Распределительные электрические кабели представляют собой ключевой элемент систем передачи и распределения электроэнергии от подстанций и распределительных пунктов до конечных потребителей, включая промышленные предприятия, жилые и общественные здания, объекты инфраструктуры. Их основная функция – транспортировка электроэнергии при напряжениях, как правило, от 0.66/1 кВ до 20-35 кВ, в сетях переменного тока частотой 50 Гц. В отличие от силовых кабелей высших напряжений, предназначенных для магистральных линий, распределительные кабели работают в условиях плотной городской застройки, внутри зданий и сооружений, что накладывает особые требования к их конструкции, безопасности и надежности.
Классификация осуществляется по ряду ключевых признаков, определяющих область применения и технические характеристики.
Конструкция многослойна и каждый слой выполняет строго определенную функцию.
Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки. Может быть однопроволочной (монолитной) для жестких кабелей или многопроволочной для гибких. Сечение жилы нормируется согласно стандартным рядам (1.5, 2.5, 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240 мм² и далее).
Наносится экструзионным способом на каждую жилу (фазную, нулевую, земляную). Толщина изоляции строго регламентирована стандартами в зависимости от номинального напряжения. Для кабелей среднего напряжения поверх изоляции жилы часто накладывается полупроводящий экран, выравнивающий электрическое поле.
В многожильных кабелях изолированные жилы скручиваются вместе. Пространство между ними заполняется промежуточным заполнителем (ПВХ, полиэтилен, резина) для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.
Поверх скрученных жил накладывается проводящий экран (обычно из медной ленты или проволок в сочетании с полупроводящей лентой). Он является обязательным элементом для кабелей на напряжение 6 кВ и выше.
Под броней или внешней оболочкой накладывается слой из ПВХ или полиэтилена для защиты внутренних элементов от коррозии и механического воздействия брони.
Стальные оцинкованные ленты или проволоки, наложенные с определенным шагом.
Внешний слой из ПВХ, полиэтилена или безгалогенных материалов, защищающий кабель от влаги, химических веществ, УФ-излучения и обеспечивающий механическую защиту.
| Марка кабеля | Расшифровка | Напряжение, кВ | Основные области применения |
|---|---|---|---|
| ВВГ | Винил-Винил-Голый (медные жилы, ПВХ изоляция, ПВХ оболочка) | 0.66/1 | Прокладка в сухих и влажных помещениях, кабельных каналах, на открытом воздухе (без прямого солнечного света). Не для прокладки в земле. |
| АВВГ | Алюминиевые жилы, ПВХ изоляция, ПВХ оболочка | 0.66/1 | Аналогично ВВГ, но с алюминиевыми жилами. Для магистральных линий с большими сечениями. |
| ВВГнг(А)-LS | Не распространяющий горение, с пониженным дымо- и газовыделением, категория А | 0.66/1 | Прокладка в группах (пучках, лотках) внутри общественных, жилых, административных зданий, на предприятиях. Приоритетный выбор для внутренних сетей. |
| ПвВГ | С изоляцией из сшитого полиэтилена, ПВХ оболочка | 0.66/1 | Для сетей, где требуются повышенная допустимая температура и стойкость к перегрузкам. |
| ПвБШв | С изоляцией из сшитого полиэтилена, броня из стальных лент, защитный шланг из ПВХ | 6-35 | Прокладка в земле (траншеях) для сетей среднего напряжения. Основная марка для распределительных сетей 6-10-35 кВ. |
| АПвБШв | Алюминиевые жилы, изоляция XLPE, броня, шланг ПВХ | 6-35 | Аналогично ПвБШв, с алюминиевыми жилами. Экономичное решение для магистральных распределительных линий СН. |
| КГ | Кабель Гибкий, резиновая изоляция и оболочка | 0.38/0.66 | Подключение передвижных механизмов, временное электроснабжение, питание кранов. |
| NYM | Немецкий стандарт (аналог ВВГ), с негорючим заполнением | 0.66/1 | Прокладка внутри зданий. Отличается круглой формой и наличием мелонаполненного резинового заполнения между жилами. |
Выбор осуществляется на основе комплексного анализа условий эксплуатации и технических требований.
