Кабели 5 жил сечением 150

Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 6-35 кВ, пятижильные, сечением 150 мм²: конструкция, применение и технические аспекты

Пятижильные силовые кабели сечением 150 мм² представляют собой высокотехнологичную продукцию, предназначенную для создания надежных и безопасных систем распределения электроэнергии среднего напряжения. Их конструкция и параметры строго регламентированы национальными и международными стандартами, такими как ГОСТ Р 53769-2010 (и его актуальные редакции), МЭК 60502-2, VDE 0276-620. Основная сфера применения — стационарная прокладка в электрических сетях на номинальное переменное напряжение 6, 10, 20 и 35 кВ частотой 50 Гц для передачи и распределения электроэнергии. Ключевая особенность таких кабелей — наличие пяти токопроводящих жил, что соответствует требованиям к сетям с изолированной нейтралью или сетям с эффективно заземленной нейтралью, где необходима прокладка отдельного нулевого рабочего (N) и защитного (PE) проводников.

Конструктивное исполнение кабеля

Конструкция пятижильного кабеля 150 мм² является многослойной и включает в себя несколько обязательных элементов, каждый из которых выполняет критически важную функцию.

• Токопроводящая жила. Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки. Для сечения 150 мм² жила, как правило, имеет класс гибкости 1 или 2 (по ГОСТ), что означает ее выполнение из одной или нескольких проволок. Медная жила обеспечивает более высокую проводимость, механическую прочность и стойкость к коррозии, алюминиевая — меньшую стоимость и вес. Форма жилы для кабелей среднего напряжения обычно секторная или сегментная, что позволяет оптимизировать общий диаметр кабеля, уменьшая межжильное пространство.
• Фазная изоляция. Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал, подвергнутый процессу поперечной сшивки, сохраняет высокие диэлектрические свойства полиэтилена, но приобретает существенно лучшую термостойкость (до 90°C при длительной эксплуатации и до 250°C при коротком замыкании), механическую прочность и стойкость к трекингу. Толщина изоляции нормируется в зависимости от номинального напряжения кабеля.
• Экран на жиле. Каждая изолированная жила экранируется полупроводящим слоем. Этот экран, выполненный из сшитого полупроводящего полиэтилена или наложенный в виде экструдированного слоя, выравнивает электрическое поле вокруг жилы, предотвращая возникновение локальных перенапряжений и частичных разрядов, которые разрушают изоляцию.
• Нулевая жила. В пятижильном кабеле одна из жил меньшего сечения (как правило, на ступень меньше, например, 70 или 95 мм² для основного сечения 150 мм²) может использоваться в качестве нулевого рабочего проводника (N). Однако, в ряде исполнений все пять жил имеют одинаковое сечение 150 мм², что определяется проектом и требованиями к току нулевой последовательности.
• Заполнитель. Пространство между экранированными жилами заполняется эластичным материалом (например, ПВХ пониженной горючести или резиновыми жгутами) для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.
• Поясная изоляция. Поверх скрученных и заполненных жил может накладываться общий слой изоляции, но в современных конструкциях с индивидуальным экранированием жил часто не используется.
• Общий экран (заземляющий). Выполняется в виде медной ленты, наложенной спирально или продольно, или в виде оплетки из медных проволок. Он служит для защиты от внешних электромагнитных помех и является путем для стока токов утечки и токов короткого замыкания. В пятижильных кабелях этот экран также выполняет функцию объединения защитных проводников (PE).
• Защитный покров (броня). Для кабелей, предназначенных для прокладки в земле (траншеях) или в условиях риска механических повреждений, поверх общего экрана накладывается броня. Чаще всего это две стальные оцинкованные ленты (Бл), наложенные с зазором. Для повышенной гибкости или стойкости к растяжению может применяться броня из стальных оцинкованных проволок (Бп).
• Наружная оболочка. Защищает все внутренние элементы от воздействия влаги, агрессивных сред, ультрафиолета и механических воздействий. Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ), полиэтилена (ПЭ) или безгалогенных композиций с низким дымо- и газовыделением (НГ-LS, НГ-HF, НГ-FR).

Маркировка и типы кабелей

Маркировка пятижильных кабелей сечением 150 мм² содержит всю информацию о его конструкции. Примеры расшифровки по российской системе обозначений (ГОСТ):

• АПвПу-5х150: А – алюминиевая жила, Пв – изоляция из сшитого полиэтилена, Пу – усиленная защитная оболочка из полиэтилена, 5х150 – пять жил сечением 150 мм² каждая.
• ПвБШп-5х150: без буквы «А» – медная жила, Пв – изоляция из сшитого полиэтилена, Б – броня из стальных лент, Шп – защитный шланг из полиэтилена, 5х150 – пять жил.
• ПвПг-5х(3х150+2х95): Пв – изоляция из сшитого полиэтилена, Пг – герметизация гидрофобным заполнителем, 5 жил: три сечением 150 мм² (фазные) и две сечением 95 мм² (нулевая и защитная).

