Кабели силовые алюминиевые на напряжение 35 кВ с бумажной пропитанной изоляцией: конструкция, применение и эксплуатация

Кабели силовые на напряжение 35 кВ с алюминиевыми жилами и бумажной пропитанной изоляцией (марки АСБ, АСБл, АСБ2л, АСБГ, АСБ2Г и их модификации) представляют собой классическое, проверенное временем решение для стационарной прокладки в электрических сетях среднего напряжения. Несмотря на появление полимерных аналогов (СПЭ, ПВХ), данные кабели сохраняют свою актуальность в ряде ответственных применений благодаря высокой электрической прочности, надежности и долговечности в определенных условиях эксплуатации.

Конструктивные элементы кабеля

Конструкция кабеля 35 кВ с бумажной изоляцией является многослойной и включает в себя несколько обязательных элементов, каждый из которых выполняет критически важную функцию.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марка А) круглой или секторной (сегментной) формы. Секторная форма позволяет оптимизировать использование пространства внутри кабеля, уменьшая его общий диаметр и вес. Жила может быть однопроволочной (для меньших сечений) или многопроволочной, скрученной из отдельных проволок. Основные стандартные сечения определяются ГОСТ 18410-73 и другими нормативными документами.

2. Фазная изоляция

Выполняется из бумажных лент, пропитанных вязким маслоканифольным или синтетическим составом. Бумага накладывается на жилу по спирали с перекрытием. Толщина и количество слоев бумаги строго нормированы в зависимости от номинального напряжения (35 кВ) и рассчитываются для обеспечения необходимого уровня электрической прочности. Пропитка предназначена для заполнения пор в бумаге, что предотвращает возникновение частичных разрядов и повышает диэлектрическую прочность.

3. Поясная изоляция

После наложения изоляции на каждую жилу, изолированные жилы скручиваются вместе. Поверх скрутки также накладываются общие слои бумажной изоляции – поясная изоляция. Она выравнивает электрическое поле в кабеле и является дополнительным барьером.

4. Заполнители и экран

Пространство между изолированными жилами заполняется жгутами из бумаги или кабельной пряжей для придания кабелю круглой формы и механической стабильности. Поверх поясной изоляции накладывается экран из электропроводящей бумаги или полупроводящей ленты. Его функция – симметризация электрического поля, отвод емкостных токов и предотвращение возникновения коронирования.

5. Герметичная оболочка

Является ключевым элементом, защищающим бумажную изоляцию от увлажнения. Изготавливается из свинца (марка С) или алюминия (марка А). Свинцовая оболочка (АСБ) обеспечивает гибкость и хорошую коррозионную стойкость в ряде сред. Алюминиевая оболочка (ААБ) обладает большей механической прочностью и исключает явление «свинцовой усталости», но требует специальных методов монтажа из-за меньшей гибкости.

6. Защитные покровы

Предназначены для защиты металлической оболочки от механических повреждений, химической агрессии и электрокоррозии. Конструкция покровов определяет буквенную марку кабеля:

• «Б» (Броня): Две стальные ленты, наложенные с перекрытием.
• «л» (Ленточная подушка): Под броней присутствует подушка из битума и слоев пластикатной ленты или крепированной бумаги, иногда с дополнительным битумным слоем.
• «2л»: Наличие двойной подушки (усиленная защита).
• «Г» (Голый): Отсутствие защитных покровов поверх металлической оболочки. Кабель АСБГ предназначен для прокладки в условиях, где исключены механические воздействия.
• Наружный покров: Защитный шланг из поливинилхлорида (ПВХ) или, в устаревших конструкциях, из волокнистых материалов с пропиткой (джут).

Маркировка и расшифровка марок

Марка кабеля формируется согласно ГОСТ 18410-73 и несет полную информацию о его конструкции.

• А – алюминиевая жила.
• С – свинцовая оболочка.
• Б – броня из стальных лент.
• л – под броней имеется подушка (лента).
• 2л – подушка усиленная (двойная).
• Г – голый (без защитных покровов).
• Шв – защитный шланг из ПВХ.
• Шп – защитный шланг из полиэтилена.

