Электрический изолированный кабель представляет собой сложное техническое изделие, предназначенное для передачи и распределения электрической энергии, а также для передачи информационных сигналов. Его основная функция – обеспечение безопасного и надежного проведения тока по проводящим жилам, исключая контакт между ними и с окружающей средой. Конструкция кабеля включает в себя одну или несколько изолированных токопроводящих жил, которые могут быть заключены в общую защитную оболочку, а также экраны, броню и другие элементы, в зависимости от условий эксплуатации.
Классификация осуществляется по множеству признаков, определяющих область применения и технические характеристики.
Изготавливается из меди или алюминия. Медь имеет более высокую проводимость, стойкость к окислению и механическую прочность. Алюминий легче и дешевле, но требует большего сечения для той же токовой нагрузки и склонен к ползучести и окислению. Жилы могут быть однопроволочными (монолитными) для жестких стационарных прокладок и многопроволочными для гибких кабелей и прокладок с изгибами.
Основной барьер, предотвращающий утечку тока. Толщина изоляции нормируется стандартами в зависимости от номинального напряжения. Для кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1 кВ изоляция наносится, как правило, экструзионным методом.
В многожильных кабелях пространство между изолированными жилами заполняется для придания кабелю круглой формы и механической стабильности. Поверх скрученных изолированных жил может накладываться поясная изоляция – дополнительный слой изоляционного материала.
Применяется в кабелях на напряжение 6 кВ и выше. Выравнивает электрическое поле вокруг жилы, предотвращая ионизацию и пробой изоляции. Выполняется из полупроводящих материалов (полупроводящая бумага, сшитый полиэтилен) и медной ленты или проволоки.
Защищает внутренние элементы от механических повреждений, влаги, химических веществ и других внешних воздействий. Материалы: ПВХ-пластикат, полиэтилен, резина, полимеры без галогенов (HFFR).
Для защиты от механических повреждений (грызуны, давление грунта, растягивающие усилия) применяют броню из стальных оцинкованных лент (тип Б) или стальных оцинкованных проволок (тип К). Поверх брони накладывается защитный покров (например, битумный состав и джут) для защиты от коррозии.
В России и СНГ действует буквенно-цифровая система маркировки кабелей по ГОСТ. Первая буква указывает на материал жилы (А – алюминий, отсутствие буквы – медь). Последующие буквы обозначают материал изоляции, оболочки, тип брони и защитного покрова.
| Буква | Значение (в порядке следования в марке) |
|---|---|
| А | Алюминиевая жила (первая буква) |
| В | Изоляция из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ) |
| Пв | Изоляция из сшитого полиэтилена (СПЭ) |
| П | Изоляция или оболочка из полиэтилена |
| Р | Резиновая изоляция |
| НР | Резина негорючая |
| нг(A), нг(B) и т.д. | Не распространяющий горение по категории A, B, C, D |
| LS | Low Smoke – пониженное дымо- и газовыделение |
| FRLS | Fire Resistance Low Smoke – огнестойкий с низким дымовыделением |
| Б | Броня из стальных оцинкованных лент |
| К | Броня из стальных оцинкованных круглых проволок |
| Шв | Защитный шланг из ПВХ |
| Шп | Защитный шланг из полиэтилена |
| Э | Экран общий (медная оплетка или продольно уложенная лента) |
| Г | Гибкий кабель (в конце марки) |
Пример: Кабель АВВГнг(А)-LS 3х150 – кабель с алюминиевыми жилами (А), изоляцией из ПВХ (В), оболочкой из ПВХ (В), гибкий (Г), не распространяющий горение по категории А (нг(А)), с пониженным дымовыделением (LS), трехжильный, сечением жилы 150 мм².
Выбор осуществляется на основе технико-экономического расчета с учетом всех условий эксплуатации.
| Сечение жилы, мм² | Допустимый длительный ток, А (одножильный кабель) | Допустимый длительный ток, А (трехжильный кабель) |
|---|---|---|
| 1.5 | 24 | 19 |
| 2.5 | 33 | 27 |
| 4 | 44 | 38 |
| 6 | 56 | 50 |
| 10 | 76 | 70 |
| 16 | 101 | 90 |
Регламентируются сводами правил (СП) и Федеральными законами. Ключевые показатели:
Правильный монтаж – залог долговечной и безопасной работы кабельной линии.
Для оценки остаточного ресурса и выявления дефектов применяются методы неразрушающего контроля:
Медный кабель имеет меньшие потери, большую долговечность и надежность контактных соединений, он более гибок. Алюминиевый кабель значительно дешевле и легче. Выбор зависит от бюджета проекта, условий монтажа (гибкость) и требований к надежности. В стационарных прокладках с правильно выполненными соединениями алюминий широко применяется. Согласно ПУЭ, в зданиях следует применять кабели с медными жилами, за исключением отдельных случаев.
ПВХ – термопластичный материал с максимальной допустимой температурой жилы +70°C. СПЭ получают путем «сшивки» молекул полиэтилена, превращая его в термореактивный материал. Это позволяет повысить рабочую температуру до +90°C, увеличить стойкость к токам КЗ и значительно улучшить диэлектрические характеристики, что сделало СПЭ стандартом для кабелей среднего и высокого напряжения.
Да, для прямой прокладки в земле (траншее) без дополнительных защитных труб или коробов необходимо применять кабель с броней (типа Б или К). Броня защищает от механических повреждений лопатой, камнями, грызунами. Исключение – прокладка в асбоцементных, пластиковых или стальных трубах, где кабель может быть небронированным.
нг(А)-LS – кабель не распространяет горение при групповой прокладке по категории А (наиболее строгая) и имеет пониженное дымогазовыделение. нг(А)-FRLS – обладает всеми указанными свойствами и является дополнительно огнестойким (Fire Resistance), то есть сохраняет работоспособность в течение заданного времени в условиях открытого огня за счет применения огнестойких барьеров.
Необходимо выполнить расчет по двум основным критериям:
1. По допустимому длительному току. Рассчитать рабочий ток нагрузки. По таблицам ПУЭ (или каталогам производителя) для выбранного типа кабеля, способа прокладки и условий окружающей среды найти сечение, для которого допустимый ток равен или превышает расчетный. Внести поправки на температуру и группировку.
2. По потере напряжения. Для протяженных линий выполнить расчет потери напряжения от начала линии до конечного потребителя. Она не должна превышать значений, установленных ПУЭ (например, ±5% для силовых нагрузок).
Из двух полученных значений выбирается большее.
Да, но с учетом ограничений. Оболочка стандартных кабелей (ВВГ) не устойчива к длительному воздействию ультрафиолета. Для открытой прокладки на солнце следует выбирать кабели с черной оболочкой из светостабилизированного полиэтилена (например, АВБбШв) или прокладывать в гофрированных трубах, защищенных от солнца лотках. Также необходимо учитывать температурный диапазон эксплуатации ПВХ.
При высоких напряжениях электрическое поле вокруг жилы становится неоднородным и имеет высокую напряженность, что приводит к ионизации, локальным перегревам и старению изоляции, вплоть до пробоя. Экран, выполненный из проводящего материала и заземленный, выравнивает электрическое поле, делая его радиальным и однородным, что кардинально повышает надежность и срок службы изоляции.