Кабели 4 жилы сечением 120

Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 6-35 кВ, 4-жильные, сечением 120 мм²: конструкция, применение и технические характеристики

Силовые кабели с четырьмя жилами сечением 120 мм² представляют собой стандартизированное и широко распространенное решение для распределения электрической энергии в трехфазных сетях переменного тока с изолированной или глухозаземленной нейтралью. Номинальное напряжение для данного класса кабелей, как правило, составляет 6, 10, 20 или 35 кВ. Конструкция кабеля 4×120 мм² оптимизирована для передачи значительных мощностей (порядка 5-8 МВА при 10 кВ, в зависимости от условий прокладки) с соблюдением требований по токовой нагрузке, механической прочности и безопасности.

Конструктивные элементы кабеля 4×120 мм²

Современный кабель на среднее напряжение имеет многослойную конструкцию, каждый элемент которой выполняет критически важную функцию.

1. Токопроводящая жила

Жила сечением 120 мм² изготавливается из медной или алюминиевой проволоки. Медные жилы обладают более высокой проводимостью, механической прочностью и стойкостью к окислению, но имеют большую стоимость. Алюминиевые жилы легче и дешевле, но требуют большего сечения для обеспечения той же пропускной способности и склонны к ползучести в контактных соединениях.

• Материал: Медь (Cu) по ГОСТ 22483 или алюминий (Al).
• Класс гибкости: Как правило, класс 1 или 2 (монолитная или многопроволочная уплотненная) для кабелей на напряжение до 35 кВ.
• Форма: Секторная или круглая. Секторная форма жил позволяет уменьшить общий диаметр кабеля и более эффективно использовать пространство в кабельных линиях.
• Сечение и количество проволок: 120 мм². Конкретное количество и диаметр проволок регламентированы стандартами.

2. Внутренний полупроводящий экран

Наносится поверх токопроводящей жилы методом экструзии. Выравнивает электрическое поле, устраняя микроскопические неровности поверхности жилы, и предотвращает возникновение частичных разрядов, которые разрушают изоляцию.

3. Изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE)

Основной диэлектрический барьер. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу повышенные термические характеристики: длительно допустимая температура жилы возрастает до +90°C, а в аварийном режиме — до +130°C (против +70°C и +90°C у ПВХ). XLPE обладает высокой влагостойкостью, механической прочностью и стойкостью к трекингу.

• Толщина изоляции: Нормируется стандартами в зависимости от номинального напряжения. Например, для 10 кВ типичная толщина составляет около 4,5 мм.

4. Внешний полупроводящий экран

Выполняется в виде экструдированного слоя. Вместе с внутренним экраном создает идеально коаксиальное электрическое поле вокруг жилы, заключенное внутри изоляции. Обычно выполняется из того же материала, что и внутренний экран, но с возможностью легкого послойного снятия при монтаже.

5. Нулевая жила (при наличии)

В кабелях на напряжение до 1 кВ 4-я жила является нулевой (N). В кабелях на среднее напряжение (6-35 кВ) четвертая жила обычно имеет меньшее сечение и служит для заземления экранов (заземляющий проводник). Однако в сетях с изолированной нейтралью или компенсированной нейтралью (до 35 кВ) все четыре жилы могут быть основными, трехфазными и резервной.

6. Поясная изоляция и заполнители

Пространство между изолированными жилами заполняется термоэластичными или резиновыми жгутами для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.

7. Экран (металлическая оболочка)

Выполняет несколько функций: защита от внешних электромагнитных помех, симметрирование электрического поля, обеспечение пути для тока короткого замыкания. Выполняется в виде медной или алюминиевой ленты, оплетки из медных проволок или гофрированной металлической оболочки.

8. Внешняя оболочка

Защищает все внутренние элементы от механических повреждений, влаги, химических веществ и солнечного излучения. Материал — поливинилхлорид (ПВХ) различной степени исполнения: обычный, маслостойкий, нераспространяющий горение (нг), с пониженной пожарной опасностью (нг-LS, нг-HF).

