Кабели 5 жил сечением 120

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

Пятижильные силовые кабели сечением 120 мм² на среднее напряжение представляют собой сложное инженерное изделие, предназначенное для передачи и распределения электрической энергии в трехфазных сетях с изолированной или эффективно заземленной нейтралью. Их основная сфера применения – магистральные линии и распределительные сети напряжением 6, 10, 20 и 35 кВ, где требуется высокая надежность, значительная пропускная способность и необходимость в наличии полноценного нулевого рабочего (N) и защитного (PE) проводников. Сечение 120 мм² является одним из наиболее востребованных в городской кабельной инфраструктуре, промышленных предприятиях и при подключении крупных объектов.

Конструктивные особенности пятижильного кабеля 120 мм²

Конструкция кабеля строго регламентирована национальными (ГОСТ, ТУ) и международными стандартами (МЭК). Типичная структура для кабеля на напряжение до 35 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) включает следующие элементы:

• Токопроводящая жила: Основной элемент. Для сечения 120 мм² жилы изготавливаются, как правило, из медной или алюминиевой проволоки многопроволочной скрутки круглой или секторной (сегментной) формы. Секторная форма жил применяется для компактизации общего диаметра кабеля. Класс гибкости обычно 1 или 2 (по ГОСТ 22483).
• Экран по жиле (полупроводящая экранирующая лента или экструдированный слой): Выравнивает распределение электрического поля вокруг жилы, предотвращая локальные перенапряжения и коронные разряды.
• Изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE): Основной изолирующий слой. Толщина нормируется в зависимости от номинального напряжения (например, для 10 кВ – не менее 3,4 мм). Обладает высокой термостойкостью (допустимая температура длительной работы +90°C), стойкостью к тепловым ударам и влаге.
• Экран по изоляции (полупроводящей слой): Совместно с экраном по жиле формирует цилиндрический конденсатор, обеспечивая радиальное распределение электрического поля.
• Медные экраны (проволоки) по каждой изолированной жиле: Предназначены для защиты от внешних электромагнитных влияний, обеспечения симметрии поля, а также для использования в качестве проводника защитного заземления или нулевого рабочего проводника. В пятижильных кабелях три жилы являются фазными, одна – нулевой рабочей (N), одна – защитной (PE).
• Поясная изоляция (разделительный слой): Обмотка из ПЭТ-ленты или аналогичного материала, предохраняющая оболочку от повреждения экранирующими проволоками.
• Оболочка: Внешний защитный слой из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката, полиэтилена (ПЭ) или безгалогенных композиций (LS, LSHF). Защищает от механических воздействий, влаги, агрессивных сред и обеспечивает необходимые противопожарные характеристики.

Ключевые технические характеристики и параметры

Технические параметры определяются условиями прокладки и эксплуатации. Ниже приведены основные данные для кабеля с алюминиевыми жилами (АВВГ, АПвВГ) и медными жилами (ПвВГ) на напряжение 10 кВ.

Таблица 1. Сравнительные технические параметры кабелей 5х120 мм² на 10 кВ

Параметр	Кабель с алюминиевыми жилами (АПвВГ)	Кабель с медными жилами (ПвВГ)
Номинальное сечение жилы, мм²	120
Количество и форма жил	5, секторные или круглые
Номинальное напряжение, кВ	6/10, 8.7/15
Максимально допустимая температура жилы при длительной работе, °C	+90
Максимальная температура при коротком замыкании (длительность до 5 с), °C	+250
Допустимый длительный ток нагрузки (при прокладке в земле, +25°C грунта), А*	~215	~275
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более	0.253	0.153
Индуктивное сопротивление, Ом/км	~0.1
Емкость, мкФ/км	~0.3
Минимальный радиус изгиба при монтаже	15-20 наружных диаметров кабеля
Масса 1 км кабеля, кг, приблизительно	5500-6500	7000-8500

• Точные значения определяются по ПУЭ гл.1.3 с учетом конкретных условий прокладки: температуры грунта/воздуха, числа кабелей в траншее, глубины прокладки и т.д.

Области применения и схемы подключения

Пятижильные кабели 120 мм² применяются в сетях, где необходима пятипроводная система: три фазы (L1, L2, L3), нулевой рабочий проводник (N) и защитный проводник (PE). Типичные объекты применения:

• Вводно-распределительные устройства (ВРУ) и главные распределительные щиты (ГРЩ) зданий и сооружений категории I и II по надежности электроснабжения.
• Питание мощных промышленных установок с трехфазной нагрузкой, где присутствуют значительные токи нулевой последовательности (например, печи, преобразовательная техника).
• Кабельные линии в жилых и общественных зданиях повышенной этажности, торговых и офисных центрах.
• Резервированные системы электроснабжения больниц, аэропортов, центров обработки данных.
• Прокладка в кабельных коллекторах, туннелях, по эстакадам и в производственных помещениях.

Схемы подключения определяются системой заземления. Для систем TN-S и TN-C-S, где нулевой рабочий и защитный проводники разделены на всем протяжении или на части сети, пятижильный кабель является оптимальным решением, обеспечивая выполнение требований ПУЭ по безопасности и электромагнитной совместимости.

