поля.
4. Экран (для кабелей на 6 кВ и выше): Обязательный элемент для выравнивания электрического поля и защиты от внешних электромагнитных помех. Выполняется в виде проводящего слоя (полупроводящая бумага, полимер) или медной ленты/проволоки.
5. Заполнитель: Пространство между изолированными жилами часто заполняется неметаллическим материалом (пропитанные жгуты, ПВХ-заполнение) для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.
6. Оболочка: Защищает все внутренние элементы от механических повреждений, влаги, химикатов и других внешних факторов.
   • ПВХ-пластикат: Наиболее распространен. Бывает обычным и маслостойким.
   • Полиэтилен (ПЭ): Высокая стойкость к влаге и агрессивным средам.
   • Резина: Для гибких и стойких к вибрациям кабелей.
   • Галогеннегорючие составы (LS, HF): Материалы с пониженным дымовыделением и без выделения галогенов при горении.
7. Броня: Для защиты от механических повреждений применяется бронирование стальными лентами (например, в кабелях ВБбШв, АВБбШв) или оцинкованными стальными проволоками. Поверх брони накладывается защитный шланг (обычно из ПВХ) для защиты от коррозии.
8. Внешние покровы и защитные экраны: Могут включать бронепокровы, противохимические защиты и т.д.

Классификация и маркировка трехжильных кабелей

Классификация осуществляется по ряду технических и конструктивных признаков.

По номинальному напряжению:

• Кабели низкого напряжения (до 1 кВ): ВВГ, ВВГнг(А), NYM, КГ и др.
• Кабели среднего напряжения (от 6 кВ до 35 кВ): ААБл, АПвВнг, ПвПуг и др.
• Кабели высокого напряжения (от 110 кВ и выше): ПвП, ПвПу.

По материалу и типу изоляции:

• С ПВХ-изоляцией: ВВГ, АВВГ.
• С пропитанной бумажной изоляцией: АСБ, ААБл, СБ.
• С изоляцией из сшитого полиэтилена: ПвВ, АПвВ, ПвП.
• С резиновой изоляцией: КГ, КГ-ХЛ, РПШ.

По горючести и дымовыделению (для ПВХ-кабелей):

• нг(A) — нераспространяющие горение, категория A: При групповой прокладке не распространяют горение.
• нг(A)-LS: Не распространяют горение, с пониженным дымовыделением.
• нг(A)-HF: Не распространяют горение, без выделения галогенов (коррозионно-безопасные).

Маркировка осуществляется цветовой кодировкой изоляции жил и нанесением буквенно-цифрового кода на оболочку.

Цветовая маркировка жил (согласно ПУЭ, ГОСТ 31996-2012):

• Желто-зеленый: Защитный проводник (PE) или совмещенный нулевой защитный и рабочий (PEN).
• Голубой/синий: Нулевой рабочий проводник (N).
• Коричневый, черный, серый: Фазные проводники (L1, L2, L3).

Буквенная маркировка (российская система, пример ВВГнг(А)-ХЛ 3х1,5):

• А — алюминиевая жила (отсутствует — медь).
• В — изоляция из ПВХ.
• В — оболочка из ПВХ.
• Г — «голый», без защитного покрова.
• нг — не распространяющий горение.
• (А) — категория по пожарной безопасности.
• ХЛ — климатическое исполнение «холодостойкий».
• 3 — количество жил.
• 1,5 — номинальное сечение жилы, мм².

Области применения трехжильных кабелей

Трехжильные кабели являются основой для построения трехфазных сетей.

• Системы электроснабжения зданий и сооружений: Прокладка силовых линий от вводно-распределительного устройства до этажных щитков, распределение нагрузки по этажам и помещениям.
• Промышленные предприятия: Питание силового оборудования (станки, насосы, вентиляторы, печи). Используются кабели в броне, стойкие к маслам и агрессивным средам.
• Распределительные сети 6-35 кВ: Подземная и воздушная прокладка кабельных линий для питания трансформаторных подстанций и крупных потребителей.
• Установки с заземленной нейтралью (системы TN-S, TT): Третья жила используется в качестве защитного проводника (PE) для подключения заземляющих контактов розеток и корпусов оборудования.
• Осветительные сети: Питание мощных трехфазных светильников (промышленные цеха, уличное освещение).
• Подвижные подключения: Краны, тельферы, переносное оборудование. Применяются гибкие кабели с резиновой изоляцией (КГ).

