Кабель АКНР 1-х жильный: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель АКНР 1-х жильный представляет собой одножильный силовой кабель с алюминиевой токопроводящей жилой, бумажной пропитанной изоляцией, в свинцовой оболочке, бронированный стальными лентами, с наружным защитным покровом. Данная марка является классическим представителем кабелей с бумажной изоляцией, которые исторически широко применялись для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение до 10 кВ частотой до 100 Гц или постоянное напряжение до 25 кВ.
Расшифровка маркировки АКНР
Маркировка кабеля АКНР производится согласно ГОСТ и отражает ключевые элементы его конструкции:
- А – материал токопроводящей жилы (алюминий).
- К – тип кабеля (контрольный, но в данном контексте исторически сложившееся обозначение для силовых кабелей с бумажной изоляцией, требует уточнения: в современной трактовке это силовой кабель).
- Н – материал наружной оболочки (негорючий наружный покров). На практике чаще трактуется как наличие Наружного защитного покрова (из битума, стеклопряжи или пластиката) поверх брони.
- Р – тип брони (броня из стальных гофрированных или ровных лент).
- 1-х жильный – количество токопроводящих жил (одна).
- Дополнительно в маркировке указывается номинальное напряжение: 1 кВ, 6 кВ, 10 кВ.
- Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия (марки АВЕ, АВ, А) по ГОСТ 22483. Для сечений до 240 мм² включительно жила, как правило, круглой формы, однопроволочная или многопроволочная. Для сечений 300 мм² и более – секторной или сегментной формы для компактности.
- Фазная изоляция. Выполняется из бумажных лент кабельной конденсаторной или телефонной бумаги, пропитанных вязким маслоканифольным или синтетическим составом. Толщина изоляции нормируется в зависимости от номинального напряжения кабеля.
- Поясная изоляция. Наносится поверх фазной изоляции также из бумажных лент для выравнивания электрического поля и придания механической прочности.
- Свинцовая оболочка (СО). Герметичная оболочка из свинцового сплава (например, марки СС или ССу), накладываемая поверх поясной изоляции. Основная функция – защита изоляции от проникновения влаги и воздуха, а также сохранение пропитки. Для одножильных кабелей является обязательным элементом.
- Защитный покров под броней (подушка). Состоит обычно из двух слоев: битумного состава, крепированной бумаги или ПЭТ ленты, и битумного состава поверх. Защищает свинцовую оболочку от коррозии и механических повреждений стальной броней.
- Броня. Выполняется из двух стальных оцинкованных лент, наложенных с зазором так, чтобы верхняя лента перекрывала зазор нижней. Ленты могут быть гладкими или гофрированными (АКНРг). Броня обеспечивает защиту от механических повреждений, растягивающих усилий и грызунов.
- Наружный защитный покров. Наносится поверх брони для защиты стальных лент от коррозии. Представляет собой битумный состав, обмотку из стеклопряжи или синтетических нитей с последующей пропиткой битумным антисептиком. Покров типа «Н» не поддерживает горение.
- Потери в свинцовой оболочке и броне (токи Фуко). В одножильных кабелях переменного тока наведенные токи в металлических оболочках и броне могут достигать значительных величин, приводя к дополнительным потерям мощности и перегреву. Для их снижения применяется специальная схема перекрестного соединения оболочек и заземления (транспозиция). На длинных трассах кабель монтируется «в треугольник» или «плоскостью», а свинцовые оболочки и броня секционируются и соединяются по специальной схеме с обязательным установлением точек заземления.
- Заземление. Свинцовая оболочка и броня должны быть заземлены с двух концов (при условии применения мер против циркулирующих токов). В случае секционирования – каждая секция заземляется отдельно.
- Сохранность пропитки. При прокладке трасс с большими перепадами по высоте (более 15-25 м для кабелей на 10 кВ) необходимо использовать кабели с обедненно-пропитанной изоляцией или иные конструктивные решения для предотвращения стекания пропиточного состава.
Таким образом, полное обозначение может выглядеть как АКНР 1х120/10 – кабель одножильный, сечением 120 мм², на напряжение 10 кВ.
Конструкция кабеля АКНР 1-х жильный
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию.
Технические характеристики и условия эксплуатации
Кабель АКНР 1-х жильный изготавливается в соответствии с ГОСТ 18410-73 «Кабели силовые с бумажной изоляцией. Технические условия».
Основные параметры
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение, U0/U | 1/1 кВ, 6/10 кВ, 10/10 кВ |
| Количество жил | 1 |
| Материал жилы | Алюминий (А) |
| Форма жилы | Круглая, секторная, сегментная |
| Сечение жилы, мм² | От 25 до 800 (в зависимости от напряжения) |
| Температура эксплуатации | Длительно: не более +80°C. Экстренный перегруз: +90°C. Короткое замыкание: +200°C. |
| Минимальная температура монтажа | Без предварительного подогрева: 0°C. С подогревом: -40°C. |
| Строительная длина | Не менее 250 м для сечений до 70 мм², не менее 200 м для сечений 95-150 мм², не менее 150 м для сечений 185 мм² и более. |
| Радиус изгиба при монтаже | Не менее 25 наружных диаметров кабеля для одножильных кабелей на напряжение до 10 кВ. |
| Срок службы | Не менее 30 лет при соблюдении условий эксплуатации, транспортировки и монтажа. |
Область применения и особенности монтажа
Кабель АКНР 1-х жильный предназначен для прокладки в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, в кабельных каналах, туннелях, шахтах, коллекторах, а также в помещениях при условии отсутствия риска механических повреждений. Благодаря броне и свинцовой оболочке он устойчив к растяжению, ударам и давлению грунта.