Основные технические характеристики

Технические параметры кабеля 5х150 мм² определяются его материалами и конструкцией. Приведенные данные являются ориентировочными и должны уточняться по техническому каталогу производителя для конкретной марки.

Таблица 1. Ключевые электрические и механические параметры кабеля 5х150 мм² (на примере ПвВнг(А)-LS-5х150, 10 кВ)

Параметр	Значение для медной жилы	Значение для алюминиевой жилы	Примечания
Номинальное сечение жилы, мм²	150		По ГОСТ 22483
Сопротивление постоянному току жилы при 20°C, Ом/км, не более	0.124	0.206	Для класса гибкости 1
Допустимый длительный ток нагрузки (Iдл), А	~330-360	~255-280	Зависит от способа прокладки (в земле/воздухе)
Сопротивление изоляции, МОм·км, не менее	1000 (при 20°C)		Для кабелей на 6-35 кВ
Испытательное переменное напряжение, кВ/5 мин.	Для 10 кВ кабеля: 25 кВ		После изготовления
Минимальный радиус изгиба	15-20 наружных диаметров кабеля		Для одножильных кабелей с XLPE-изоляцией
Температурный диапазон эксплуатации	от -50°C до +50°C		Монтаж без предварительного подогрева до -15°C
Допустимая температура жилы	Длительно: +90°C Короткое замыкание (до 4 с): +250°C		Характеристика изоляции XLPE

Области применения и способы прокладки

Пятижильные кабели сечением 150 мм² применяются в случаях, когда трехфазная нагрузка требует обязательного наличия отдельного нулевого и защитного проводников. Основные объекты применения:

• Кабельные линии 6-35 кВ от распределительных подстанций к городским и промышленным распределительным пунктам (РП, ТП).
• Вводы электроэнергии на крупные промышленные предприятия, коммерческие центры, жилые микрорайоны.
• Питание мощных двигателей и преобразовательных установок, где необходима пятипроводная система.
• Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, этажных коробах), где требуется нераспространение горения и низкое дымообразование (кабели с индексом нг-LS, нг-HF).

Способы прокладки:

• В земле (траншеях). Обязательно применение бронированных марок (например, ПвБбШп). Кабель укладывается на песчаную подушку, защищается сигнальной лентой или плитами. Необходим расчет допустимых токовых нагрузок с учетом удельного теплового сопротивления грунта.
• В воздухе (по эстакадам, фасадам). Применяются как бронированные, так и небронированные кабели, но с оболочкой, стойкой к ультрафиолету (ПЭ, специальный ПВХ). Учитываются ветровые и гололедные нагрузки, а также нагрев от солнечной радиации.
• В блоках и туннелях. Предпочтительны кабели с пониженной пожарной опасностью. Прокладка в блоках (трубах) требует дополнительного снижения токовой нагрузки на 10-15%.

Расчет и выбор кабеля 5х150 мм²

Выбор кабеля для конкретного проекта — комплексная инженерная задача, выходящая за рамки простого соответствия сечению. Необходимо проверить следующие условия:

1. По допустимому длительному току (Iдл). Расчетный ток линии должен быть меньше Iдл для конкретного способа прокладки с учетом всех поправочных коэффициентов: на температуру окружающей среды (K1), на количество работающих кабелей в пучке (K2), на глубину прокладки в земле (K3).
2. По потере напряжения (ΔU%). Особенно критично для протяженных линий. Рассчитывается по формуле с учетом активного и индуктивного сопротивлений кабеля, тока нагрузки и длины линии. ΔU% не должна превышать значений, установленных ПУЭ (как правило, 5% от номинального).
3. По термической стойкости к токам короткого замыкая (Iкз). Сечение должно быть не менее Smin = (Iкз
4. √t) / C, где t — время отключения КЗ, C — коэффициент, зависящий от материала жилы и изоляции (для меди с XLPE ~141 А·с½/мм²). Для сечения 150 мм² это условие, как правило, выполняется с запасом.
5. По способу прокладки и условиям окружающей среды. Определяет тип оболочки, наличие брони, необходимость в нераспространении горения.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабелей среднего напряжения требует высокой квалификации персонала. Основные этапы:

