Кабели электрические
Кабели электрические: классификация, конструкция, применение и выбор
Электрический кабель представляет собой сложное электротехническое изделие, предназначенное для передачи электроэнергии или сигналов на расстояние. Конструкция кабеля обеспечивает безопасную и надежную работу в конкретных условиях эксплуатации. Основными элементами являются токопроводящие жилы, изоляция, экраны, защитные оболочки и броня.
1. Классификация электрических кабелей
Классификация осуществляется по множеству признаков, определяющих область применения и технические характеристики.
1.1. По роду тока и напряжению:
- Кабели низкого напряжения (НН): До 1000 В переменного и 1500 В постоянного тока. Применяются для внутренней и наружной проводки, подключения оборудования. Примеры: ВВГ, NYM.
- Кабели среднего напряжения (СН): От 6 кВ до 35 кВ. Используются в распределительных сетях, для питания мощных потребителей. Примеры: АСБл, СИП-3.
- Кабели высокого напряжения (ВН): От 110 кВ и выше. Магистральные линии электропередачи. Примеры: АСО, маслонаполненные кабели.
- С бумажной пропитанной изоляцией: (СБ, АСБ). Исторически для СН и ВН. Требуют сложной герметизации.
- С пластмассовой изоляцией (ПВХ, полиэтилен): (ВВГ, АВВГ, ПвВГ). Широко распространены для НН и СН. Негорючесть, стойкость к агрессивным средам.
- С резиновой изоляцией: (КГ, КПГ). Гибкость, стойкость к изгибам. Для подвижного присоединения, судовых условий.
- С сшитым полиэтиленом (СПЭ): (ПвП, ПвВ). Современная изоляция для СН и ВН. Высокие диэлектрические и температурные характеристики.
- Медные: Высокая проводимость, гибкость, стойкость к коррозии, лучшие механические свойства. Дороже алюминиевых.
- Алюминиевые: Меньшая проводимость и плотность, склонность к ползучести и окислению. Более экономичны. Применение регламентировано ПУЭ (для внутренних сетей зданий ограничено).
- Силовые: Для передачи электроэнергии.
- Контрольные: (КВВГ, АКВБбШв) Для соединения электрических аппаратов с распределительными устройствами.
- Кабели управления: Для цепей управления и сигнализации.
- Связи и передачи данных: Коаксиальные, витая пара, оптоволоконные.
- Специального назначения: Судовые, шахтные, пожаробезопасные, для АЭС, нагревательные.
- Две стальные оцинкованные ленты (Б).
- Круглые стальные оцинкованные проволоки (К).
- Плоские стальные оцинкованные проволоки (П).
- Материал жилы: А – алюминий. Отсутствие буквы – медь.
- Материал изоляции: В – ПВХ, Пв – сшитый полиэтилен, П – полиэтилен, Р – резина, Ц – бумажная.
- Материал оболочки: В – ПВХ, Шв/Шп – шланг ПВХ/полиэтиленовый, С – свинец, Н – негорючий найрит.
- Броня: Б – стальные ленты, К – круглые проволоки, П – плоские проволоки.
- Наружный покров, назначение: Г – голый (без защиты), Л – лавсановая лента, Т – для прокладки в трубах.
- Прокладка в земле: Требуется броня, стойкая к коррозии (БбШв, ПвБбШп). Необходима песчаная подушка, сигнальная лента.
- Прокладка в воздухе (по фасадам, на тросах): Устойчивость к УФ-излучению, механическим ветровым нагрузкам. Применяются кабели с несущим тросом (СИП, АВК).
- Прокладка в помещениях, кабельных каналах, пучках: Критична пожарная безопасность. Применяются кабели с индексом «нг» (негорючий), «LS» (Low Smoke — пониженное дымовыделение), «FR» (Fire Resistance — огнестойкие).
- Агрессивные среды: Требуется химически стойкая оболочка.
- √t) / K, где K – коэффициент, зависящий от материала жилы.