Критически важные особенности монтажа и эксплуатации одножильных кабелей:
Сравнение с аналогами и современные аналоги
Кабель АКНР является продуктом классической кабельной технологии. В настоящее время для аналогичных задач все чаще применяются кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ).
| Параметр | АКНР (бумажно-масляная изоляция) | АПвБбШп/АПвПу (СПЭ изоляция) |
|---|---|---|
| Материал изоляции | Пропитанная бумага | Сшитый полиэтилен |
| Допустимая температура жилы | +80°C (длит.) | +90°C (длит.) |
| Токовая нагрузка | Ниже | Выше (при прочих равных) |
| Монтаж при низких температурах | Требует подогрева (ниже 0°C) | До -20°C без подогрева |
| Радиус изгиба | ≥ 25D | ≥ 15-20D |
| Требования к трассе (перепад высот) | Ограничены | Практически не ограничены |
| Монтаж соединений и концевых муфт | Сложный, трудоемкий, требует высокой квалификации | Относительно проще, менее трудоемок |
| Экологичность | Наличие масляной пропитки | Более экологичен |
| Срок службы | 30-40 лет | Более 30 лет (прогнозируемый до 50) |
Несмотря на преимущества кабелей с СПЭ, АКНР продолжает эксплуатироваться в существующих сетях, а его производство и поставки осуществляются для специфических проектов, реконструкции и ремонта, где требуется полная идентичность заменяемому кабелю.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается кабель АКНР от ААБл?
Кабель ААБл также имеет алюминиевую жилу и бумажную изоляцию, но у него отсутствует свинцовая оболочка. Вместо нее используется алюминиевая оболочка (буква «А» в четвертой позиции), что делает кабель легче и дешевле. Однако алюминиевая оболочка менее пластична и более чувствительна к вибрациям и коррозии в некоторых грунтах. АКНР со свинцовой оболочкой обладает лучшей герметичностью и гибкостью.
Почему для одножильного кабеля АКНР так важна схема соединения оболочек и брони?
При протекании переменного тока по жиле вокруг нее создается переменное магнитное поле. Это поле наводит ЭДС в замкнутом контуре, которым являются свинцовая оболочка и стальная броня. Если оболочку и броню заземлить с двух сторон без разрыва, в них возникает циркулирующий ток, соизмеримый по величине с током в жиле. Это приводит к значительным дополнительным потерям (до 50% и более от потерь в жиле), перегреву кабеля и снижению его пропускной способности. Правильная транспозиция и заземление разрывают эти контуры, минимизируя потери.
Можно ли проложить несколько одножильных кабелей АКНР в одной траншее?
Да, можно. Однако при этом необходимо учитывать взаимное влияние и нагревание. Кабели рекомендуется укладывать «треугольником» или «плоскостью» с соблюдением нормативных расстояний между ними (не менее 100 мм для кабелей на 6-10 кВ). Для снижения влияния наведенных токов в оболочках соседние кабели в смежных фазах следует располагать как можно ближе друг к другу. Все расчеты допустимых токовых нагрузок для таких прокладок должны производиться с учетом поправочных коэффициентов, указанных в ПУЭ и справочной литературе.
Какой кабель использовать для замены АКНР в существующей линии?
Полным аналогом по функциональному назначению является кабель с медной жилой КНР. Для замены на современный аналог с полимерной изоляцией необходимо выбирать кабель, рассчитанный на то же напряжение и имеющий броню и наружный покров, подходящие для условий прокладки. Например, АПвБбШп (с алюминиевой жилой, изоляцией из сшитого полиэтилена, броней из стальных оцинкованных лент, защитным шлангом из полиэтилена). Важно: Замена должна быть согласована с проектными расчетами, так как электрические и механические характеристики, способы монтажа муфт будут отличаться.
Как определить необходимость использования кабеля с обедненно-пропитанной изоляцией?
Кабели с обедненно-пропитанной изоляцией (обозначаются, как правило, добавлением индекса «ос» или «ц» — АКНРос) применяются при прокладке трасс с большим перепадом уровней (более 15 м для кабелей на 6 кВ и более 25 м для кабелей на 10 кВ). Они используют специальный состав пропитки с высокой вязкостью, который не стекает в нижнюю часть трассы при нагреве кабеля. Использование обычного кабеля АКНР на таких трассах запрещено, так как это приводит к осушению изоляции в верхней части и снижению электрической прочности, а также повышению давления в нижней части.
Заключение
Кабель АКНР 1-х жильный остается технически надежным и проверенным решением для строительства и ремонта силовых сетей среднего напряжения, особенно в условиях, требующих высокой механической прочности и устойчивости к внешним воздействиям. Его эксплуатация требует глубокого понимания специфики работы одножильных кабелей с металлическими оболочками, в частности, вопросов наведения токов и правильного заземления. При проектировании новых линий сегодня чаще выбираются кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена, обладающие лучшими эксплуатационными и монтажными характеристиками. Однако для обслуживания действующих сетей, где проложен АКНР, знание его конструкции, параметров и правил применения остается актуальной и необходимой частью профессиональной компетенции инженерно-технического персонала в области энергетики.