Кабели силовые с алюминиевыми жилами на напряжение 1 кВ: конструкция, применение, стандарты

Кабели силовые с алюминиевыми жилами на напряжение до 1 кВ являются ключевым элементом в системах распределения электроэнергии низкого напряжения. Они широко применяются для стационарной прокладки в электрических сетях, на промышленных предприятиях, в гражданском строительстве, для питания силового и осветительного оборудования. Основное преимущество алюминиевых кабелей перед медными — существенно меньшая стоимость при сравнимой токовой нагрузке, что делает их экономически целесообразным решением для проектов с большими объемами кабельной продукции.

Конструктивные элементы кабеля 1 кВ

Конструкция кабеля определяется условиями эксплуатации и требованиями нормативных документов. Типовая структура включает следующие компоненты.

Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий высокой электропроводности) по ГОСТ 22483. Жилы могут быть однопроволочными (класс 1) для сечений до 240 мм² включительно и многопроволочными (класс 2) для всех сечений, что обеспечивает необходимую гибкость. Форма жилы: круглая для одножильных кабелей, секторная или круглая для многожильных, что позволяет оптимизировать диаметр кабеля.

Изоляция

Выполняется из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката или сшитого полиэтилена (СПЭ). ПВХ изоляция (обозначение В) распространена в кабелях марок АВВГ, АПвВГ. Она обладает хорошими диэлектрическими свойствами, не поддерживает горение, устойчива к механическим воздействиям. Изоляция из сшитого полиэтилена (обозначение Пв) используется в кабелях марки АПвВГ и обеспечивает более высокую допустимую температуру длительной эксплуатации (до +90°C против +70°C у ПВХ), лучшую стойкость к токам короткого замыкания и повышенную стойкость к тепловому старению.

Поясная изоляция

В многожильных кабелях поверх изолированных жил может накладываться поясная изоляция из того же материала, что и изоляция жил, или из специальной пленки, что обеспечивает сохранение формы и дополнительную электрическую защиту.

Экран (при наличии)

Для кабелей на 1 кВ экран не является обязательным элементом с точки зрения электрического поля, однако может применяться для защиты от внешних электромагнитных помех или в целях симметрирования электрического поля в кабелях больших сечений. Выполняется в виде медной ленты, оплетки из медных проволок или проводящего полимера.

Оболочка

Защищает внутренние элементы от механических повреждений, влаги, химических веществ и других внешних воздействий. Наиболее распространена оболочка из ПВХ пластиката (обозначение В). Для условий повышенной пожароопасности применяются оболочки из ПВХ пониженной горючести (Внг), не распространяющие горение при групповой прокладке (Внг(А)-LS), с пониженным дымо- и газовыделением (LS). Для агрессивных сред используются оболочки из полиэтилена (П) или вулканизированного полиэтилена (Ш).

Основные марки и их расшифровка

Маркировка кабелей осуществляется в соответствии с ГОСТ 31996-2012 и другими отраслевыми стандартами. Буквенное обозначение указывает на материалы и конструктивные особенности.

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• В – изоляция из поливинилхлоридного пластиката.
• Пв – изоляция из сшитого полиэтилена.
• В – оболочка из ПВХ.
• нг – не распространяющий горение.
• LS – Low Smoke, с пониженным дымовыделением.
• Г – гибкий (относится к конструкции жилы, обычно класс 2).
• Шв – защитный шланг из вулканизированного полиэтилена.
• П – оболочка из полиэтилена.
• Э – экран.

Примеры марок:

• АВВГ – кабель с алюминиевой жилой, ПВХ изоляцией, ПВХ оболочкой, без защитных покровов.
• АВВГнг(А)-LS – то же, но не распространяющий горение при категории А (наибольшая масштабность прокладки), с низким дымо- и газовыделением.
• АПвВГ – кабель с алюминиевой жилой, изоляцией из сшитого полиэтилена, ПВХ оболочкой.
• АВБбШв – кабель с алюминиевой жилой, ПВХ изоляцией, броней из двух стальных оцинкованных лент, защитным шлангом из ПВХ.
• АСБл – кабель с алюминиевой жилой, бумажной пропитанной изоляцией, свинцовой оболочкой, броней из стальных лент, защитным покровом. Исторически важная марка, постепенно заменяемая полимерными аналогами.

Области применения и способы прокладки

Выбор конкретной марки кабеля напрямую зависит от условий прокладки и эксплуатации.

Внутренняя прокладка

В сухих и влажных производственных помещениях, кабельных каналах, по стенам применяются кабели без защитных покровов (АВВГ, АПвВГ). При групповой прокладке в лотках, коробах, на эстакадах обязательным является использование кабелей с индексом «нг» (не распространяющие горение), а в местах с массовым пребыванием людей или на транспортных объектах — с индексом «нг-LS» или «нг-HF» (безгалогенные).

