Кабели алюминиевые для уличной прокладки
Кабели алюминиевые для уличной прокладки: конструкция, типы, нормы и особенности монтажа
Алюминиевые кабели для прокладки на открытом воздухе представляют собой специализированный класс кабельно-проводниковой продукции, предназначенный для передачи и распределения электроэнергии в условиях воздействия атмосферных факторов. Их применение регламентировано ПУЭ (Правила устройства электроустановок) и актуальными ГОСТами. Конструкция таких кабелей обеспечивает защиту от ультрафиолетового излучения, перепадов температур, осадков, механических воздействий и других внешних угроз.
Конструктивные особенности и материалы
Конструкция уличного алюминиевого кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию.
- Токопроводящая жила: Изготавливается из алюминия марок АВ, АВЕ, АВЕФ (по ГОСТ 22483). Для сечений от 16 мм² и выше жила, как правило, секторной или сегментной формы, что позволяет оптимизировать диаметр кабеля. Жилы могут быть однопроволочными (для фиксированного монтажа) или многопроволочными (для условий вибрации и подвижных подвесов).
- Изоляция жил: Выполняется из светостабилизированного сшитого полиэтилена (СПЭ/XLPE) или поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката. Для уличной прокладки СПЭ предпочтительнее из-за более высокого температурного диапазона (длительно до +90°C), стойкости к солнечному свету и лучших диэлектрических свойств.
- Поясная изоляция и заполнитель: В многожильных кабелях поверх изолированных жил может накладываться поясная изоляция из того же материала или ПЭТ-ленты. Межжильное пространство заполняется резиновой смесью или тем же материалом, что и оболочка, для придания кабелю круглой формы и дополнительной герметизации.
- Экран (для кабелей на напряжение от 6 кВ): Выполняется из электропроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты, поверх которого накладывается медная или алюминиевая оплетка для выравнивания электрического поля и защиты от внешних наводок.
- Броня (при необходимости): Для защиты от механических повреждений (грызуны, камни, случайные удары) применяется броня из двух оцинкованных стальных лент (тип Б) или круглых оцинкованных проволок (тип К). Броня обязательно должна иметь антикоррозийное покрытие.
- Наружная оболочка: Ключевой элемент для уличной прокладки. Изготавливается из полиэтилена (ПЭ) высокой плотности (HDPE) или светостабилизированного ПВХ. ПЭ-оболочка (маркировка «Шв» или «Шп») обладает выдающейся стойкостью к УФ-излучению, влаге (гидрофобность) и агрессивным средам. Цвет оболочки, как правило, черный.
- ПУЭ, изд. 7, гл. 2.3 (Кабельные линии напряжением до 220 кВ): Определяет допустимые способы прокладки, расстояния между кабелями, глубину заложения в траншеях (не менее 0.7 м для линий до 20 кВ), требования к пересечениям с коммуникациями, устройству защитных плит и сигнальных лент.
- ПУЭ, гл. 2.4 (Воздушные линии электропередачи напряжением до 1 кВ): Регламентирует применение СИП: габариты над землей, расстояния до зданий, типы опор и арматуры для монтажа.
- ГОСТ 31996-2012: Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66, 1 и 3 кВ. Основной стандарт для кабелей марок АВВГ, АВБбШв и их модификаций.
- ГОСТ Р 52373-2005 (МЭК 62067:2001): Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 110-500 кВ. Определяет требования к кабелям высокого и среднего напряжения с изоляцией из СПЭ.
- ГОСТ Р 50462-2009 (МЭК 60446:2007): Устанавливает цветовую и буквенную маркировку жил.
- По допустимому длительному току нагрузки: Основной критерий. Используются таблицы ПУЭ (Приложение 1.3.2-1.3.13) с учетом способа прокладки (в земле, на воздухе), количества работающих кабелей в пучке и температуры окружающей среды. Для уличной прокладки вводятся понижающие коэффициенты при температуре воздуха выше +25°С или грунта выше +15°С.
- По потере напряжения: Особенно критично для длинных линий 0.4 кВ. Падение напряжения не должно превышать 5% для линий освещения и 10% для силовых линий от точки питания до самого удаленного электроприемника.
- По термической стойкости к токам короткого замыкания (КЗ): Проверка, что кабель выдержит ток КЗ за время его отключения защитой без недопустимого нагрева.
- По экономической плотности тока: Для промышленных объектов при выборе сечений жил на напряжение выше 1 кВ и при продолжительности использования максимума нагрузки более 5000 часов в год.
- Экономичность: Стоимость алюминиевого кабеля существенно ниже медного при сопоставимых сечениях по току.
- Меньший вес: Облегчает транспортировку и монтаж, особенно на длинных трассах и при воздушной прокладке.