Расчет и выбор сечения трехжильного кабеля

Правильный выбор сечения жил критически важен для обеспечения пожарной и электробезопасности, а также долговечности кабеля.

Основные критерии выбора:

1. По длительно допустимому току (нагреву): Ток, протекающий по кабелю, не должен вызывать нагрев изоляции выше допустимой температуры. Зависит от способа прокладки (в воздухе, в земле, пучком) и материала изоляции. Таблица 1: Допустимые длительные токи для трехжильных кабелей с ПВХ-изоляцией на напряжение до 1 кВ, проложенных в воздухе

Сечение жилы, мм²	Медные жилы, А	Алюминиевые жилы, А
1,5	21	—
2,5	27	21
4	36	28
6	46	36
10	63	49
16	85	60
25	115	90
35	135	105

2. По потере напряжения: Суммарные потери напряжения в линии от источника питания до конечного потребителя не должны превышать нормированных значений (обычно 5% для силовых и 3% для осветительных нагрузок).
   Формула для расчета потери напряжения в трехфазной линии:
   ΔU = √3 * I * L * (R * cosφ + X * sinφ) / Uном, где:
   I — расчетный ток, А;
   L — длина линии, км;
   R, X — удельные активное и индуктивное сопротивления жилы, Ом/км;
   Uном — номинальное междуфазное напряжение, В;
   cosφ — коэффициент мощности.
3. По условиям короткого замыкания (термическая стойкость): Кабель должен выдерживать ток короткого замыкания без разрушения изоляции и жил. Проверяется по формуле: Smin = (Iкз * √t) / K, где:
   Smin — минимальное сечение, мм²;
   Iкз — установившийся ток КЗ, А;
   t — время действия защиты, с;
   K — коэффициент, зависящий от материала жилы (для меди 141, для алюминия 93).
4. По способу прокладки: Для прокладки в земле учитывается теплопроводность грунта, для групповой прокладки вводятся понижающие коэффициенты.
5. По экономической плотности тока: Для линий с большим сроком службы и высокой нагрузкой выбирается сечение, при котором приведенные затраты минимальны.

Сравнительная таблица распространенных марок трехжильных кабелей

Таблица 2: Сравнительные характеристики кабелей на напряжение до 1 кВ

Марка кабеля	Материал жилы	Изоляция/Оболочка	Особенности и назначение
ВВГ	Медь	ПВХ / ПВХ	Базовый кабель для сухих и влажных помещений. Прокладка по воздуху, в каналах. Небронированный.
ВВГнг(А)-LS	Медь	ПВХ / ПВХ	Не распространяет горение при групповой прокладке, пониженное дымовыделение. Для общественных зданий, офисов.
NYM	Медь	ПВХ / ПВХ	Импортный аналог ВВГ. Имеет дополнительный мелонаполненный резиновый заполнитель между жилами, что повышает герметичность и удобство разделки.
АВВГ	Алюминий	ПВХ / ПВХ	Алюминиевый аналог ВВГ. Для стационарной прокладки с учетом меньшей проводимости.
ВБбШв	Медь	ПВХ / ПВХ	Бронированный стальными лентами, защитный шланг из ПВХ. Для прокладки в земле (траншеях) без дополнительной защиты.
АВБбШв	Алюминий	ПВХ / ПВХ	Алюминиевый бронированный кабель для прокладки в земле.
КГ	Медь	Резина / Резина	Гибкий кабель для подвижных подключений. Устойчив к влаге, ультрафиолету.
ПвВнг(А)-ХЛ	Медь	СПЭ / ПВХ	Изоляция из сшитого полиэтилена, не распространяет горение, холодостойкий. Повышенная термостойкость и стойкость к току КЗ.

Прокладка и монтаж трехжильных кабелей

Основные способы прокладки:

• Открытая прокладка: По поверхностям стен, потолков, на лотках, в коробах. Требует стойкости кабеля к УФ-излучению и механическим воздействиям.
• Скрытая прокладка: В штробах, пустотах строительных конструкций, под штукатуркой. Требования к горючести могут быть ниже, но важна стойкость оболочки к воздействию щелочей.
• Прокладка в земле (траншее): Обязательно применение бронированных кабелей (ВБбШв, АВБбШв). Требуется устройство песчаной подушки и защитной плиты поверх кабеля.
• Прокладка в воде: Используются специальные кабели с гидроизоляционной защитой (например, с алюминиевой оболочкой).

