Кабели без брони 10 кВ

Кабели на напряжение 10 кВ без брони: конструкция, применение, стандарты

Кабели на напряжение 10 кВ без брони представляют собой класс силовых кабелей, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в сетях среднего напряжения, конструкция которых не включает металлические бронепокровы (ленты или проволоку). Их применение строго регламентировано условиями прокладки и требованиями к механической защите. Основное отличие от бронированных аналогов — отсутствие слоев стальной ленты или оцинкованной проволоки под наружной оболочкой, что делает кабель легче, гибче и, как правило, дешевле, но накладывает ограничения на способы монтажа.

Конструктивные элементы кабеля 10 кВ без брони

Конструкция такого кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенные электрические, механические и защитные функции.

• Токопроводящая жила: Изготавливается из алюминия (А) или меди (М). Сечение жилы выбирается по условию нагрева и экономической плотности тока (типовые диапазоны: от 35-50 мм² до 240-300 мм²). Жилы могут быть однопроволочными (секторной или круглой формы) для жестких условий или многопроволочными для большей гибкости.
• Экран жилы (для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена): Обязательный элемент. Представляет собой полупроводящий сшитый полиэтилен, экструдированный поверх жилы. Выравнивает распределение электрического поля, устраняя микроскопические неровности и воздушные включения, предотвращая локальные перенапряжения.
• Изоляция: Основной барьер, определяющий рабочее напряжение.
  • Сшитый полиэтилен (XLPE): Наиболее распространенный материал. Обладает высокой термостойкостью (допустимая температура жилы +90°C в долговременном режиме), отличными диэлектрическими и механическими свойствами, стойкостью к влаге и химикатам.
  • Поливинилхлорид (ПВХ): Применяется реже для 10 кВ, имеет более низкие температурные пределы (+70°C) и диэлектрические характеристики, но хорошую устойчивость к огню и агрессивным средам.
• Экран изоляции: Выполняется из полупроводящего материала (для XLPE) или медной ленты/проволоки. Вместе с экраном жилы формирует цилиндрический конденсатор, обеспечивая радиальное распределение электрического поля. Является обязательным элементом для кабелей на 6 кВ и выше.
• Поясная изоляция: Накладывается поверх экрана изоляции. Может выполняться из полупроводящих или изоляционных материалов (бумажные ленты, полимерные пленки).
• Нулевая жила (опционально): В четырехжильных кабелях присутствует жила уменьшенного сечения, выполняющая функцию нулевого или защитного проводника (PEN, PE, N).
• Заполнитель: Пространство между изолированными жилами заполняется эластичным материалом (например, ПВХ пониженной горючести) для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.
• Поясная оболочка: Внутренняя оболочка, стягивающая скрученные жилы в единый сердечник. Изготавливается из ПВХ, полиэтилена или резины.
• Наружная оболочка: Защищает все внутренние элементы от воздействия влаги, химических веществ, солнечного излучения и механических повреждений. Основные материалы:
  • ПВХ пластикат: Распространенный вариант, обладает хорошей гибкостью, стойкостью к маслам, кислотам и щелочам.
  • Полиэтилен (PE): Высокая стойкость к влаге и агрессивным грунтовым водам.
  • Галогеннегорючие композиции (LS, HF, FR): Применяются для прокладки в местах с массовым пребыванием людей, снижают дымообразование и токсичность продуктов горения.

Области применения и ограничения

Кабели без брони 10 кВ применяются там, где отсутствуют риски значительных механических воздействий и нет необходимости в защите от грызунов.

• Прокладка в кабельных каналах, лотках, коробах и галереях: Основная сфера применения. Кабель фиксируется на несущих конструкциях.
• Прокладка по стенам и конструкциям внутри и снаружи зданий: При условии защиты от прямых механических воздействий и УФ-излучения (если оболочка не светостабилизирована).
• Стационарная прокладка в сухих и влажных производственных помещениях.
• Прокладка в блоках и трубах (защитных кожухах): Труба обеспечивает дополнительную механическую защиту, заменяя функцию брони.

