Кабель ЦСПГ (с бумажной пропитанной изоляцией, в свинцовой оболочке, с плоскими стальными оцинкованными проволоками, без наружного покрова) на напряжение 6 кВ является классическим представителем силовых кабелей с бумажно-масляной изоляцией, предназначенных для стационарной прокладки в земле (траншеях) и воде. Его конструкция, отработанная десятилетиями, обеспечивает высокую надежность в эксплуатации при условии соблюдения правил монтажа и эксплуатации. Основная сфера применения – передача и распределение электрической энергии в трехфазных сетях переменного тока частотой 50 Гц с изолированной или заземленной нейтралью.
Маркировка ЦСПГ расшифровывается следующим образом:
Кабель является трехжильным, с номинальным напряжением 6 кВ (фактическое испытательное напряжение 15 кВ, максимально допустимое рабочее напряжение 6,9 кВ).
Область применения: Прокладка в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, в том числе с наличием блуждающих токов; прокладка в воде; в кабельных туннелях, шахтах и каналах при условии отсутствия механических воздействий на кабель. Не рекомендуется для прокладки по воздуху (ввиду отсутствия защиты от УФ-излучения) и в условиях с высокой вероятностью механических повреждений (например, в кабельных эстакадах, где возможны сдвиги).
Конструкция кабеля ЦСПГ 6 кВ представляет собой сложную многослойную систему, каждый элемент которой выполняет строго определенную функцию.
Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки. Для сечений до 16 мм² включительно жилы выполняются однопроволочными (монолитными). Для сечений 25 мм² и более – многопроволочными, скрученными из отдельных проволок. Жилы имеют стандартную круглую форму. Класс гибкости – 1 или 2 (жесткие).
Выполняется из бумажных лент кабельной конденсаторной бумаги, наложенных по спирали в несколько слоев с перекрытием. Толщина изоляции нормирована и зависит от номинального напряжения. После наложения бумажной изоляции секции кабеля подвергаются сушке и пропитке в глубоком вакууме специальным маслоканифольным или синтетическим (например, на основе полиизобутилена) нестекающим составом. Это ключевое отличие от кабелей типа СБ, где пропитка является вязкой и может стекать при перепадах высот. Нестекающий состав позволяет прокладывать кабель на трассах с большим перепадом уровней без риска осушения изоляции в верхних точках.
Поверх скрученных изолированных жил также накладываются слои бумажных лент. Ее функция – дополнительное выравнивание электрического поля и защита фазной изоляции от повреждения при наложении металлической оболочки.
Пространство между изолированными жилами заполняется жгутами из бумажных или кабельной пряжи, что придает кабелю практически круглую форму. Три изолированные жилы скручиваются вместе.
Поверх фазной изоляции каждой жилы и поверх поясной изоляции могут накладываться экранирующие оболочки из полупроводящей бумаги. Их назначение – выравнивание электрического поля, устранение микроскопических воздушных включений между изоляцией и оболочкой/экраном, что предотвращает возникновение частичных разрядов – основной причины старения бумажно-масляной изоляции.
Сплошная герметичная оболочка, накладываемая поверх поясной изоляции методом прессования. Выполняет несколько функций:
Для повышения стойкости к вибрации и коррозии может использоваться легированный свинец (например, с сурьмой).
Поверх свинцовой оболочки последовательно накладываются:
Выполнена из двух стальных оцинкованных плоских проволок (лент), наложенных по спирали с зазором. Первый слой накладывается с правой стороны, второй – с левой. Назначение брони – защита кабеля от механических повреждений (сдавливания, ударов) при прокладке в земле и от растягивающих нагрузок.
Отсутствует (индекс «Г»). Поверх брони может наноситься тонкий битумный слой для временной защиты от коррозии, но джутовой или полимерной защитной оболочки нет. Это накладывает ограничения на условия прокладки – в грунтах с высокой коррозионной активностью требуется дополнительная защита (например, прокладка в асбестоцементных или полиэтиленовых трубах).
Приведены ориентировочные значения. Фактические значения зависят от удельного теплового сопротивления грунта, глубины прокладки, температуры земли и количества работающих рядом кабелей.
| Сечение жилы, мм² | Медь, А | Алюминий, А |
|---|---|---|
| 3×10 | 80 | 60 |
| 3×16 | 105 | 80 |
| 3×25 | 135 | 105 |
| 3×35 | 165 | 125 |
| 3×50 | 200 | 155 |
| 3×70 | 245 | 190 |
| 3×95 | 295 | 225 |
| 3×120 | 340 | 260 |
| 3×150 | 390 | 300 |
| 3×185 | 440 | 340 |
| 3×240 | 510 | 395 |
Прокладка кабеля ЦСПГ требует строгого соблюдения правил. Траншея должна быть подготовлена: очищена от камней, строительного мусора, на дне устроена песчаная подушка толщиной не менее 100 мм. Глубина прокладки от планировочной отметки – не менее 0,7 м. При пересечении с коммуникациями и дорогами кабель должен быть защищен трубами или блоками. При прокладке необходимо контролировать, чтобы не был превышен допустимый радиус изгиба. После укладки кабель засыпается мягким грунтом или песком без камней, затем укладывается сигнальная лента и производится полная засыпка траншеи.
