Кабели алюминиевые бронированные с бумажной изоляцией
Кабели алюминиевые бронированные с бумажной изоляцией: конструкция, применение и технические аспекты
Кабели с алюминиевыми жилами, бумажной пропитанной изоляцией и броней представляют собой классическое и проверенное временем решение для передачи и распределения электрической энергии в сетях среднего и высокого напряжения. Несмотря на появление полимерных изоляционных материалов, данные кабели сохраняют свою актуальность в ряде ответственных применений благодаря ряду уникальных эксплуатационных характеристик.
Конструктивные элементы кабеля
Конструкция бронированного кабеля с бумажной изоляцией является многослойной и строго регламентированной. Каждый слой выполняет конкретную функцию, обеспечивая долговечность и надежность.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия марок АА, ААМ, ААШв и др., соответствующего требованиям ГОСТ 22483. Жилы могут быть однопроволочными (секторной или круглой формы) для сечений до 240 мм² включительно и многопроволочными (секторными) для больших сечений. Использование алюминия, как более легкого и экономичного материала по сравнению с медью, позволяет снизить вес и стоимость кабельной линии.
2. Фазная изоляция
Выполняется из кабельной бумаги (крепированной или гладкой) толщиной от 80 до 320 мкм, наложенной по спирали в несколько слоев (обычно от 6 до 14 и более, в зависимости от напряжения). Бумажная лента пропитывается вязким маслоканифольным или синтетическим составом. После наложения изоляции и герметизации оболочки производится пропитка всей изоляционной массы под вакуумом и давлением. Это обеспечивает высокую электрическую прочность и стабильность диэлектрических параметров.
3. Поясная изоляция
Накладывается поверх скрученных изолированных жил. Выполняется из тех же бумажных лент, что и фазная изоляция, но с меньшим числом слоев. Ее функция – выравнивание электрического поля и дополнительная механическая защита.
4. Экран (металлическая оболочка)
Обязательный элемент для кабелей на напряжение 6 кВ и выше. Изготавливается обычно из алюминия (гофрированный или гладкий) или свинца (сплав ССу). Функции: защита от проникновения влаги, создание равномерного радиального электрического поля вокруг жилы (экранирование), обеспечение пути для тока утечки и тока короткого замыкания. Алюминиевая оболочка легче и прочнее свинцовой.
5. Защитные покровы и броня
Включают в себя следующие слои:
- Подушка под броню: Битумный состав, наложенный на два слоя кабельной бумаги или крепированной полимерной ленты, иногда с добавлением стеклопряжи. Защищает металлическую оболочку от коррозии и механических повреждений от бронелент.
- Броня: Выполняется из стальных оцинкованных лент (две ленты, наложенные с зазором) или, реже, из стальных оцинкованных проволок. Назначение – защита кабеля от механических воздействий (растягивающие усилия, удары, грызуны).
- Наружный покров: Волокнистый материал (пропитанная кабельная пряжа, стеклопряжа) или полимерная оболочка (шланг из поливинилхлоридного пластиката). Защищает броню от коррозии.
- А – алюминиевая жила (в начале обозначения).
- А – алюминиевая оболочка (в середине/конце обозначения).
- С – свинцовая оболочка.
- Б – броня из двух стальных лент.
- К – броня из круглых стальных оцинкованных проволок.
- Шв – наружный защитный шланг (защитный покров) из поливинилхлорида.
- Шп – наружный защитный шланг из полиэтилена.
- 2г – дополнительная герметизация алюминиевой оболочки водоблокирующими лентами.
- ААБл – кабель с алюминиевой жилой, алюминиевой оболочкой, бронепокровом из стальных лент и наружным покровом из битума, стеклопряжи и мела.
- ААШв – кабель с алюминиевой жилой, алюминиевой оболочкой, бронепокровом из стальных лент и защитным шлангом из ПВХ.
- АСБ – кабель с алюминиевой жилой, свинцовой оболочкой и бронепокровом из стальных лент.
- Магистральные линии в сетях электроснабжения городов и промышленных предприятий.
- Вводы на территории трансформаторных подстанций и распределительных устройств.