Основные технические параметры и характеристики

Таблица 1. Сравнительные данные для кабелей 4×120 мм² на 10 кВ

Параметр	Кабель с алюминиевыми жилами (АВВГ-10)	Кабель с медными жилами (ВВГ-10)	Кабель с изоляцией XLPE (ПвВнг-10)
Номинальное напряжение, кВ	10
Сечение жил, мм²	4×120
Наружный диаметр, мм (приблизительно)	55-60	55-60	65-70 (с экраном)
Масса 1 км, кг (приблизительно)	4500-5000	6000-6500	5500-6000 (Al), 7000-7500 (Cu)
Допустимый длительный ток (в земле), А*	220-240	290-310	310-330 (Cu)
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км	0.253 (Al)	0.153 (Cu)	0.153 (Cu)
Минимальный радиус изгиба	15-20 x Dкабеля		10-15 x Dкабеля (для XLPE)

• Точные значения зависят от конкретных условий прокладки: температуры грунта/воздуха, количества кабелей в траншее, типа грунта. Данные приведены для ориентировки.

Расчетные параметры мощности

Мощность, передаваемая по трехфазной линии, рассчитывается по формуле: P = √3 U I

• cosφ, где U — линейное напряжение (кВ), I — ток (А), cosφ — коэффициент мощности (обычно принимается 0.85-0.95).

Для кабеля 4×120 мм² на 10 кВ с медными жилами (допустимый ток ~310 А):
P = 1.732 10 310

• 0.9 ≈ 4830 кВт или 4.83 МВт.

Области применения

• Распределительные сети 6-35 кВ: Питание районных и городских подстанций, распределительных пунктов (РП), трансформаторных подстанций (ТП).
• Промышленные предприятия: Питание мощных электродвигателей, печей, главных распределительных щитов (ГРЩ).
• Инфраструктурные объекты: Прокладка в тоннелях, коллекторах, по эстакадам для электроснабжения аэропортов, железнодорожных узлов, стадионов.
• Объекты генерации: Сборные шины и присоединения в пределах электростанций малой и средней мощности.

Кабель 4×120 мм² применяется для прокладки в земле (траншеях), кабельных каналах, блоках, туннелях, а также на открытом воздухе при условии защиты от прямого солнечного излучения и механических воздействий.

Особенности монтажа и эксплуатации

Прокладка

• Перед прокладкой необходимо проверить целостность оболочки и изоляции, измерить сопротивление изоляции мегомметром на 2.5 или 5 кВ.
• При прокладке в земле необходима песчаная подушка толщиной не менее 100 мм, защита от механических повреждений (кирпич, бетонные плиты, сигнальная лента) и глубина заложения не менее 0.7-1.0 м.
• Строгое соблюдение минимально допустимого радиуса изгиба (указывается в технических условиях на кабель). Для кабелей с XLPE на 10-35 кВ он обычно составляет 15-20 наружных диаметров.

Соединение и оконцевание

Требуют применения специальных кабельных муфт: соединительных, концевых, стопорных. Для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена используются термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты. Критически важным является качественное выполнение работ по заземлению экранов и снятию полупроводящих слоев.

Контроль и диагностика

В процессе эксплуатации обязательны периодические измерения сопротивления изоляции, испытания повышенным напряжением выпрямленного тока, а также современные методы диагностики: измерение частичных разрядов, диагностика состояния изоляции методом релаксационных токов.

Нормативная база и маркировка

Производство и применение кабелей 4×120 мм² регламентируется национальными и международными стандартами:

• ГОСТ 31996-2012: Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66, 1 и 3 кВ.
• ГОСТ Р 53769-2010 (МЭК 60502-1,2): Кабели на напряжение 6-35 кВ.
• ТУ 16.К71-335-2004: На кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена.
• МЭК 60502-2, HD 620, VDE 0276: Международные и европейские стандарты.

Маркировка кабеля включает в себя торговую марку, номинальное напряжение, количество и сечение жил, год изготовления, длину. Цветовая маркировка изоляции жил: для кабелей до 35 кВ — желтая, зеленая, красная (фазы A, B, C) и синяя или голубая (нулевая/заземляющая).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. В чем ключевое отличие кабеля 4×120 мм² на 1 кВ и на 10 кВ?

