Кабели алюминиевые силовые 6 кВ с бумажной изоляцией: конструкция, применение и технические аспекты
Кабели силовые с бумажной пропитанной изоляцией на напряжение 6 кВ, с жилами из алюминия, представляют собой классическое и проверенное временем решение для стационарной прокладки в электрических сетях среднего напряжения. Несмотря на появление полимерных аналогов, они сохраняют свою актуальность в ряде ответственных применений благодаря уникальному сочетанию эксплуатационных характеристик. Данный тип кабеля регламентируется межгосударственным стандартом ГОСТ 18410-73 «Кабели силовые с бумажной изоляцией. Технические условия».
Конструкция кабеля
Конструкция кабеля 6 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 (марки АВЕ, АВ, АВТВ и др. по ГОСТ 22483-2012) в виде одной или нескольких проволок, скрученных в повив. Для кабелей на 6 кВ сечение жил начинается, как правило, от 10-16 мм² и может достигать 240-300 мм² и более. Алюминий выбран как материал, обеспечивающий значительную экономическую эффективность при удовлетворительных электротехнических свойствах.
2. Фазная изоляция
Выполняется из кабельной бумаги (крепированной, ленточной) высокой плотности и чистоты, которая в несколько слоев накладывается на жилу спиральной обмоткой. Толщина изоляции строго нормирована и для напряжения 6 кВ составляет, в зависимости от сечения, от 2.0 до 3.0 мм. После наложения бумажных лент изоляция подвергается глубокой вакуум-сушке и пропитке специальным составом – вязким маслоканифольным или синтетическим (нестекающим) пропиточным составом. Это обеспечивает высокую электрическую прочность и отвод тепла.
3. Поясная изоляция
Поверх скрученных изолированных жил (обычно трех) также накладываются слои бумажной ленты, формируя общую поясную изоляцию. Ее задача – дополнительное выравнивание электрического поля и механическая защита фазной изоляции.
4. Экран (для кабелей на 6 кВ и выше)
Обязательным элементом кабелей на напряжение 6 кВ является экран из электропроводящей бумаги (полупроводящей) или медных/алюминиевых лент, наложенных поверх поясной изоляции. Экран служит для симметрирования электрического поля, снижения тангенциальных составляющих и повышения безопасности при касании металлической оболочки.
5. Герметичная оболочка
Для защиты гигроскопичной бумажной изоляции от увлажнения поверх экрана накладывается герметичная оболочка. Традиционно используются:
- Свинцовая (С): Классический вариант, обеспечивающий абсолютную герметичность, гибкость и стойкость к коррозии в большинстве грунтов. Маркировка кабеля – АСБ.
- Алюминиевая (А): Более современное и прочное решение, легче и дешевле свинцовой, но менее гибкое. Требует защиты от электрохимической коррозии. Маркировка кабеля – ААБ.
- Подушка: Слой битума, крепированной бумаги или ПЭТ-ленты для амортизации и защиты оболочки.
- Броня: Две стальные ленты (реже оцинкованная проволока), наложенные с зазором. Обеспечивает защиту от механических воздействий (давление грунта, случайные повреждения).
- Наружный защитный шланг: Пропитанная кабельная пряжа (джут) или поливинилхлоридный пластикат (В). Защищает броню от коррозии. Маркировка с ПВХ шлангом – АСБл, ААБл.
- АСБ – Алюминиевая жила, Бумажная изоляция, Свинцовая оболочка, Броня из стальных лент, наружный покров из волокнистых материалов.
- ААБ – Алюминиевая жила, Бумажная изоляция, Алюминиевая оболочка, Броня из стальных лент, наружный покров из волокнистых материалов.
- АСБл – То же, что АСБ, но с подушкой под броней и защитным шлангом из ПВХ пластиката поверх брони.
- ААБл – То же, что ААБ, но с подушкой под броней и защитным шлангом из ПВХ пластиката поверх брони.
- АСБ2г – Модификация с дополнительной герметизацией (гофрированная алюминиевая оболочка) для агрессивных грунтов.
- Прокладка в земле (траншеях) при условии отсутствия значительных растягивающих усилий и малой коррозионной активности грунтов.
- Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, по эстакадам и в помещениях.
- Использование в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, где длительное время допускается работа в режиме однофазного замыкания на землю.
- Питание мощных электродвигателей, распределительных устройств подстанций, городских и промышленных сетей.
- Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 18 кВ в течение 10 мин. для новых кабелей после прокладки.
- Допустимая длительная температура нагрева жил: +80°C.
- Кратковременная перегрузка: Допускается нагрев до +105°C не более 8 часов в сутки и 1000 часов за срок службы.
- Ток короткого замыкания: Допустимая температура жилы при КЗ +200°C.
- Минимальный радиус изгиба: Для многожильных кабелей с броней из лент – 15 наружных диаметров кабеля. Для одножильных – 25 наружных диаметров.
- Температура монтажа без предварительного подогрева: Не ниже 0°C для кабелей с вязкой пропиткой. При более низких температурах требуется подогрев.
- Диапазон рабочих температур окружающей среды: От -50°C до +50°C.
- Срок службы: Не менее 30 лет при соблюдении условий прокладки, эксплуатации и норм ПУЭ.
- Высокая электрическая прочность и стабильность изоляции: Бумажно-масляная изоляция обладает высокой диэлектрической проницаемостью и стойкостью к частичным разрядам.
- Высокая термостойкость и перегрузочная способность: Длительно допустимая температура +80°C против +70°C для большинства ПВХ-изоляций.
- Лучшее охлаждение: Наличие пропиточного состава улучшает теплопередачу от жилы к оболочке.
- Устойчивость к распространению горения при одиночной прокладке.
- Отработанная технология монтажа и эксплуатации, большой опыт службы в различных условиях.
- Относительно низкая стоимость для крупных сечений.
- Гигроскопичность изоляции: Требует абсолютной герметичности оболочки и особой тщательности при монтаже концевых и соединительных муфт.
- Большая масса и меньшая гибкость по сравнению с полимерными кабелями.
- Ограничение по углу наклона трассы (для кабелей с вязкой пропиткой).
- Сложность монтажа: Необходимость использования свинцовых или эпоксидных муфт, специального инструмента.
- Пожароопасность при групповой прокладке (наличие пропиточной массы и бумаги).
- Экологические аспекты: Использование свинца и маслоканифольных составов.
- Раскатка: Запрещена волочение кабеля по грунту. Необходимо использовать ролики для соблюдения минимального радиуса изгиба.
- Подготовка концов: Снятие защитных покровов, брони и оболочки производится ступенчато с временной герметизацией обрезанного конца оболочки для предотвращения подсоса влаги в изоляцию.
- Монтаж муфт: Установка концевых (КНС, КНБ) или соединительных (СС) муфт – ответственная операция. Она включает разделку изоляции с «ступеньками», подключение контактных выводов, восстановление экрана и герметизацию. Для герметизации используют эпоксидные заливочные составы или свинцовые корпуса с облуживанием и пайкой.
- Испытания после монтажа: Обязательное проведение высоковольтных испытаний повышенным напряжением постоянного тока (реже переменного) для проверки целостности изоляции и качества монтажа муфт.
- Эксплуатационный контроль: Регулярное измерение сопротивления изоляции, проведение профилактических испытаний, визуальный осмотр трасс и муфт.
- Нарушение герметичности оболочки (механические повреждения при раскопках, коррозия) с последующим увлажнением изоляции.
- Некачественный монтаж соединительных и концевых муфт (подсос влаги, неправильная фазировка, плохой контакт).
- Перегрузка по току, приводящая к тепловому старению изоляции.
- Воздействие блуждающих токов, вызывающих электрокоррозию оболочки и брони.
- Старение изоляции по истечении нормативного срока службы.
6. Защитные покровы
Внешние покровы предохраняют металлическую оболочку от механических повреждений и коррозии. Типовая конструкция включает:
Основные марки и их расшифровка
Маркировка кабелей формируется согласно ГОСТ и отражает материалы основных элементов конструкции.
Области применения и условия эксплуатации
Кабели АСБ, ААБ и их модификации предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 6 кВ частотой 50 Гц.