- Прокладка в земле (траншеях) при наличии блуждающих токов невысокой интенсивности, в грунтах любой коррозионной активности (при соответствующем выборе наружного покрова).
- Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, по эстакадам.
- Прокладка в помещениях и тоннелях с повышенной пожарной опасностью требует дополнительных мер из-за горючести бумажной изоляции и пропиточного состава.
- Высокая электрическая прочность и надежность при правильной эксплуатации, проверенная многолетней практикой.
- Отличная теплостойкость и термостабильность: бумажная изоляция хорошо выдерживает кратковременные перегрузки и токи КЗ.
- Высокая стойкость к частичным разрядам по сравнению с ранними полимерными материалами.
- Относительно низкая стоимость по сравнению с медными аналогами и кабелями на напряжение свыше 110 кВ.
- Длительный срок службы – до 40-50 лет и более.
- Гигроскопичность изоляции: При повреждении металлической оболочки бумага быстро впитывает влагу, что приводит к резкому снижению электрической прочности и выходу кабеля из строя.
- Сложность монтажа: Большой вес, жесткость, необходимость специальной разделки концов с применением концевых муфт для герметизации.
- Пожароопасность: Бумажная изоляция и пропиточный состав горючи. При внутренних повреждениях возможны возгорания, трудно поддающиеся тушению.
- Ограничения по трассе: Проблемы с прокладкой на вертикальных участках без специальной пропитки.
- Необходимость в специальном оборудовании для монтажа муфт и контроля изоляции.
- Прокладка: Должна осуществляться с соблюдением минимально допустимых радиусов изгиба (указаны в ГОСТ). Запрещается прокладка при температуре ниже -0°C без предварительного подогрева.
- Соединение и оконцевание: Обязательно использование специальных соединительных и концевых муфт. При разделке кабеля необходимо предотвратить увлажнение и загрязнение изоляции. Концевые муфты (например, типа КНЭ, КНБ) обеспечивают плавное выравнивание электрического поля и герметизацию торца изоляции.
- Испытания: После монтажа кабельная линия подвергается высоковольтным испытаниям постоянным током (например, для кабеля 10 кВ – напряжением 50 кВ в течение 10 минут) для выявления возможных дефектов.
- Мониторинг в эксплуатации: Рекомендуется регулярное измерение сопротивления изоляции, тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) и проведение анализа масла (пропиточного состава) для оценки состояния изоляции.
Классификация и маркировка
Маркировка кабелей осуществляется в соответствии с ГОСТ 18410-73 и более поздними стандартами. Основные буквенные обозначения:
Примеры марок:
Область применения и условия эксплуатации
Кабели данного типа предназначены для стационарной прокладки в электрических сетях на номинальное переменное напряжение 1, 6, 10, 20, 35 кВ частотой 50 Гц.
Типичные сферы применения:
Ограничения: Не рекомендуется для прокладки по вертикальным и наклонным трассам с большим перепадом уровней из-за возможного стекания пропиточного состава. Для таких случаев существуют кабели с нестекающей пропиткой (обозначение «Ц» в маркировке) или с использованием синтетических загущенных пропиток.
Сравнительные технические характеристики
Ключевые параметры регламентируются ГОСТ 18410-73, ТУ 16.К71-335-2004 и другими нормативными документами.
| Сечение жилы, мм² | Одножильные кабели, А | Трехжильные кабели, А |
|---|---|---|
| 50 | 165 | 145 |
| 70 | 200 | 180 |
| 95 | 240 | 215 |
| 120 | 275 | 250 |
| 150 | 315 | 290 |
| 185 | 360 | 330 |
| 240 | 425 | 390 |
| Параметр | Бумажно-масляная изоляция | Сшитый полиэтилен (XLPE) |
|---|---|---|
| Макс. рабочая температура жилы, °C | 70-80 (длит.) | 90 (длит.) |
| Допустимая температура при КЗ, °C | 200-250 | 250 |
| Диэлектрическая проницаемость | 3.5-4.0 | 2.3 |
| tg δ (тангенс угла диэлектрических потерь) | Выше, зависит от температуры и влажности | Низкий, стабильный |
| Чувствительность к влаге | Высокая, требуется герметичная оболочка | Низкая |
| Стойкость к тепловым перегрузкам | Хорошая | Очень хорошая |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15-25 наружных диаметров | 10-20 наружных диаметров |
Преимущества и недостатки
Преимущества:
Недостатки:
Особенности монтажа и эксплуатации
Монтаж кабелей с бумажной изоляцией требует высокой квалификации персонала. Ключевые этапы:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Вопрос 1: В чем принципиальная разница между кабелями марок ААШв и ААБл?