Основное отличие — толщина и качество изоляции, а также наличие экранов. В кабеле на 1 кВ (например, ВВГ 4×120) изоляция жил из ПВХ тоньше, экраны отсутствуют. В кабеле на 10 кВ (например, ПвВБбШп 4×120) используется изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE) большей толщины, каждая жила имеет внутренний и внешний полупроводящий экран, а также общий экран из медных проволок или ленты под оболочкой.

2. Можно ли использовать кабель 4×120 мм² для прокладки в воздухе (по фасадам, эстакадам)?

Да, но при соблюдении условий: кабель должен иметь устойчивую к ультрафиолету оболочку (обычно черный ПВХ), должен быть рассчитан на механические нагрузки (ветер, гололед), а его крепление должно соответствовать допустимым тяжениям. Для открытой прокладки часто выбирают кабели с броней (например, ПвВБбШв).

3. Как правильно выбрать между алюминиевым и медным кабелем 4×120 мм²?

Выбор основывается на технико-экономическом расчете. Медный кабель имеет меньшие потери на нагрев (примерно на 40% при одинаковом сечении), более надежные контактные соединения, но стоимость его в 2-3 раза выше. Алюминиевый кабель легче и дешевле, но требует применения специальных смазок и технологий для оконцевания и соединения, а также большего внимания к контролю контактов под нагрузкой.

4. Что означает маркировка «ПвВБбШп 4×120»?

• Пв — изоляция жил из сшитого (вулканизированного) полиэтилена.
• В — оболочка из поливинилхлорида.
• Бб — броня из двух стальных оцинкованных лент.
• Шп — защитный шланг (покров) из полиэтилена.
• 4×120 — четыре жилы сечением по 120 мм² каждая.

5. Как рассчитывается ток короткого замыкания, который может выдержать такой кабель?

Термическая стойкость к току короткого замыкания (I, кА) рассчитывается по формуле: I = S √(K / t), где S — сечение жилы (мм²), t — время действия защиты (с), K — коэффициент, зависящий от материала жилы и допустимого нагрева. Для меди K ≈ 140-165, для алюминия K ≈ 90-110. Например, для медного кабеля 120 мм² при времени отключения 0.5 с: I = 120 √(140 / 0.5) ≈ 120 √280 ≈ 120 16.73 ≈ 2.0 кА. Точные данные приводятся в технических характеристиках кабеля.

6. Нужно ли заземлять экран кабеля 6-35 кВ с двух сторон?

Да, в абсолютном большинстве случаев экран (металлическая оболочка) кабеля на среднее напряжение должен быть надежно заземлен с обоих концов. Это обеспечивает безопасность персонала, отводит емкостные токи и обеспечивает срабатывание защит при повреждении изоляции. В длинных линиях может применяться поперечное заземление или пересечение экранов для снижения токов, наведенных в оболочке.

7. Каков срок службы кабеля 4×120 мм² с изоляцией из XLPE?

Номинальный срок службы качественного кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена, произведенного в соответствии со стандартами и эксплуатируемого в нормальных условиях, составляет не менее 30-40 лет. Фактический срок зависит от условий прокладки, качества монтажа муфт, режимов нагрузки и своевременности диагностики.

Заключение

Кабель 4×120 мм² на среднее напряжение является универсальным и технически отработанным решением для построения надежных распределительных сетей. Его конструкция, основанная на изоляции из сшитого полиэтилена и системе экранирования, обеспечивает высокую пропускную способность, долговечность и безопасность. Правильный выбор марки кабеля (с учетом материала жилы, типа брони и оболочки), квалифицированный монтаж и соблюдение правил эксплуатации являются залогом бесперебойного электроснабжения ответственных потребителей на протяжении десятилетий. При проектировании систем электроснабжения с использованием кабелей данного типа необходимо руководствоваться актуальными нормативными документами и выполнять детальные расчеты параметров режимов, включая токи нагрузки, потери напряжения и токи короткого замыкания.