Пример: Кабель АСБ2л-35 – кабель с алюминиевой жилой, свинцовой оболочкой, с усиленной подушкой под броней из стальных лент, на напряжение 35 кВ.

Области применения и условия прокладки

Кабели АСБ на 35 кВ предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Прокладка допускается:

• В земле (траншеях) при условии отсутствия блуждающих токов и малой коррозионной активности грунта. Кабели с броней типа «Б» являются основными для такого способа.
• В кабельных каналах, туннелях, коллекторах, по эстакадам и в помещениях.
• В условиях повышенной влажности и даже при периодическом затоплении, благодаря герметичной металлической оболочке.

Важное ограничение: Прокладка по трассам с значительными перепадами уровней по высоте (более 15-25 м для кабелей с вязкой пропиткой) не рекомендуется из-за стекания пропиточного состава. Для таких трасс требуются кабели с нестекающей пропиткой или специальные муфты-ограничители.

Технические характеристики и параметры

Основные электрические параметры (на примере кабеля АСБ-35)

Номинальное сечение жилы, мм²	Максимально допустимый длительный ток нагрузки (в земле), А*	Сопротивление жилы при 20°C, Ом/км, не более	Емкость, мкФ/км	Индуктивность, мГн/км
50	165	0.641	0.28-0.33	0.4-0.5
95	230	0.337	0.32-0.38	0.35-0.45
150	285	0.213	0.36-0.42	0.3-0.4
240	355	0.133	0.40-0.46	0.25-0.35

• Значения ориентировочные, зависят от конкретных условий прокладки (температура грунта, удельное тепловое сопротивление, количество работающих кабелей в траншее).

Испытательные напряжения

• Переменное напряжение 50 Гц, продолжительность испытания – 10 мин: Для кабеля 35 кВ – 85 кВ.
• Импульсное напряжение испытательное (грозовой импульс 1,2/50 мкс): 170 кВ.

Особенности монтажа и эксплуатации

1. Транспортировка и хранение

Барабаны с кабелем должны храниться в закрытых помещениях или под навесом. Запрещено хранение на открытом солнце и в местах с прямым попаданием атмосферных осадков. При перекатке барабанов необходимо фиксировать наружный конец кабеля, чтобы избежать его раскручивания и повреждения.

2. Прокладка

Минимально допустимый радиус изгиба при прокладке составляет:

• Для кабелей с многопроволочными жилами в свинцовой оболочке – 25 наружных диаметров кабеля.
• Для кабелей с однопроволочными жилами или с алюминиевой оболочкой – 30 наружных диаметров кабеля.

Температура окружающего воздуха при прокладке без предварительного подогрева не должна быть ниже 0°C. При более низких температурах кабель необходимо подогревать в отапливаемом помещении или с помощью трансформаторов тока.

3. Концевые и соединительные муфты

Для кабелей с бумажной изоляцией применяются специальные муфты (концевые – КНС, соединительные – ПС), которые обеспечивают:

• Герметизацию торца кабеля для предотвращения истечения пропитки и увлажнения изоляции.
• Постепенное рассредоточение электрического поля с помощью изоляционных колпачков или намоток.
• Надежный электрический контакт и механическую прочность.

Монтаж муфт – ответственная операция, требующая высокой квалификации персонала и соблюдения абсолютной чистоты.

4. Эксплуатационный контроль

В процессе эксплуатации обязателен контроль:

• Сопротивления изоляции (мегаомметром на 2500 В).
• Тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ). Этот параметр является наиболее информативным показателем старения бумажной изоляции и ее увлажнения.
• Состояния защитных покровов и металлических оболочек на предмет коррозии.

Сравнительные преимущества и недостатки

Преимущества:

• Высокая электрическая прочность и надежность при правильной эксплуатации.
• Длительный срок службы (до 40-50 лет и более).
• Устойчивость к термическим перегрузкам благодаря высокой температуре пропитки (до 80°C для вязкой пропитки).
• Хорошая стойкость к прямому воздействию воды (при сохранности герметичной оболочки).
• Относительно низкая стоимость по сравнению с кабелями на напряжение 35 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ).