Ограничения: Запрещена прямая прокладка в земле (траншеях) без использования защитных труб или каналов, так как оболочка не выдержит давления грунта, точечных ударов при монтаже или раскопках, а также не защитит от грызунов. Не рекомендуется использовать в зонах с риском вибраций, растягивающих нагрузок или частых перемещений.

Сравнительная таблица: Кабели 10 кВ без брони vs. С броней

Критерий	Кабель без брони (напр., АПвПу, АПвЭгП)	Кабель с броней (напр., АПвБбШп, АПвБГ)
Конструкция защиты	Наружная полимерная оболочка	Стальные оцинкованные ленты/проволоки + подушка под броней + наружная оболочка
Вес и гибкость	Меньший вес, большая гибкость	Больший вес, меньшая гибкость (особенно с проволочной броней)
Стоимость	Ниже	Выше за счет металла и сложности конструкции
Основной способ прокладки	Внутренние помещения, кабельные сооружения, трубы	Непосредственно в земле (траншеях), в туннелях, местах с риском механических повреждений
Защита от грызунов	Отсутствует	Эффективна (особенно проволочная броня)
Стойкость к растяжению	Низкая	Высокая (у кабелей с проволочной броней)
Монтажные операции	Проще, не требуется заземление брони	Требуется заземление брони с двух сторон, резка и разделка сложнее

Маркировка и обозначения (по ГОСТ, ТУ)

Маркировка кабелей содержит информацию о материале всех основных элементов. Пример расшифровки марки АПвПу 10 кВ 3х120:

• А — материал жилы: алюминий.
• П — материал изоляции: полиэтилен.
• в — тип изоляции: вулканизированный (сшитый) полиэтилен (XLPE).
• П — материал внешней оболочки: полиэтилен.
• у — конструктивное исполнение: усиленная оболочка.
• 10 кВ — номинальное линейное напряжение.
• 3х120 — количество и сечение основных жил (3 жилы сечением 120 мм² каждая).

Другие распространенные обозначения:

• Э — экран на жиле (изолированный жильный экран).
• г — герметизация (водоблокирующие ленты или гидрофобный заполнитель).
• нг(A)-LS — оболочка с пониженной пожарной опасностью: не распространяющая горение по категории А, с низким дымо- и газовыделением.
• П в конце (второе) — полиэтиленовая оболочка.
• В — оболочка из ПВХ.

Ключевые стандарты и требования

Производство и испытания кабелей 10 кВ в России регламентируются:

• ГОСТ 31996-2012 — Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ. Хотя в названии указано до 3 кВ, многие ТУ на кабели 6-10 кВ опираются на его общие положения, дополняя требованиями по экранированию и испытательным напряжениям.
• ГОСТ 31565-2012 — Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности.
• Международные стандарты: IEC 60502-2 (кабели на напряжение от 6 кВ до 30 кВ), HD 620 S2.

Основные электрические испытания готового кабеля включают:

• Испытание повышенным напряжением переменного тока частотой 50 Гц (например, 18 кВ в течение 10 минут для кабеля 10 кВ).
• Измерение сопротивления изоляции.
• Измерение параметров экрана (сопротивление, индуктивность).

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж кабелей без брони требует соблюдения ряда правил:

