Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 6-35 кВ 4х150 мм²: конструкция, применение и технические характеристики

Кабель силовой с четырьмя жилами сечением 150 мм² является ключевым элементом в системах распределения электроэнергии среднего напряжения. Его основное назначение – передача и распределение электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 6, 10, 20 или 35 кВ с частотой 50 Гц. Конструкция данного кабеля оптимизирована для трехфазных сетей с изолированной или эффективно заземленной нейтралью, где четвертая жила выполняет функцию нулевого или защитного проводника (PEN или PE).

Конструктивные элементы кабеля 4х150 мм²

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Стандартное исполнение соответствует ГОСТ 31996-2012 или международным стандартам IEC 60502-2.

• Токопроводящая жила: Жила сечением 150 мм² изготавливается из медной или алюминиевой проволоки. Медная обладает более высокой проводимостью и стойкостью к окислению, алюминиевая – меньшим весом и стоимостью. Форма жилы может быть секторной (сегментной) для компактности или круглой. В кабелях на 6-10 кВ жилы, как правило, однопроволочные, на 35 кВ – многопроволочные.
• Экран на жиле (фазный экран): Поверх изоляции каждой жилы накладывается экструдированный полупроводящий слой. Его функция – выравнивание электрического поля и предотвращение локальных перенапряжений на границе жила/изоляция, что критически важно для среднего напряжения.
• Изоляция: Основной изоляционный материал – сшитый полиэтилен (XLPE). Он обладает высокой термостойкостью (допустимая температура жилы +90°C в длительном режиме), отличными диэлектрическими и механическими свойствами, стойкостью к трекингу. Толщина изоляции нормирована и зависит от номинального напряжения (например, для 10 кВ – 3,4 мм).
• Экран на изоляции (заземляемый экран): Поверх изоляции каждой фазы накладывается второй полупроводящий слой, а затем – экран в виде медной ленты или оплетки из медных проволок. Этот экран заземляется и служит для защиты от внешних электромагнитных влияний, а также для обеспечения симметрии электрического поля, концентрируя его внутри изоляции.
• Поясная изоляция и заполнение: Экранированные жилы скручиваются вместе. Межфазное пространство заполняется полиэтиленовыми или ПВХ-жгутами для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.
• Оболочка: Внешняя защитная оболочка изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (PVC), полиэтилена (PE) или самозатухающего полиэтилена (LSH). Она защищает от механических повреждений, влаги, агрессивных сред и обеспечивает необходимую пожарную безопасность (например, индекс «нг(А)-LS» – нераспространение горения, пониженное дымовыделение и газовыделение).

Основные технические параметры и характеристики

Технические характеристики регламентируются стандартами и должны быть указаны в паспорте изделия. Ниже приведены усредненные данные для кабеля на напряжение 10 кВ.

Таблица 1. Сравнительные параметры кабелей 4х150 мм²

Параметр	Алюминиевый кабель (АВВГ-10)	Медный кабель (ВВГ-10)	Примечание
Материал жилы	Алюминий (Al)	Медь (Cu)	—
Сопротивление жилы постоянному току при 20°C, Ом/км, не более	0.206	0.124	ГОСТ 22483
Допустимый длительный ток нагрузки (в земле), А	~275	~355	Зависит от условий прокладки
Внешний диаметр, мм (приблизительно)	70-75	70-75	Зависит от производителя
Масса 1 км кабеля, кг	~6000	~8000	Зависит от конструкции
Минимальный радиус изгиба	15-20 x D кабеля	15-20 x D кабеля	D — внешний диаметр
Рабочая температура жилы, °C	Длительно: +90, Кратковременно: +130, При КЗ: +250		Для изоляции XLPE

Таблица 2. Выбор кабеля по номинальному напряжению

Номинальное напряжение U0/U, кВ	Толщина изоляции из XLPE, мм	Типичная область применения
6/10	3.0	Распределительные сети городов, питание крупных зданий и промпредприятий
8.7/15	3.4	Сети 10 кВ с изолированной нейтралью
12/20	4.0	Сети 20 кВ (распространены в Европе)
26/35	9.0	Магистральные линии питания подстанций, крупные промышленные объекты

Области применения и особенности монтажа

Кабель 4х150 мм² применяется для прокладки в земле (траншеях), кабельных каналах, туннелях, блоках, шахтах, помещениях, а также на открытом воздухе при условии защиты от прямых солнечных лучей. Он используется для:

• Создания питающих вводов на трансформаторных подстанциях 10/0.4 кВ.
• Прокладки магистральных линий в распределительных сетях 6-35 кВ.
• Питания мощного промышленного оборудования (насосные станции, вентиляционные установки, компрессоры).
• Соединения ячеек распределительных устройств (КРУ) с силовыми трансформаторами.