- ПРОФ (E30, E60, E90): Сохраняют работоспособность только под напряжением в течение заданного времени при пожаре.
- ПРГ (EI30, EI60, EI90): Сохраняют работоспособность и целостность цепи (изоляцию) под напряжением в течение заданного времени.
- Применяются в системах аварийного питания, пожарной сигнализации, эвакуационном освещении.
- Пв – изоляция жил из сшитого полиэтилена.
- Б – броня из двух стальных оцинкованных лент.
- б – без подушки под броней (но может быть с поясной изоляцией).
- Шп – защитный шланг (оболочка) из полиэтилена.
- Отсутствие буквы «А» в начале – жилы медные.
- η). 2. Выбрать из таблиц ПУЭ сечение, для которого допустимый длительный ток (Iдоп) ≥ Iн. 3. Проверить сечение на потерю напряжения и на соответствие току срабатывания защитного аппарата (с учетом пусковых токов). 4. Для коротких соединений часто решающим является условие срабатывания защиты, а не нагрев.
- Для одножильных силовых кабелей с бумажной изоляцией на напряжение до 10 кВ: не менее 25D.
- Для многожильных кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1 кВ: не менее 10D.
- Для многожильных кабелей с СПЭ-изоляцией на 6-10 кВ: не менее 15D.
1.2. По материалу изоляции:
1.3. По материалу токопроводящих жил:
1.4. По назначению:
2. Конструктивные элементы кабеля
2.1. Токопроводящая жила
Может быть однопроволочной (монолитной) или многопроволочной. Класс гибкости (1-6 по ГОСТ 22483) определяет возможность изгибов и подвижного применения. Сечение жилы нормировано и выбирается по току нагрузки с учетом условий прокладки.
2.2. Изоляция
Обеспечивает электрическую прочность, предотвращает замыкание между жилами и на землю. Толщина изоляции стандартизирована и зависит от номинального напряжения. Для кабелей с СПЭ-изоляцией критична чистота и однородность экструзии.
2.3. Заполнители и поясная изоляция
Используются в многожильных кабелях для придания круглой формы, механической стабильности и герметизации.
2.4. Экраны
Применяются в кабелях на напряжение 6 кВ и выше. Выравнивают электрическое поле вокруг жилы, предотвращают поверхностные разряды и воздействие на внешнюю среду. Выполняются из полупроводящих материалов и медной ленты/проволоки.
2.5. Броня
Защищает от механических повреждений (растяжение, удары, грызуны). Виды:
Под броней и поверх нее накладываются защитные подушки и покровы из битума, ПВХ, полиэтилена для защиты от коррозии.
2.6. Защитная оболочка
Внешний слой, защищающий все элементы кабеля от влаги, химических веществ, солнечного излучения. Материалы: ПВХ-пластикат, полиэтилен, резина.
3. Маркировка и обозначение кабелей (по ГОСТ)
Система буквенно-цифровой маркировки позволяет идентифицировать основные параметры.
Пример: АВБбШв-1 кВ 3х150: Алюминиевая жила, ПВХ изоляция, броня из двух стальных лент, шланг защитный ПВХ, на 1 кВ, 3 жилы сечением 150 мм².
4. Основные параметры выбора кабеля
4.1. Номинальное и максимальное напряжение
Должно соответствовать или превышать напряжение сети.
4.2. Сечение жилы и допустимый длительный ток
Выбирается по нагреву, потере напряжения и экономической плотности тока. Зависит от способа прокладки (земля, воздух, пучок), температуры окружающей среды, материала жилы.
| Сечение, мм² | Длительно допустимый ток, А (одножильный) | Длительно допустимый ток, А (трехжильный) |
|---|---|---|
| 1.5 | 24 | 19 |
| 2.5 | 33 | 27 |
| 4 | 44 | 38 |
| 6 | 56 | 50 |
| 10 | 76 | 70 |
| 16 | 101 | 90 |
| 25 | 134 | 115 |
4.3. Условия прокладки и эксплуатации
4.4. Ток короткого замыкания
Кабель должен выдерживать термическое воздействие тока КЗ за время срабатывания защиты. Минимальное сечение проверяется по формуле: Smin = (Iкз
4.5. Потеря напряжения
Особенно важно для длинных линий НН. Рассчитывается по формуле и не должна превышать нормированных значений (например, 5% для внутренних сетей).