Расчет и выбор: ключевые аспекты

Выбор кабеля 5х120 мм² должен основываться на комплексном расчете:

1. По допустимому длительному току: Расчетный максимальный ток нагрузки должен быть меньше допустимого тока для конкретных условий прокладки (в земле, в воздухе, пучком). Используются таблицы ПУЭ гл.1.3 и коэффициенты снижения (K1, K2, K3).
2. По потере напряжения: Суммарные потери напряжения в линии от источника питания до самой удаленной точки не должны превышать установленных норм (например, 5% для силовых нагрузок).
3. По термической стойкости к токам короткого замыкания (КЗ): Проверяется условие S ≥ I(кз)
4. √t / K, где S – сечение (120 мм²), I(кз) – установившийся ток КЗ, t – время отключения, K – коэффициент, зависящий от материала жилы.
5. По экономической плотности тока: Для объектов с большим числом часов использования максимума нагрузки (промышленность) сечение может выбираться по экономическим соображениям (ПУЭ гл.1.3).
6. По условиям монтажа: Учитывается способ прокладки, минимальный радиус изгиба, масса кабеля, необходимость в усиленной механической защите (броня).

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж пятижильного кабеля сечением 120 мм² требует специального оборудования и квалификации персонала.

• Прокладка: Допускается прокладка в кабельных блоках, трубах, лотках, коробах, на воздухе и в земле (в траншеях). При прокладке в земле необходима песчаная подушка и защита кирпичом или сигнальной лентой. Запрещена прокладка в одной траншее с другими коммуникациями без специальных мер.
• Монтажные концевые и соединительные муфты: Для кабелей с изоляцией из СПЭ применяются специальные муфты, обеспечивающие герметизацию, контроль электрического поля и механическую прочность соединения. Требуется тщательная заделка экранов каждой жилы.
• Заземление: Медные экраны всех пяти жил должны быть надежно соединены и заземлены с двух сторон линии для систем с эффективно заземленной нейтралью (согласно ПУЭ). Это критически важно для безопасности и правильной работы релейной защиты.
• Испытания: После монтажа кабельная линия подвергается высоковольтным испытаниям выпрямленным напряжением (например, 60 кВ для кабеля 10 кВ в течение 10 минут) и измерению сопротивления изоляции.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие кабеля 5х120 от 4х120+70 или 3х120+70+50?

Отличие в сечении нулевого (N) и защитного (PE) проводников. В кабеле 5х120 все проводники равного сечения, что обеспечивает полную симметрию и высокую нагрузочную способность нейтрали. В кабелях с комбинированными сечениями (4х120+70) нулевая жила имеет меньшее сечение, что допустимо, если расчетный ток в ней не превышает допустимого для сечения 70 мм². Выбор зависит от проектного расчета несимметрии фаз и токов гармоник кратных трем.

Можно ли использовать кабель 5х120 в системе заземления TN-C?

Нет, для системы TN-C, где функции нулевого рабочего и защитного проводников объединены в одном проводнике (PEN), требуется четырехжильный кабель (3 фазы + PEN). Использование пятижильного кабеля в системе TN-C экономически нецелесообразно и может ввести в заблуждение при монтаже.

Как определить необходимость бронирования кабеля?

Бронированный кабель (например, АПвВГб, ПвВБбШв) применяется при прокладке в земле без дополнительных защитных конструкций (труб, блоков), где существует риск механических повреждений (насыпной грунт, стройплощадки, пересечения с дорогами). Броня из стальных оцинкованных лент также обеспечивает защиту от грызунов.

Каковы преимущества меди перед алюминием для данного сечения?

Медь имеет примерно на 30% большую допустимую токовую нагрузку при том же сечении, меньшее электрическое сопротивление (меньшие потери напряжения и мощности), более высокую стойкость к механическим изгибам и коррозии. Однако медный кабель значительно дороже и тяжелее. Алюминиевый кабель легче и дешевле, но требует большего внимания к контактным соединениям из-за склонности алюминия к окислению и ползучести.

Как учитывается снижающий коэффициент при прокладке нескольких кабелей в одной траншее?

Согласно ПУЭ, при прокладке в земле нескольких кабелей вплотную (расстояние между ними 100 мм) допустимый длительный ток для каждого умножается на коэффициент, зависящий от количества кабелей и способа прокладки. Например, для двух кабелей – 0.9, для четырех – 0.8, для шести – 0.75. Это требует увеличения сечения или расстояния между кабелями (не менее 300 мм) для сохранения пропускной способности.

Что означает маркировка «ПвВГ 5х120-10»?

Расшифровка: П – изоляция жил из сшитого полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлорида, Г – гибкий (многопроволочные жилы), 5 – количество жил, 120 – номинальное сечение каждой жилы в мм², 10 – класс напряжения (10 кВ).

Заключение

Пятижильный силовой кабель сечением 120 мм² на среднее напряжение является технически сложным и ответственным элементом энергосистемы. Его корректный выбор, основанный на детальных расчетах токов нагрузки, КЗ и потерь напряжения, а также строгое соблюдение правил монтажа и заземления, являются залогом долговечной, безопасной и надежной работы кабельной линии на протяжении всего срока службы, который для качественных кабелей с изоляцией из СПЭ превышает 30 лет. Применение данного типа кабеля оптимально в современных пятипроводных сетях, где требования к качеству электроэнергии и электробезопасности максимально высоки.