При соединении и оконцевании кабелей ЦСПГ 6 кВ используются специальные кабельные муфты (соединительные и концевые), предназначенные для работы с бумажно-масляной изоляцией. Процесс монтажа муфт («разделка кабеля») является критически важной операцией, требующей высокой квалификации персонала. Необходимо обеспечить полную герметизацию соединения от влаги и доступ воздуха, правильно выполнить ступенчатую разделку изоляции, обеспечить надежный электрический контакт и заземление брони и экранов.
Эксплуатация требует периодического контроля. Проводится визуальный осмотр трассы, измерение сопротивления изоляции мегаомметром на 2500 В, испытание повышенным напряжением выпрямленного тока после монтажа и через определенные межремонтные периоды.
Кабель ЦСПГ отличается от СБ нестекающей пропиткой, что расширяет возможности прокладки по трассе с перепадами. От кабелей АСБ и ЦСБ (с джутовой оболочкой поверх брони) он отличается отсутствием этого наружного покрова, что делает его менее защищенным от почвенной коррозии, но несколько дешевле и легче.
Основными современными аналогами для прокладки в земле являются кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (АПвПуг – с алюминиевой жилой, изоляцией из сшитого полиэтилена, в полиэтиленовой оболочке, с броней, с гидрозащитным экраном). Они имеют меньший вес и диаметр, большую допустимую температуру жилы (до +90°C), не требуют сложных муфт с заливкой компаунда и не имеют риска стекания пропитки. Однако кабели ЦСПГ сохраняют свои позиции благодаря высокой ремонтопригодности, длительному опыту эксплуатации (срок службы 40-50 лет), устойчивости к локальным перегревам и, зачастую, более низкой стоимости на единицу передаваемой мощности в проектах реконструкции старых сетей.
Главное преимущество – применение нестекающей пропитки (индекс «Ц»). Это позволяет прокладывать кабель на трассах с существенным перепадом высот (более 15-25 метров) без риска осушения и порчи изоляции в верхних точках, что невозможно для кабелей СБ с вязкой пропиткой.
Не рекомендуется для длительной эксплуатации. Отсутствие наружного защитного покрова (индекс «Г») делает броню уязвимой для атмосферной коррозии. Кроме того, битумная подушка под броней может «сползать» при длительном нагреве солнцем. Для воздушной прокладки предназначены кабели с наружным покровом (ЦСБ, АСБ) или, что более современно, кабели с полимерной изоляцией и оболочкой.
Свинцовая оболочка и стальная броня должны быть заземлены с двух концов кабельной линии для обеспечения электробезопасности и нормальной работы защит. Это делается в концевых и соединительных муфтах. Заземляющий проводник (гибкий медный) припаивается или присоединяется хомутом к оболочке и броне и выводится на заземляющий контур.
Номинальный срок службы, заявленный производителями, составляет 30 лет. Однако на практике, при правильных условиях прокладки, отсутствии перегрузок и регулярном техническом обслуживании, такие кабели могут надежно эксплуатироваться 40-50 лет и более.
Это признак активной коррозии. Необходимо вскрыть грунт на проблемном участке, очистить броню от ржавчины, оценить состояние свинцовой оболочки. В случае локального повреждения брони при целостности свинцовой оболочки участок брони очищается и покрывается антикоррозионным составом (битумным лаком). Если есть повреждение свинцовой оболочки, требуется установка ремонтной муфты. При масштабной коррозии участок кабеля подлежит замене.
Испытание выпрямленным напряжением (например, 36 кВ для кабеля 6 кВ) является менее нагрузочным для бумажно-масляной изоляции, так как не вызывает значительных потерь на нагрев диэлектрика. При этом оно эффективно выявляет сосредоточенные дефекты (пробои, увлажнение), которые проявляются в виде резкого увеличения тока утечки или пробоя. Испытание промышленной частотой 50 Гц требует громоздкой и мощной установки и создает сильное электрическое поле, которое может повредить старую изоляцию.
Основные сложности: необходимость обеспечения абсолютной герметичности для защиты гигроскопичной бумажной изоляции от влаги; точное выполнение ступенчатой разделки концов изоляции («ёлочки») для правильного распределения электрического поля внутри муфты; качественная пайка или опрессовка соединителей жил; правильное заземление брони и оболочки. Требуется высокая квалификация и опыт электромонтажника.