Наружная прокладка

При прокладке на открытом воздухе, по фасадам зданий, на опорах кабель должен быть устойчив к ультрафиолетовому излучению. Для этого применяются кабели с оболочкой из светостабилизированного полиэтилена (АВБбШв, АПвБбШв) или специальные УФ-стойкие исполнения ПВХ. Прокладка в земле (траншеях) требует защиты от механических повреждений, поэтому используются бронированные кабели (АВБбШв, АПвБбШв). Броня из стальных оцинкованных лент (Бб) защищает от нагрузок, а шланг из ПВХ (Шв) или полиэтилена обеспечивает защиту брони от коррозии.

Прокладка в агрессивных средах

В шахтах, коллекторах, на химических производствах применяются кабели с оболочкой, стойкой к маслам, кислотам, щелочам (например, из полиэтилена или специальных композиций ПВХ).

Токовые нагрузки и выбор сечения

Длительно допустимый ток нагрузки (Iдд) для кабелей с алюминиевыми жилами определяется по ПУЭ (Правила устройства электроустановок) и зависит от сечения, способа прокладки, количества работающих кабелей и температуры окружающей среды. Приведенная ниже таблица иллюстрирует зависимость Iдд от сечения и способа прокладки для одно- и трехжильных кабелей с изоляцией из ПВХ или СПЭ.

Таблица 1. Длительно допустимые токи для кабелей с алюминиевыми жилами (выдержка, температура окружающей среды +25°C, температура жилы +70°C для ПВХ / +90°C для СПЭ)

Сечение жилы, мм²	Одножильный кабель, проложенный открыто, А	Трехжильный кабель, проложенный открыто, А	Трехжильный кабель, проложенный в земле (одна цепь в трубе), А
2.5	24	21	23
4	32	29	32
6	39	38	40
10	55	55	60
16	75	70	75
25	100	95	100
35	125	115	125
50	155	145	155
70	195	180	195
95	240	220	235
120	275	260	275
150	320	305	320
185	360	350	360
240	430	420	430

Примечание: Точные значения необходимо уточнять по актуальным таблицам ПУЭ гл. 1.3 с учетом всех поправочных коэффициентов (на температуру воздуха, групповую прокладку и т.д.). Для кабелей с изоляцией из СПЭ токовые нагрузки на 15-25% выше.

Выбор сечения осуществляется не только по току нагрузки, но и с учетом потери напряжения (особенно для протяженных линий), термической стойкости к токам короткого замыкания и механической прочности.

Сравнение с медными кабелями

Алюминиевые и медные кабели имеют четкие области экономической и технической целесообразности применения.

Таблица 2. Сравнительные характеристики алюминиевых и медных кабелей на 1 кВ

Параметр	Алюминиевый кабель	Медный кабель
Удельное электрическое сопротивление	Выше (~0.028 Ом·мм²/м)	Ниже (~0.0175 Ом·мм²/м)
Токовая нагрузка (при одинаковом сечении)	Ниже (примерно на 30%)	Выше
Масса	Значительно меньше (плотность 2.7 г/см³)	Больше (плотность 8.9 г/см³)
Стоимость	В 3-4 раза ниже	В 3-4 раза выше
Гибкость и устойчивость к изломам	Жила менее гибкая, подвержена усталостному излому при частых перегибах	Более гибкая и устойчивая к многократным изгибам
Соединение и оконцевание	Требует специальных мер из-за окисной пленки и ползучести (зажимные контакты, кварцево-вазелиновая паста, биметаллические гильзы)	Более простое и надежное
Область оптимального применения	Магистральные линии, вводы в здания, распределительные сети, где важна экономия и нет частых перегибов.	Внутренняя разводка, подключение оборудования, мобильные установки, цепи с частыми изгибами, пожароопасные объекты (из-за надежности контактов).

Нормативная база и стандарты

Производство и применение кабелей с алюминиевыми жилами на 1 кВ регламентируется следующими основными документами:

• ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66, 1 и 3 кВ». Основополагающий стандарт, определяющий технические условия для марок АВВГ, АПвВГ и их модификаций.
• ПУЭ 7-е издание (Глава 1.3, 2.1, 2.3). Определяет правила выбора, прокладки и защиты кабелей.
• ГОСТ 31565-2012 (МЭК 60332-1-2:2004) «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности». Классифицирует кабели по нераспространению горения (нг), огнестойкости, дымообразованию, токсичности газов.
• ГОСТ Р 53769-2010 «Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена на номинальное напряжение до 30 кВ». Дополняет требования для кабелей с СПЭ-изоляцией.
• СП 76.13330.2016 «Электротехнические устройства». Свод правил для проектирования.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж алюминиевых кабелей имеет критически важные особенности, несоблюдение которых приводит к авариям.

