Кабели силовые алюминиевые на напряжение 1 кВ с пластмассовой изоляцией: конструкция, стандарты, применение

Силовые кабели с алюминиевыми жилами на напряжение до 1 кВ с изоляцией и оболочкой из полимерных материалов составляют основу распределительных сетей низкого напряжения. Их массовое применение обусловлено оптимальным соотношением стоимости, эксплуатационных характеристик и простоты монтажа. Данная статья детально рассматривает конструктивные особенности, нормативную базу, области применения и ключевые аспекты выбора и монтажа данной кабельной продукции.

Конструкция и материалы

Конструкция кабеля является многослойной, каждый элемент выполняет строго определенную функцию. Основные компоненты включают:

• Токопроводящая жила: Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий, твердый, для кабелей) по ГОСТ 22483. Жилы могут быть однопроволочными (секторной или круглой формы) для сечений примерно до 240 мм² и многопроволочными (круглыми) для больших сечений и повышенной гибкости. Алюминий выбран как материал с высокой электропроводностью (около 61% от проводимости меди), малой плотностью и существенно более низкой стоимостью.
• Изоляция: Выполняется из термопластичного поливинилхлорида (ПВХ) или сшитого полиэтилена (СПЭ). ПВХ-пластикат (изоляция марок ВВ) обладает хорошими электроизоляционными свойствами, негорючестью, стойкостью к агрессивным средам. Изоляция из сшитого полиэтилена (марка ПвВ) имеет более высокую допустимую температуру длительной эксплуатации (90°C против 70°C у ПВХ), лучшую стойкость к тепловым перегрузкам и токам короткого замыкания, меньшие диэлектрические потери.
• Поясная изоляция: В многожильных кабелях поверх скрученных изолированных жил накладывается обмотка из ПВХ-ленты или полимерной пленки для придания кабелю правильной круглой формы и дополнительной механической стабильности.
• Оболочка: Защитный внешний слой из ПВХ-пластиката (марки В) или полиэтилена. Оболочка предохраняет изоляцию жил от механических повреждений, влаги, химических веществ и солнечного излучения. Для кабелей, не распространяющих горение, используются специальные композиции ПВХ с пониженным содержанием горючих компонентов (марки «нг»).
• Заполнение: Пространство между скрученными жилами в многожильных кабелях может заполняться жгутом из невулканизированной резиновой смеси или ПВХ-пластикатом для придания кабелю круглой формы и повышения его механической и влагостойкости.

Классификация и маркировка

Кабели классифицируются по нескольким ключевым признакам, что отражено в их буквенно-цифровой маркировке по ГОСТ 31996-2012 и последующим изменениям.

Пример расшифровки марки АВВГ-ХЛ 1х240/35-1:

• А – материал жилы (алюминий).
• В – материал изоляции (ПВХ).
• В – материал оболочки (ПВХ).
• Г – отсутствие защитных покровов («голый»).
• ХЛ – климатическое исполнение (холодостойкий, для эксплуатации до -60°C).
• 1х240/35 – количество и сечение основных жил (1 шт., 240 мм²) и сечение нулевой жилы (35 мм², если есть).
• 1 – класс напряжения (1 кВ).

Основные марки кабелей:

• АВВГ: Базовый кабель с ПВХ изоляцией и оболочкой. Применяется для стационарной прокладки в сухих и влажных помещениях, каналах, тоннелях, при отсутствии значительных механических воздействий.
• АПвВГ: Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена и ПВХ оболочкой. Обладает повышенной термостойкостью и стойкостью к токам КЗ.
• АВВГнг(А)-LS: Кабель с пониженной пожарной опасностью. Не распространяет горение при групповой прокладке (категория «нг(А)»), с низким дымовыделением и газовыделением («LS» – Low Smoke). Обязателен для прокладки в общественных зданиях, метро, электростанциях.
• АВБбШв: Кабель с броней из двух стальных оцинкованных лент и ПВХ шлангом поверх брони. Предназначен для прокладки в земле (траншеях) при наличии риска механических повреждений, в том числе от грунтовых смещений.
• АПвБбШв: Аналог АВБбШв, но с изоляцией из сшитого полиэтилена.

Основные технические характеристики

Эксплуатационные параметры кабелей регламентируются ГОСТ 31996-2012, ТУ 16.К71-310-2001 и другими отраслевыми стандартами.

Таблица 1. Допустимые длительные токовые нагрузки для кабелей с ПВХ изоляцией (АВВГ) при прокладке в земле (одножильные, температура земли +15°C) и в воздухе (многожильные)

Номинальное сечение жилы, мм²	Длительно допустимый ток, А (в земле)	Длительно допустимый ток, А (в воздухе)
16	85	75
25	115	100
50	180	155
120	300	250
240	435	365

Примечание: Токовые нагрузки для кабелей с изоляцией из СПЭ (АПвВГ) на 10-15% выше при одинаковом сечении из-за более высокой рабочей температуры.

Таблица 2. Классификация кабелей по условиям пожарной безопасности (по ГОСТ 31565-2012)

Показатель	Обычное исполнение (АВВГ)	Исполнение «нг(A)-LS»
Распространение горения при одиночной/групповой прокладке	Не распространяет при одиночной	Не распространяет при групповой (категория A)
Кислородный индекс, %	> 20	> 30
Коррозийная активность дыма (pH, проводимость)	Не нормируется	pH ≥ 4,3; проводимость ≤ 100 мкСм/мм
Дымообразование	Высокое	Пониженное (коэффициент светопропускания > 60%)

Области применения и особенности прокладки

Кабели АВВГ и их модификации применяются для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 0,66/1 кВ частотой 50 Гц.