Основное отличие – в материале наружного защитного покрова. ААШв имеет шланг из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ), который обеспечивает лучшую механическую и химическую защиту брони, не требует дополнительной покровной ленты при прокладке в агрессивных грунтах. ААБл имеет традиционный покров из битума, двух слоев кабельной бумаги или крепированной ленты, пропитанной битумом, и обмотки из стеклопряжи или меловой крошки. Кабель ААБл, как правило, дешевле, но ААШв более технологичен и долговечен в условиях высокой коррозионной активности.
Вопрос 2: Можно ли прокладывать кабель ААБл в воде?
Нет, стандартные кабели марок ААБл, ААШв не предназначены для прокладки непосредственно в воде. Хотя броня и алюминиевая оболочка обеспечивают механическую защиту и герметичность, длительное воздействие воды под давлением может привести к проникновению влаги через микротрещины или повреждения в наружном покрове и последующей коррозии брони. Для прокладки в водных преградах существуют специальные кабели с усиленной свинцовой оболочкой и дополнительной защитой.
Вопрос 3: Почему для соединения таких кабелей нельзя использовать обычные гильзы и термоусадку, как для кабелей с ПВХ/XLPE изоляцией?
Бумажно-масляная изоляция не является монолитной и требует абсолютной герметизации от окружающей среды. Простая обжимная гильза не обеспечит герметизацию торцов изоляции жил. Концевые и соединительные муфты для бумажных кабелей представляют собой сложные конструкции, включающие корпус, изоляционные колпачки или рукава, заполняемые специальным заливочным компаундом или маслом, что исключает контакт бумажной изоляции с воздухом и влагой.
Вопрос 4: Каков реальный срок службы такого кабеля и от чего он зависит?
Номинальный срок службы составляет 30 лет. Фактический срок может превышать 50 лет при соблюдении условий: правильный выбор кабеля по условиям прокладки, качественный монтаж с применением рекомендованных муфт, отсутствие перегрузок в эксплуатации, стабильность электрических параметров (отсутствие роста tg δ). Основные причины преждевременного старения: увлажнение изоляции из-за повреждения оболочки, тепловые перегрузки, вибрационные воздействия, коррозия брони и оболочки.
Вопрос 5: Вытеснены ли эти кабели современными аналогами с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ)?
Не полностью. В сегменте среднего напряжения (6-35 кВ) кабели с изоляцией из СПЭ (например, ПвП, ПвВ) действительно занимают доминирующую позицию для новых проектов из-за простоты монтажа и эксплуатации. Однако бумажно-масляные кабели остаются востребованными для реконструкции и ремонта существующих сетей, где требуется полная взаимозаменяемость, в специфических условиях (например, при высоких требованиях к стойкости к токам КЗ), а также в некоторых отраслях по традиции или по экономическим соображениям. На напряжениях 110 кВ и выше кабели с бумажной изоляцией все еще широко применяются.
Заключение
Алюминиевые бронированные кабели с бумажной пропитанной изоляцией представляют собой надежное, технически отработанное решение для сетей среднего и высокого напряжения. Их выбор оправдан при наличии квалифицированного персонала для монтажа и обслуживания, понимании специфики эксплуатации и в проектах, где важна экономическая составляющая или преемственность с существующей инфраструктурой. Несмотря на конкуренцию со стороны полимерных технологий, данный тип кабельной продукции сохраняет свою нишу в электроэнергетике, особенно в условиях, где критична проверенная долговременная надежность и стойкость к экстремальным тепловым воздействиям.