5. Современные тенденции и специальные типы кабелей
5.1. Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ)
Вытесняют бумажно-масляные на СН и ВН. Преимущества: меньший вес и диаметр, высокая перегрузочная способность, простота монтажа и соединения, отсутствие риска утечки масла.
5.2. Самонесущие изолированные провода (СИП)
Для воздушных линий до 35 кВ. Фазные жилы в светостабилизированном полиэтилене, несущая жила – алюминиевый или сталеалюминиевый сплав. Повышают надежность, снижают потери, минимизируют ширину просеки.
5.3. Огнестойкие кабели (категории по ГОСТ Р 53316)
6. Монтаж и эксплуатация: ключевые требования
Монтаж должен выполняться с соблюдением минимальных радиусов изгиба (зависят от диаметра кабеля и его конструкции). Для бронированных кабелей обязательна заземление брони с двух сторон. При прокладке в траншеях необходимо обеспечить защиту от механических повреждений (кирпич, плиты). Соединение и ответвление жил выполняется с помощью кабельных муфт (соединительных, концевых, ответвительных), технология монтажа которых строго регламентирована производителем. В процессе эксплуатации обязательны периодические осмотры трасс, измерение сопротивления изоляции, диагностика кабельных линий СН и ВН методами частичных разрядов, термовизионного контроля.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В1. Что предпочтительнее: медный или алюминиевый кабель?
Медный кабель имеет меньший удельный вес, большее допустимое количество перегибов, более высокую стойкость к коррозии и механическую прочность. Алюминиевый кабель дешевле и легче. Выбор основывается на технико-экономическом расчете, условиях монтажа и требованиях ПУЭ (например, в жилых зданиях сечение алюминиевых жил должно быть не менее 16 мм²).
В2. Как расшифровать маркировку кабеля, например, ПвБбШп?
В3. Чем отличается кабель ВВГ от ВВГнг и ВВГнг-LS?
ВВГ – кабель с ПВХ изоляцией и оболочкой общего назначения, может распространять горение при групповой прокладке. ВВГнг – не распространяет горение при групповой прокладке (используется негорючий ПВХ). ВВГнг-LS – не распространяет горение и имеет пониженное дымовыделение и газовыделение при пожаре за счет специальных композиций материалов. Для публичных зданий и коллективных трасс обязателен кабель с индексом «нг-LS» или выше.
В4. Как правильно выбрать сечение кабеля для трехфазного двигателя?
1. Определить номинальный ток двигателя (Iн) по паспортным данным или расчету: Iн = P / (√3 U cosφ
В5. Нужно ли заземлять броню кабеля и как это делать?
Да, броня и металлические экраны кабелей на напряжение выше 42 В должны быть заземлены с двух сторон для обеспечения электробезопасности и отвода токов короткого замыкания. Заземление выполняется с помощью специальных концевых заделок или соединительных муфт, где предусмотрен контактный лепесток для присоединения заземляющего проводника.
В6. Каков минимальный радиус изгиба кабеля при монтаже?
Радиус изгиба нормируется и зависит от типа кабеля, его наружного диаметра (D) и конструкции жил. Например:
Точные данные указаны в ГОСТ или технических условиях на конкретный кабель.
В7. В чем разница между кабелем и проводом?
Провод – одна неизолированная или одна и более изолированных жил, поверх которых может быть легкая неметаллическая оболочка, оплетка или обмотка. Не предназначен для прокладки в земле. Кабель – одна или более изолированных жил, заключенных в металлическую или неметаллическую герметичную оболочку, поверх которой в зависимости от условий прокладки может быть броня и защитные покровы. Имеет более сложную конструкцию для защиты от внешних воздействий.