• Запрет на прямое соединение с медью. Контакт алюминия и меди в присутствии влаги образует гальваническую пару, что приводит к интенсивной электрохимической коррозии алюминия. Для соединения необходимо использовать биметаллические (алюмомедные) гильзы, шайбы или клеммы, либо применять переходные медно-алюминиевые пластины.
• Борьба с окисной пленкой. Поверхность алюминия быстро покрывается тугоплавкой окисной пленкой (Al2O3), имеющей высокое переходное сопротивление. Перед соединением контактные поверхности необходимо зачистить и покрыть специальной кварцево-вазелиновой или антиоксидантной пастой, которая разрушает пленку и предотвращает ее повторное образование.
• Учет ползучести (крипа). Алюминий под давлением имеет свойство медленно «течь». Поэтому соединения должны быть выполнены с помощью специальных зажимов с постоянным давлением (пружинных, диафрагменных) или винтовых зажимов с тарельчатыми пружинами, компенсирующими ослабление контакта со временем. Требуется регулярная подтяжка винтовых соединений по графику.
• Минимальные радиусы изгиба. При монтаже необходимо соблюдать радиусы изгиба, указанные в ГОСТ. Для одножильных кабелей с сечением более 25 мм² это особенно важно во избежание повреждения изоляции и жилы. Типовой радиус изгиба — не менее 10-15 наружных диаметров кабеля.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Почему в новых жилых домах используют медные кабели, а не алюминиевые, хотя они дороже?

Согласно актуализированной редакции ПУЭ (п. 7.1.34), в зданиях следует применять кабели и провода с медными жилами. Это связано с повышенными требованиями к пожарной безопасности и надежности. Медь обеспечивает более надежное и долговечное контактное соединение в розетках, выключателях и щитках, не подвержена излому при частых переподключениях, что минимизирует риск нагрева и возгорания. Алюминиевые кабели сечением менее 16 мм² обладают низкой механической прочностью и запрещены для стационарной проводки внутри помещений.

2. Можно ли соединять алюминиевый кабель 1 кВ с медным методом скрутки?

Категорически запрещено. Прямой контакт алюминия и меди, особенно через нестабильную скрутку, неминуемо приведет к переходному сопротивлению, перегреву, окислению и, в конечном итоге, к обрыву цепи или пожару. Для такого соединения необходимо использовать только утвержденные методы: биметаллические гильзы, опрессовку через переходную шайбу или клеммные колодки с антиоксидантной пастой и стальными пружинящими элементами.

3. Как правильно выбрать между кабелем АВВГ и АПвВГ?

Выбор зависит от условий эксплуатации и экономических расчетов. Кабель АПвВГ с изоляцией из сшитого полиэтилена имеет более высокую (на 15-25%) допустимую токовую нагрузку и температуру длительной эксплуатации (+90°C против +70°C). Он более стоек к токам короткого замыкания и тепловому удару. Его применение оправдано в нагруженных магистралях, в условиях повышенной температуры окружающей среды или при необходимости минимизировать сечение. Кабель АВВГ с ПВХ изоляцией дешевле и полностью удовлетворяет требованиям большинства стандартных проектов при прокладке в нормальных условиях.

4. Что означает маркировка «нг(А)-LS» и где она обязательна?

Маркировка расшифровывается как «не распространяющий горение при категории А (по объему горючей нагрузки), с низким дымовыделением и газовыделением». Категория А означает испытание для наиболее тяжелых условий — групповую прокладку большого количества кабелей. Такие кабели обязательны к применению при групповой прокладке в зданиях и сооружениях с массовым пребыванием людей (торговые центры, вокзалы, метро, больницы), в детских учреждениях, культурно-развлекательных комплексах, а также на путях эвакуации согласно требованиям Федерального закона № 123-ФЗ (Технический регламент о требованиях пожарной безопасности) и сводов правил.

5. Как рассчитать потерю напряжения в алюминиевом кабеле и почему это важно?

Потеря напряжения (ΔU) рассчитывается по формуле: ΔU = √3 I L (Rcosφ + X*sinφ) / Uн, где I — ток нагрузки, L — длина линии, R и X — удельные активное и индуктивное сопротивления жилы, cosφ — коэффициент мощности, Uн — номинальное напряжение. Для алюминия удельное сопротивление R выше, чем у меди, поэтому при одинаковом сечении и длине потери в алюминиевом кабеле будут больше. Превышение допустимых потерь напряжения (обычно 5% от Uн) приводит к недопустимому снижению напряжения на нагрузке (например, на электродвигателях), что ухудшает их работу и может вывести из строя. Поэтому для протяженных линий с алюминиевыми кабелями часто требуется увеличение сечения не по току, а именно по условию потери напряжения.

6. Требуется ли заземление брони кабелей типа АВБбШв?

Да, броня кабеля в обязательном порядке должна быть заземлена с двух сторон. Это требование ПУЭ (п. 1.7.76, 2.3.72). Заземление брони обеспечивает электробезопасность при повреждении основной изоляции, отводя ток на землю, а также защищает от наведения опасных потенциалов. Для этого используются специальные бронезажимы, соединяющие стальные ленты с контуром заземления.