• Раскатка. Запрещается сбрасывать барабаны с кабелем. Раскатка ведется с применением кабельных роликов, не допуская механических повреждений, превышения минимального радиуса изгиба (15-20D).
• Разделка конца кабеля. Выполняется специальным инструментом послойно: снятие оболочки, брони, экрана, изоляции. Требует точности для обеспечения равномерного распределения электрического поля.
• Установка концевых муфт (концезаделок). Для кабелей с изоляцией XLPE применяются термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты. Они обеспечивают герметизацию, восстановление экрана и изоляции, вывод жил под зажимы оборудования. Для пятижильных кабелей муфты имеют соответствующее количество отводов.
• Установка соединительных муфт. Применяются для сращивания двух отрезков кабеля. Конструктивно сложнее концевых, так как должны обеспечить полную герметичность и электрическую непрерывность всех слоев в месте соединения.
• Заземление. Общий экран и броня (при наличии) должны быть надежно заземлены с двух сторон кабельной линии для безопасности и нормальной работы защит.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие кабеля 5х150 от 3х150+2х95?

Кабель 5х150 имеет все пять жил одинакового сечения (150 мм²). Кабель 3х150+2х95 имеет три фазные жилы сечением 150 мм² и две жилы (нулевую и защитную) сечением 95 мм². Выбор зависит от проектного расчета токов в нулевом проводнике. Если ожидаются значительные токи нулевой последовательности (например, при неравномерной нагрузке фаз или наличии высших гармоник), применяется кабель 5х150. Вариант 3х150+2х95 является экономичным решением, когда ток в нуле не превышает допустимого для сечения 95 мм².

Можно ли использовать кабель АПвПу-5х150 для прокладки в земле без дополнительной защиты?

Нет, категорически не рекомендуется. Марка АПвПу не имеет бронепокрова. Для прямой прокладки в земле (траншее) необходимо использовать кабели с броней, например, АПвБбШп-5х150, где «Б» обозначает броню из стальных лент, защищающую от механических повреждений при подвижках грунта, раскопках и от грызунов.

Какой допустимый ток для кабеля ПвВнг(А)-LS-5х150 при прокладке в лотке в помещении?

Допустимый длительный ток нагрузки зависит от множества факторов. Для ориентировочной оценки можно использовать данные производителя. Например, для медного кабеля 5х150 мм² на 10 кВ, проложенного в одном лотке в три ряда (9 кабелей), допустимый ток с учетом коэффициентов может составить примерно 280-300 А. Точный расчет должен проводить проектировщик с учетом всех поправочных коэффициентов по ПУЭ гл. 1.3.

Требуется ли предварительный подогрев кабеля перед зимней прокладкой?

Да, если температура окружающего воздуха ниже допустимой для монтажа без подогрева, указанной в ТУ на кабель (обычно -15°C для кабелей с ПВХ и ПЭ изоляцией). Прокладка непрогретого кабеля приводит к микротрещинам в изоляции и оболочке, что недопустимо. Подогрев осуществляется в тепляках или с помощью трансформаторов прогрева.

Как правильно выбрать сечение нулевой жилы в пятижильном кабеле?

Сечение нулевого рабочего (N) и защитного (PE) проводников регламентируется ПУЭ (п. 1.7.126, табл. 1.7.5, гл. 3.1). Для фазного сечения более 35 мм² по меди (или 50 мм² по алюминию) сечение нулевой жилы должно быть не менее 50% от фазного. Поэтому для фазных жил 150 мм² минимальное сечение нулевой жилы — 70 мм². Однако, если в нулевом проводнике предполагается ток, близкий к фазному, его сечение должно быть равно фазному (кабель 5х150).

Каков срок службы качественного кабеля 5х150 с изоляцией XLPE?

Номинальный срок службы силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена, при соблюдении условий эксплуатации, прокладки и обслуживания, установленный стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс может превышать 40-50 лет.

Заключение

Пятижильные силовые кабели сечением 150 мм² с изоляцией из сшитого полиэтилена являются технически сложным и надежным решением для построения магистральных и распределительных сетей среднего напряжения. Их правильный выбор, основанный на тщательном расчете электрических и тепловых режимов, учете условий прокладки и требований пожарной безопасности, а также профессиональный монтаж с использованием соответствующих аксессуаров — залог создания долговечной и безотказной кабельной линии. Постоянное развитие материалов (переход на безгалогенные составы, совершенствование экранов) и технологий монтажа позволяет таким кабелям соответствовать самым высоким требованиям современных энергосистем.