Для помещений с массовым пребыванием людей, высотных зданий, метрополитена обязательно применение кабелей:
— Не распространяющих горение при групповой прокладке (нг).
— С пониженным дымогазовыделением (LS).
— Безгалогенных (HF), если выделяемые гаоды могут повредить чувствительное оборудование или затруднить эвакуацию.
| Сечение жилы, мм² | Допустимый длительный ток (Iдоп), А, при прокладке* |
|---|---|
| 1.5 | 21 |
| 2.5 | 30 |
| 4 | 39 |
| 6 | 50 |
| 10 | 70 |
| 16 | 94 |
| 25 | 119 |
| 35 | 145 |
*Значения приведены для ориентировки. Точные значения определяются по ПУЭ, ГОСТ и учитывают поправочные коэффициенты на температуру воздуха и групповую прокладку.
Правильный монтаж и эксплуатация напрямую влияют на срок службы кабеля, который составляет 25-30 лет для кабелей с изоляцией из XLPE и ПВХ.
Кабель ВВГ не имеет сертифицированных свойств по нераспространению горения при групповой прокладке. ВВГнг (не распространяющий горение) прошел испытания по ГОСТ Р МЭК 60332-3-22 и может прокладываться в пучках (группах) без значительного распространения пламени. Для большинства внутренних электроустановок сегодня обязателен кабель с индексом «нг».
Кабели с пониженным дымо- и газовыделением (LS) необходимо применять в помещениях с массовым пребыванием людей (театры, торговые центры, метро, вокзалы, больницы, школы), а также в жилых и административных зданиях повышенной этажности. Это требование направлено на обеспечение видимости при эвакуации и снижение токсичности продуктов горения.
Ключевые факторы: Токовая нагрузка (для одного и того же тока сечение алюминия должно быть примерно на шаг больше, чем у меди); Механические свойства (алюминий более хрупок, склонен к «ползучести» в контактных соединениях, что требует специальных мер – тарельчатых шайб, контактной пасты); Длина линии и потери напряжения (из-за большего удельного сопротивления потери в алюминиевом кабеле при равном сечении и токе будут выше); Условия монтажа (медь более гибкая).
Да, бронированный кабель можно прокладывать внутри зданий по конструкциям, лоткам. Его броня обеспечивает механическую защиту. Однако, если кабель прокладывается группой (в пучке с другими кабелями), он также должен соответствовать требованиям пожарной безопасности – иметь исполнение «нг». Существуют марки, например, ВБШвнг, которые сочетают броню и нераспространение горения.
Алгоритм включает: 1) Расчет номинального тока нагрузки (Iнагр). 2) Выбор сечения по условию Iдоп ≥ Iнагр с учетом всех поправочных коэффициентов (на температуру, групповую прокладку и пр.). 3) Проверку выбранного сечения по допустимой потере напряжения (ΔU%). 4) Проверку на термическую стойкость к току короткого замыкания (особенно для линий от РП до КТП). Окончательный выбор осуществляется по наибольшему сечению, полученному из этих условий, и округлению до ближайшего стандартного значения.
Основные преимущества XLPE: Более высокая допустимая температура жилы в продолжительном режиме (+90°C против +70°C у ПВХ), что позволяет либо увеличить нагрузку на существующее сечение, либо уменьшить сечение при той же нагрузке. Повышенная стойкость к токам короткого замыкания (до +250°C). Лучшие диэлектрические и механические характеристики. Меньшая вероятность распространения водных деревьев (актуально для влажных сред). Однако кабели с XLPE, как правило, дороже.
Да, экран (металлическая оболочка) кабеля на среднее напряжение подлежит обязательному заземлению с двух сторон (на обоих концах линии). Это необходимо для обеспечения электробезопасности, создания пути для тока утечки, выравнивания потенциала и нормальной работы релейной защиты. Заземление выполняется через специальные концевые заделки или соединительные муфты.