Особенности монтажа: При прокладке в земле необходимо использовать песчаную подушку и защиту кирпичом или сигнальной лентой. Запрещена прокладка в одной траншее с кабелями низкого напряжения и кабелями связи без дополнительного экранирования. При протяжке в кабельных сооружениях необходимо использовать ролики и механизмы, исключающие превышение допустимого тягового усилия и радиуса изгиба. Обязательным этапом является заземление экранов с обеих сторон кабеля для обеспечения безопасной работы и снятия зарядов.

Расчет и выбор: токи нагрузки, потери, стоимость

Выбор кабеля 4х150 мм² должен основываться на расчете допустимой токовой нагрузки с учетом способа прокладки и условий окружающей среды. Для точного расчета используются таблицы ПУЭ (Глава 1.3) или данные производителя. Ключевые поправочные коэффициенты: K1 – для температуры земли или воздуха, K2 – для количества работающих кабелей в одной траншее, K3 – для глубины прокладки.

Пример расчета: Для кабеля АПвВГ 4х150 мм² на 10 кВ, проложенного в земле (температура +15°C, расстояние между кабелями 250 мм), допустимый ток составляет около 275 А. Мощность, передаваемая по трехфазной линии: P = √3 U I cosφ = 1.73 10000 275 0.95 ≈ 4.5 МВт.

Стоимость кабеля определяется материалом жилы, номинальным напряжением, типом оболочки и брендом. Медный кабель дороже алюминиевого в 2-3 раза, однако при равном сечении позволяет передавать на 30% больше мощности, имеет меньшие потери напряжения, что часто делает его более экономичным в долгосрочной перспективе при высоких нагрузках.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями АПвВГ и АПвПуГ?

АПвВГ – кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, с медным экраном поверх изоляции жил, в ПВХ оболочке. АПвПуГ имеет усиленную гидрозащиту: поверх скрученных экранированных жил накладывается герметизирующий слой (чаще всего алюмополимерная лента), а затем уже внешняя оболочка из полиэтилена (Пу). Кабель АПвПуГ рекомендован для прокладки в земле с высокой влажностью, в заболоченной местности, в условиях возможного подтопления.

Можно ли использовать кабель 4х150 мм² для сети 0.4 кВ?

Технически – да, но экономически нецелесообразно. Для низкого напряжения используются кабели с изоляцией из ПВХ (ВВГ) или полиэтилена без фазных экранов, что значительно дешевле. Кабель на 10 кВ, используемый на 0.4 кВ, не раскроет своих диэлектрических преимуществ, а его стоимость будет неоправданно высокой.

Как правильно выполнить разделку и монтаж концевых муфт на такой кабель?

Монтаж муфт (концевых или соединительных) – критически важная операция. Необходимо строго следовать инструкции производителя муфт. Общие этапы: снятие оболочки и поясной изоляции, разводка жил, ступенчатая зачистка изоляции с сохранением фазного экрана, установка термоусаживаемых элементов (изоляционных трубок, перчаток), монтаж наконечников, заземление экранов. Работы должны выполняться квалифицированным персоналом с использованием специального инструмента.

Что означает маркировка «ож» в обозначении кабеля, например, АПвВГ 4х150 ож?

Аббревиатура «ож» означает «одна жила». То есть, в данном кабеле каждая из четырех жил сечением 150 мм² является однопроволочной (монолитной). Это характерно для кабелей на класс напряжения 6-10 кВ. Для более высоких напряжений (35 кВ) и для повышенной гибкости применяются многопроволочные жилы (многопроволочные обозначаются «мк» – многопроволочная круглая или «мс» – многопроволочная секторная).

Как рассчитать потери напряжения в кабеле 4х150 мм² длиной 1 км при нагрузке 250 А?

Для медного кабеля 10 кВ: Сопротивление жилы R = 0.124 Ом/км (при 20°C). Индуктивное сопротивление X для кабеля 150 мм² составляет примерно 0.13 Ом/км. При cosφ=0.95, sinφ≈0.31. Падение напряжения ΔU = √3 I (Rcosφ + Xsinφ) L = 1.73 250 (0.1240.95 + 0.130.31) 1 ≈ 1.73 250 (0.1178 + 0.0403) ≈ 1.73 250 0.1581 ≈ 68.4 В. В процентном отношении к 10000 В это 0.68%, что является допустимым значением.

Заключение

Кабель силовой 4х150 мм² на среднее напряжение представляет собой сложное инженерное изделие, выбор и эксплуатация которого требуют профессионального подхода. Правильный учет номинального напряжения, материала жилы, условий прокладки и характера нагрузки обеспечивает надежную и долговременную работу энергетической системы. Ключевыми преимуществами кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена являются высокая пропускная способность, термическая стойкость и относительная простота монтажа. Соблюдение правил монтажа, особенно качественная установка муфт и заземление экранов, является обязательным условием для безопасной и безаварийной эксплуатации на протяжении всего заявленного срока службы, который может превышать 30 лет.