Требования к монтажу:

• Радиус изгиба: Регламентируется ГОСТами в зависимости от диаметра кабеля и его конструкции. Например, для многожильных кабелей с ПВХ-изоляцией радиус изгиба обычно составляет не менее 10 наружных диаметров.
• Терминалирование: Концы кабелей должны быть заделаны с помощью кабельных муфт (концевых или соединительных). Для жил сечением от 16 мм² рекомендуется опрессовка или болтовое соединение с использованием кабельных наконечников (медных, луженых или алюмомедных).
• Маркировка: Концы кабелей должны быть промаркированы бирками с указанием номера, марки, сечения, напряжения и трассы прокладки.
• Заземление: Броня, экраны и металлические оболочки кабеля подлежат обязательному заземлению с обеих сторон.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос: В чем ключевое отличие кабеля ВВГ от ВВГнг?
Ответ: Кабель ВВГ не распространяет горение при одиночной прокладке. Кабель ВВГнг (не распространяющий горение) прошел испытания по групповой прокладке и не распространяет горение в пучке с другими кабелями, что критически важно для пожарной безопасности в кабельных коллекторах, шахтах и лотках.

Вопрос: Можно ли использовать трехжильный кабель в однофазной сети?
Ответ: Да, можно. При этом используются две жилы в качестве фазного (L) и нулевого рабочего (N) проводников. Третья жила может быть использована в качестве защитного заземления (PE) или остаться резервной. Важно соблюдать цветовую маркировку.

Вопрос: Как определить необходимое сечение трехжильного кабеля для подключения трехфазного двигателя?
Ответ: 1. По паспорту двигателя определяется номинальный ток (Iном). 2. Выбранный кабель проверяется по таблице допустимых токов с учетом способа прокладки. 3. Производится проверка на потерю напряжения, особенно если двигатель расположен далеко от источника питания. 4. Для мощных двигателей проверяется термическая стойкость к току короткого замыкания.

Вопрос: Что означает аббревиатура «СПЭ» в маркировке кабеля и в чем его преимущества?
Ответ: СПЭ — Сшитый ПолиЭтилен. Это особая модификация полиэтилена, молекулы которого «сшиты» в трехмерную сетку. Преимущества: высокая термостойкость (допустимая температура +90°C против +70°C для ПВХ), высокая стойкость к токам короткого замыкания, отличные диэлектрические и механические свойства, стойкость к влаге. Является стандартом для кабелей среднего и высокого напряжения.

Вопрос: Обязательно ли использовать бронированный кабель для прокладки в земле?
Ответ: Да, для прямой прокладки в траншее без дополнительных защитных труб или коробов обязательно применение кабелей с броней (например, ВБбШв). Броня защищает кабель от механических повреждений, вызываемых давлением грунта, камнями и случайными раскопками.

Вопрос: Почему для гибких подключений не подходит кабель ВВГ, а требуется КГ?
Ответ: Жилы кабеля ВВГ, особенно сечением более 10 мм², часто выполняются однопроволочными (монолитными) или имеют низкий класс гибкости. При частых изгибах и вибрациях монолитная жила может сломаться. Кабель КГ имеет многопроволочные жилы высокого класса гибмости (5 или 6) и резиновую изоляцию, которая устойчива к многократным деформациям, ультрафиолету и влаге.

Вопрос: Как правильно выбрать между медным и алюминиевым трехжильным кабелем?
Ответ: Выбор основан на технико-экономическом расчете.

• Медь: Выше надежность, долговечность, стойкость к окислению в местах соединений, меньшее сечение при той же мощности. Применяется в ответственных объектах, при ограниченном пространстве, для гибких подключений.
• Алюминий: Значительно дешевле и легче. Применяется для стационарной прокладки в распределительных сетях, для вводов в здания, где не предполагается частых переподключений. Требует большего сечения и особого внимания к качеству контактных соединений (использование специальной пасты для предотвращения окисления).