Важное ограничение: Кабели с бумажной пропитанной изоляцией имеют ограничение по допустимому углу наклона трассы при прокладке (обычно не более 15-25°), связанное с возможностью стекания пропиточного состава. Для вертикальных и крутонаклонных трасс используются кабели с нестекающими пропитками (ЦСП, МНС) или сухой изоляцией.
Технические характеристики и параметры
Электрические параметры (номинальное напряжение 6/10 кВ)
Допустимые длительные токовые нагрузки (пример для кабелей АСБ, ААБ, прокладка в земле, температура грунта +15°С)
| Сечение жилы, мм² | Одножильный кабель, А | Трехжильный кабель, А |
|---|---|---|
| 16 | 85 | 75 |
| 25 | 115 | 100 |
| 35 | 140 | 120 |
| 50 | 170 | 145 |
| 70 | 210 | 180 |
| 95 | 255 | 220 |
| 120 | 295 | 255 |
| 150 | 340 | 295 |
| 185 | 385 | 340 | 240 | 450 | 395 |
Примечание: Точные значения определяются по ПУЭ 7-го издания, глава 1.3, с учетом всех поправочных коэффициентов (температура грунта/воздуха, количество кабелей в траншее, термическое сопротивление грунта).
Механические и климатические характеристики
Преимущества и недостатки по сравнению с полимерными кабелями (ВВГ, ПвП)
Преимущества:
Недостатки:
Особенности монтажа и эксплуатации
Монтаж кабелей с бумажной изоляцией требует высокой квалификации персонала. Ключевые этапы:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем принципиально отличается кабель АСБ от ААБ?
Основное отличие – материал герметичной оболочки. У АСБ – свинцовая, у ААБ – алюминиевая. Алюминиевая оболочка прочнее, легче и дешевле, но менее гибкая и требует защиты от электрокоррозии в грунтах с блуждающими токами. Свинцовая оболочка более гибкая, коррозионностойкая, но тяжелее и дороже.
Можно ли прокладывать кабель АСБл в воздухе (по фасаду, на эстакаде)?
Да, можно. Буква «л» в маркировке означает наличие защитного ПВХ шланга поверх брони, который предохраняет бронеленты от атмосферной коррозии. Однако необходимо учитывать солнечное излучение (УФ) и, при необходимости, использовать кабели с защитным шлангом из светостабилизированного полиэтилена или прокладывать в лотках.
Почему для кабелей 6 кВ с бумажной изоляцией обязателен экран?
Экран (заземляемый) выполняет несколько функций: выравнивает электрическое поле вокруг каждой жилы, сводя к минимуму радиальные составляющие; предотвращает возникновение поверхностных разрядов на оболочке; обеспечивает безопасность персонала, снижая напряжение прикосновения на оболочке до нуля при ее заземлении.
Как определить, что бумажная изоляция кабеля увлажнена?
Основные признаки: снижение сопротивления изоляции (особенно при сравнении результатов измерений в разное время или на разных участках), повышенный ток абсорбции при проведении мегаомметрии, увеличение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ). При вскрытии концевой муфты увлажненная бумага теряет механическую прочность, становится темной, возможно наличие кристаллов льда.
Что выбрать для новой прокладки: бумажный изолированный кабель (ААБл) или сшитый полиэтилен (АПвП)?
Выбор зависит от условий и бюджета. Кабель АПвП (с изоляцией из сшитого полиэтилена) легче, не имеет ограничений по перепадам высот, проще в монтаже (муфты), не требует сложной системы подпора масла. Он более современен и чаще рекомендуется для новых проектов. Однако кабель ААБл может быть экономически оправдан для прямых прокладок в земле без перепадов, особенно на крупные сечения, где его стоимость ниже, а термостойкость и надежность при правильной эксплуатации остаются на очень высоком уровне.
Как правильно хранить кабели с бумажной изоляцией до монтажа?
Барабаны с кабелем должны храниться в закрытых сухих помещениях или под навесом, на деревянных подкладках. Концы кабеля на барабане должны быть герметично заделаны заводскими заглушками. Запрещено хранение на открытом солнце и в местах с возможным механическим повреждением. Срок хранения – не более 2-3 лет, после чего рекомендуется проверить герметичность оболочки и состояние изоляции.