- Стойкость к коррозии: Алюминий естественным образом образует на поверхности оксидную пленку, защищающую от дальнейшего окисления. При правильном выборе оболочки и брони эта стойкость многократно возрастает.
- Оптимальность для ВЛ: СИП на основе алюминиевого сплава – безальтернативное решение для современных воздушных линий.
- Меньшая проводимость: Для передачи одинаковой мощности по сравнению с медью требуется большее сечение (примерно на 60%).
- Хрупкость и ползучесть: Алюминий более хрупок и подвержен остаточной деформации при перетяжке. Требует применения специальных наконечников с индикатором контроля обжатия и правильного выбора усилия затяжки в контактных соединениях.
- Гальваническая пара с медью: Прямое соединение алюминия с медью недопустимо. Необходимо использовать биметаллические (алюмомедные) гильзы или клеммные колодки с антикоррозийной пастой.
- Ограничения ПУЭ: Согласно ПУЭ 7.1.34, в зданиях и сооружениях следует применять кабели и провода с медными жилами. Алюминиевые жилы сечением от 16 мм² допускаются к применению в зданиях, за исключением ряда объектов (здания со значительной посещаемостью, медицинские учреждения и т.д.). Для уличных сетей это ограничение не действует.
Основные типы кабелей и области их применения
Выбор конкретной марки кабеля зависит от напряжения сети, способа прокладки и требований к механической защите.
| Марка кабеля | Напряжение, кВ | Краткое описание | Типичная область применения |
|---|---|---|---|
| АВВГ | 0.66; 1 | Алюминий, ПВХ изоляция жил, ПВХ оболочка. Для прокладки в кабельных каналах, лотках, по стенам под навесом. Не рекомендуется для открытого солнца без защиты. | Ввод в здание, разводка по фасадам под козырьками. |
| АВБбШв | 0.66; 1 | Алюминий, ПВХ изоляция, броня из двух стальных лент, ПЭ оболочка. Защита от механических повреждений и УФ-излучения. | Прокладка в земле (траншеях), по эстакадам, в туннелях, по ограждениям. |
| АВВГ-ХЛ | 0.66; 1 | Исполнение для холодного климата (до -60°С). Морозостойкие ПВХ пластикаты. | Прокладка в северных регионах, на открытом воздухе. |
| СИП-1, СИП-2, СИП-3 | 0.22/0.38; 10; 20; 35 | Самонесущий изолированный провод. Жилы из алюминиевого сплава, изоляция из светостабилизированного полиэтилена. Несущая жила может быть изолированной или нулевой. | Воздушные линии электропередачи (ВЛ), ответвления от ВЛ к вводам в здания. |
| АПвБбШп | 6; 10; 35 | Алюминий, изоляция из сшитого полиэтилена, броня из стальных лент, наружная ПЭ оболочка. | Магистральные и распределительные сети 6-35 кВ, прокладка в земле и по воздуху. |
| ААБл, ААШв | 6; 10 | С бумажной пропитанной изоляцией, алюминиевая оболочка, броня, защитный шланг. Классическое решение для сетей среднего напряжения. | Распределительные сети, требует особых условий монтажа (ограничение по разности уровней). |
Нормативная база и требования ПУЭ
Прокладка алюминиевых кабелей на улице строго регламентирована. Основные положения:
Способы уличной прокладки и монтажные особенности
1. Прокладка в земле (траншее)
Наиболее распространенный способ для распределительных сетей 0.4-10 кВ. Используются бронированные кабели (АВБбШв, АПвБбШп). Требуется подготовка траншеи с песчаной подушкой (не менее 100 мм). Кабель укладывается «змейкой» без натяжения. Сверху засыпается слоем песка (100 мм), затем укладывается сигнальная лента или кирпич/защитная плита, после чего производится обратная засыпка грунтом. Необходимо соблюдать расстояния от фундаментов зданий (не менее 0.6 м) и параллельных коммуникаций.
2. Воздушная прокладка на тросах (струнах) и по фасадам
Применяется для подвода к зданиям, между сооружениями. Используются кабели с небронированной, но стойкой к УФ оболочкой (АВВГ, но предпочтительнее АВВГ-ХЛ или специальные марки). Кабель крепится к стальному оцинкованному тросу с помощью специальных зажимов и бандажей. Важно обеспечить провисание для компенсации температурных деформаций. При прокладке по фасадам из горючих материалов требуется применение кабелей в исполнении «нг» (не распространяющие горение) или прокладка в металлических трубах/коробах.