Недостатки:

• Трудоемкость монтажа, особенно установки муфт и концевых заделок.
• Ограничения по трассировке (перепады высот).
• Горючесть бумажной изоляции и пропиточного состава.
• Большие масса и радиус изгиба, что усложняет логистику и прокладку.
• Необходимость строгого контроля герметичности оболочки. Любое ее повреждение приводит к увлажнению изоляции и выходу кабеля из строя.
• Требовательность к квалификации обслуживающего персонала.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1: В чем принципиальная разница между кабелями АСБ и ААБ на 35 кВ?

Ответ: Основное отличие – материал герметичной оболочки. АСБ имеет свинцовую оболочку, ААБ – алюминиевую. Алюминиевая оболочка легче, прочнее на разрыв и не подвержена ползучести («свинцовой усталости»). Однако она менее гибкая и требует особой технологии монтажа (разделки, пайки). Свинцовая оболочка более гибкая и коррозионно-стойкая в некоторых средах, но тяжелее и склонна к механической усталости при вибрациях.

Вопрос 2: Можно ли проложить кабель АСБ-35 в кабельном канале вместе с кабелями 10 кВ или низкого напряжения?

Ответ: Да, можно, но с соблюдением требований ПУЭ (Глава 2.3). Кабели разных напряжений разрешается прокладывать вместе, при этом они должны быть разделены либо огнестойкими перегородками, либо расположены на разных полках лотков/этажерок с соблюдением расстояний. Кабель 35 кВ, как правило, имеет приоритет по размещению.

Вопрос 3: Что означает аббревиатура «МН» в маркировке старого кабеля, например, АСБ-35 МН?

Ответ: «МН» означает, что кабель имеет медные нелуженые жилы. Таким образом, АСБ-35 МН – это кабель со свинцовой оболочкой, броней, но с медной, а не алюминиевой жилой. В современной маркировке буква «М» в начале означала бы медную жилу (например, МСБ).

Вопрос 4: Как определить, что бумажная изоляция кабеля увлажнена, не вскрывая муфту?

Ответ: Основной косвенный метод – измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) и его зависимости от напряжения. Рост tg δ, особенно его резкое увеличение с повышением испытательного напряжения, является четким признаком увлажнения и старения изоляции. Также признаком может быть снижение сопротивления изоляции, измеренного мегаомметром.

Вопрос 5: Почему для ремонта кабеля с бумажной изоляцией требуется установка двух соединительных муфт, даже если повреждение точечное?

Ответ: При повреждении герметичной оболочки и изоляции в бумажно-масляную систему проникает воздух и влага. При ремонте поврежденный участок вырезается. Чтобы восстановить герметичность и целостность изоляционной системы на оставшихся частях кабеля, их концы необходимо заново загерметизировать. Это делается с помощью двух соединительных муфт, между которыми монтируется вставка нового кабеля. Каждая муфта обеспечивает герметичный переход от старой изоляции к новой.

Вопрос 6: Каков реальный срок службы кабеля АСБ-35, и от чего он больше всего зависит?

Ответ: Номинальный срок службы, заложенный в ГОСТ, составляет 30 лет. Фактически, при правильной прокладке, отсутствии перегрузок, повреждений оболочки и своевременном обслуживании, такие кабели могут работать 40-50 лет. Наибольшее влияние на сокращение срока службы оказывают: увлажнение изоляции из-за повреждения оболочки, длительные перегрузки по току, коррозия оболочки и брони, а также частые токи короткого замыкания.

Заключение

Кабели 35 кВ с алюминиевыми жилами и бумажной пропитанной изоляцией остаются важным элементом инфраструктуры сетей среднего напряжения, особенно при модернизации и ремонте существующих линий, построенных в XX веке. Их выбор сегодня оправдан в проектах с жесткими бюджетными ограничениями, при необходимости прокладки в условиях возможного затопления или при реконструкции трасс с уже существующей кабельной инфраструктурой аналогичного типа. Однако при проектировании новых ответственных объектов все чаще предпочтение отдается кабелям с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), которые лишены многих эксплуатационных ограничений, присущих бумажно-масляным системам. Решение о применении кабелей типа АСБ должно приниматься на основе комплексного технико-экономического анализа, учитывающего все особенности трассы, условия эксплуатации и стоимость жизненного цикла.