• Минимальные радиусы изгиба: Регламентируются стандартами. Для кабелей 10 кВ с однопроволочными жилами — обычно не менее 15-20 наружных диаметров кабеля, с многопроволочными — 10-15 диаметров. Нарушение ведет к деформации изоляции и экрана.
• Заземление экранов: Экраны (металлические) всех трех жил должны быть надежно заземлены с обоих концов кабельной линии. Это необходимо для обеспечения безопасности и нормального функционирования релейной защиты, а также для снятия емкостных зарядов. При большой длине линии (>500-1000 м) может применяться заземление в одной точке с использованием продольных ограничителей напряжения для предотвращения циркулирующих токов.
• Поддержка и крепление: При горизонтальной прокладке кабель должен крепиться к конструкциям с шагом, предотвращающим провисание (обычно 0.8-1.5 м). Вертикальная прокладка требует специальных креплений, удерживающих вес кабеля без повреждения оболочки.
• Термическое сопротивление трассы: При плотной укладке в лотках необходимо учитывать снижение допустимого тока нагрузки из-за ухудшения теплоотвода. Применяются коэффициенты снижения нагрузки.
• Соединение и оконцевание: Требуют использования специализированных кабельных муфт (соединительных и концевых). При разделке крайне важно аккуратно удалить экраны и изоляцию, обеспечить плавный переход электрического поля с помощью экранующих лент или готовых компонентов муфт.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем принципиально отличается кабель 10 кВ от кабеля 1 кВ или 0.4 кВ?

Основные отличия: обязательное наличие экрана на каждой жиле для выравнивания электрического поля, значительно более толстый слой изоляции из высококачественного материала (XLPE), повышенные требования к чистоте и однородности изоляции, более высокие испытательные напряжения. Кабели на 0.4/1 кВ, как правило, не имеют жильных экранов.

Можно ли проложить кабель АПвПу 10 кВ напрямую в земле?

Нет, категорически не рекомендуется и часто запрещено проектной документацией. Отсутствие брони делает его уязвимым для механических повреждений при раскопках, давления камней, активности грызунов. Для подземной прокладки необходимо использовать кабели с броней (АПвБбШп) или помещать кабель без брони в защитную полиэтиленовую/асбоцементную трубу или жесткий короб.

Как правильно выбрать сечение кабеля 10 кВ?

Выбор сечения производится по трем основным критериям: 1) По допустимому длительному току нагрузки (нагреву) с учетом способа прокладки и температуры окружающей среды. 2) По экономической плотности тока (для линий с большим числом часов использования). 3) По проверке на потерю напряжения (для протяженных линий). Расчеты выполняются согласно ПУЭ (Глава 1.3) с использованием соответствующих таблиц и коэффициентов.

Что означает маркировка «нг(А)-LS» на кабеле 10 кВ и где его применяют?

Маркировка «нг(А)-LS» указывает, что кабель имеет оболочку из негорючего материала с низким дымо- и газовыделением. «нг(А)» означает, что при групповой прокладке в пучках кабель не распространяет горение по высшей категории А (наиболее строгие требования). Такие кабели обязательны для прокладки в зданиях и сооружениях с массовым пребыванием людей, в метро, на атомных станциях, в высотных зданиях.

Почему экраны кабеля 10 кВ нужно заземлять с двух сторон?

Двустороннее заземление металлических экранов обеспечивает: 1) Безопасность персонала (исключает появление высокого потенциала на экране). 2) Формирование пути для токов короткого замыкания, что позволяет корректно работать релейной защите. 3) Отвод емкостных токов, накапливающихся в изоляции. В длинных линиях двустороннее заземление может приводить к появлению циркулирующих токов из-за наведенной ЭДС, что требует специальных мер (секционирование, применение ограничителей).

Какой срок службы у современного кабеля 10 кВ с изоляцией XLPE?

Номинальный срок службы, заявляемый производителями при соблюдении условий эксплуатации, монтажа и нагрузок, составляет не менее 30 лет. Фактический срок может быть как больше (при работе в щадящих условиях), так и меньше (при перегрузках, частых КЗ, повреждениях оболочки, неправильном монтаже муфт).

В чем разница между кабелями с медным и алюминиевым экраном?

Медный экран (в виде оплетки из медных проволок или медной ленты) обладает меньшим сопротивлением, что важно для отвода токов КЗ. Он также технологичнее при монтаже муфт. Алюминиевый экран (обычно в виде гофрированной ленты) дешевле и легче, но имеет большее сопротивление и требует специального инструмента для разделки. Выбор зависит от требований проекта к току КЗ и экономических соображений.