• Внутренняя прокладка: В производственных цехах, административных зданиях, жилых комплексах по кабельным лоткам, коробам, в штробах под штукатуркой. Для групповой прокладки обязательны кабели с индексом «нг-LS» или «нг-HF».
• Наружная прокладка: По фасадам зданий, на эстакадах, в кабельных коллекторах. Требуется защита от прямого солнечного излучения (использование кабелей с УФ-стабилизированной оболочкой или прокладка в трубах/коробах).
• Прокладка в земле (траншеях): Допускается только для кабелей в броне (АВБбШв, АПвБбШв). Небронированные кабели (АВВГ) могут прокладываться в земле только при условии защиты их жесткими полиэтиленовыми или асбестоцементными трубами на всем протяжении. Глубина прокладки — не менее 0,7 м от планировочной отметки. Обязательна подушка и засыпка слоем песка, защита сигнальной лентой или кирпичом.

Сравнение с кабелями с медными жилами

Выбор между алюминием и медью основывается на технико-экономическом расчете.

• Преимущества алюминиевых кабелей: Значительно меньшая стоимость (в 2-3 раза); меньший вес (плотность алюминия 2,7 г/см³ против 8,9 г/см³ у меди), что облегчает транспортировку и монтаж; стойкость к коррозии за счет быстрого образования оксидной пленки.
• Недостатки алюминиевых кабелей: Меньшая электропроводность, требующая увеличения сечения на одну ступень для обеспечения той же токовой нагрузки; склонность к ползучести (холодной деформации под давлением), требующая применения специальных концевых наконечников с индикатором контроля обжатия и периодической подтяжки винтовых соединений; более высокая хрупкость при многократных изгибах.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Можно ли соединять алюминиевые жилы кабеля напрямую с медными шинами или выводами оборудования?

Нет, прямое соединение недопустимо из-за гальванической коррозии. В месте контакта алюминия и меди в присутствии влаги образуется гальваническая пара, приводящая к интенсивному окислению алюминия, увеличению переходного сопротивления, перегреву и разрушению соединения. Для соединения необходимо использовать биметаллические (алюмомедные) наконечники, шайбы или переходные пластины, либо применять клеммные колодки с антикоррозийной пастой.

2. Как правильно выбрать сечение алюминиевого кабеля на 1 кВ?

Выбор сечения производится по трем основным критериям в следующем порядке: 1) По допустимому длительному току нагрузки (с учетом поправочных коэффициентов на способ прокладки, температуру окружающей среды и количество кабелей в пучке). 2) По потере напряжения (для протяженных линий, чтобы напряжение у потребителя оставалось в допустимых пределах). 3) По термической стойкости к токам короткого замыкания (проверка, что кабель не разрушится за время срабатывания защиты при КЗ). Окончательный выбор должен быть сделан на основе расчета в соответствии с ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок), гл. 1.3.

3. В чем принципиальная разница между изоляцией из ПВХ и сшитого полиэтилена (СПЭ) для кабелей на 1 кВ?

ПВХ-изоляция является термопластичной: при нагреве размягчается, а при охлаждении снова затвердевает. СПЭ-изоляция получается путем «сшивки» молекул полиэтилена в трехмерную сетку, что придает материалу свойства термореактивного полимера: он не плавится и не течет при перегрузках, сохраняя форму и изоляционные свойства. Это дает преимущества в допустимой рабочей температуре (90°C против 70°C), стойкости к токам КЗ (250°C против 160°C) и долговечности.

4. Обязательно ли использовать кабели с индексом «нг-LS» в промышленном цеху?

Да, если прокладка является групповой (более одного силового кабеля в пучке, коробе, на лотке). Требование обусловлено необходимостью ограничения распространения пожара и обеспечения возможности эвакуации людей за счет низкого дымо- и газовыделения. При одиночной прокладке на изолирующих опорах допускается применение обычного кабеля АВВГ, если иное не оговорено проектом или внутренними правилами объекта.

5. Какой срок службы у алюминиевого кабеля АВВГ и от чего он зависит?

Номинальный срок службы, заявленный в ГОСТ 31996-2012, составляет 30 лет. Фактический срок эксплуатации напрямую зависит от условий: температуры окружающей среды и перегрузок по току, наличия вибраций, агрессивности среды (химические пары, УФ-излучение), качества монтажа (особенно соединений и концевых заделок). Наиболее частой причиной преждевременного выхода из строя является перегрев из-за плохого контакта или длительной работы в режиме перегрузки.

Заключение

Алюминиевые силовые кабели на 1 кВ с пластмассовой изоляцией представляют собой экономически эффективное и технически обоснованное решение для создания распределительных сетей низкого напряжения. Широкий ассортимент марок (от базового АВВГ до бронированных и огнестойких модификаций) позволяет подобрать кабель для любых условий прокладки и эксплуатации. Ключом к надежной и долговечной работе является правильный выбор сечения и марки кабеля в соответствии с ПУЭ, а также строгое соблюдение технологий монтажа, особенно соединений и концевых заделок, с учетом специфических свойств алюминия как проводникового материала.