3. Использование СИП (самонесущих изолированных проводов)
Специализированная технология для ВЛ. СИП монтируется на опоры с помощью специальной арматуры (анкерные и поддерживающие зажимы, кронштейны для крепления к стенам). Не требует несущего троса. Монтаж должен производиться с соблюдением температурных условий (избегать монтажа при температуре ниже -20°С без предварительного вылеживания). Натяжение регулируется динамометром согласно таблицам монтажных усилий.
4. Прокладка в кабельных каналах, лотках, гофротрубах
Применяется на территории предприятий, в инженерных коридорах. Обеспечивает защиту от прямого солнечного света и механических воздействий, а также удобство обслуживания. Кабельные лотки должны быть выполнены из материалов, стойких к коррозии (оцинкованная сталь, пластик). Необходимо соблюдать требования по заполнению лотков (обычно не более 40-50% сечения).
Расчет сечения и выбор кабеля
Выбор сечения алюминиевого кабеля для уличной прокладки производится по следующим критериям:
| Сечение жилы, мм² | Допустимый длительный ток, А (для кабелей с изоляцией из СПЭ) | Примерная мощность трехфазной нагрузки при 380 В, кВт (cos φ=0.9) |
|---|---|---|
| 16 | 90 | 53 |
| 25 | 115 | 68 |
| 50 | 170 | 101 |
| 120 | 280 | 166 |
| 240 | 400 | 237 |
Преимущества и недостатки алюминиевых кабелей для уличного применения
Преимущества:
Недостатки и ограничения:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Можно ли использовать обычный кабель АВВГ для постоянной прокладки по улице под солнцем?
Не рекомендуется. Стандартная ПВХ оболочка АВВГ подвержена деструкции под воздействием ультрафиолетового излучения: теряет эластичность, трескается, что приводит к снижению изоляционных свойств и выходу кабеля из строя. Для открытой прокладки на солнце следует выбирать кабели с оболочкой из светостабилизированного полиэтилена (Шв, Шп) или специальные марки с УФ-стойким ПВХ.
2. Как правильно соединять алюминиевые кабели на улице?
Соединение должно быть герметичным, коррозионностойким и механически прочным. Для этого применяют:
Соединительные муфты: Для кабелей до 1 кВ – чугунные или пластиковые, для среднего напряжения – эпоксидные или термоусаживаемые. Внутри муфты жилы соединяются с помощью опрессовки биметаллическими гильзами или болтовыми соединителями с переходными пластинами. Место соединения тщательно герметизируется.
Для СИП: Используются специальные прокалывающие зажимы или герметичные соединители, не требующие зачистки изоляции.
3. Нужно ли заземлять броню кабеля при уличной прокладке?
Да, обязательно. Броня и металлические экраны силовых кабелей должны быть заземлены с двух сторон (согласно ПУЭ 2.3.71-2.3.75). Это обеспечивает безопасность при повреждении изоляции, отводит токи КЗ и защищает от наведенного потенциала. Заземление выполняется медным проводником, присоединяемым к броне через заземляющий зажим.
4. Каков реальный срок службы алюминиевого кабеля на улице?
Номинальный срок службы современных кабелей с изоляцией из СПЭ и ПЭ оболочкой составляет 30-40 лет. Фактический срок зависит от условий эксплуатации: механических нагрузок, температурных циклов, коррозионной активности среды, качества монтажа и соединений. Кабели с бумажной изоляцией (ААБл) имеют срок службы около 30 лет, но требуют контроля состояния пропитки.
5. Что лучше для воздушного ввода в дом: СИП или кабель АВБбШв на тросе?
Оба варианта допустимы, но имеют различия:
СИП: Специализированное решение. Не требует отдельного несущего троса, более устойчив к атмосферным воздействиям, монтаж быстрее с использованием стандартной арматуры. Однако для ввода в дом требуется переход на кабель ВВГнг (медь) через герметичный проходной кронштейн.
АВБбШв на тросе: Классическое решение. Требует отдельного натяжения стального троса и крепления к нему кабеля. Броня обеспечивает дополнительную защиту. Может быть экономически выгоднее на коротких участках.
Выбор часто зависит от местных требований сетевых компаний и наличия арматуры.
6. Как учитывать климатические условия при выборе кабеля?
Необходимо обращать внимание на климатическое исполнение кабеля по ГОСТ 15150:
УХЛ или У – для умеренного и холодного макроклимата (стандарт).
ХЛ – для холодного климата (до -60°С). Используются морозостойкие пластикаты (маркировка «-ХЛ» в наименовании, например, АВВГ-ХЛ).
Для районов с повышенной солнечной радиацией обязательно указание об УФ-стойкости оболочки. Для прокладки в грунте с высокой коррозионной активностью требуется броня с усиленным оцинкованным покрытием.