Кабели электрические распределительные
Кабели электрические распределительные: классификация, конструкция, применение и выбор
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 распределительных кабелей
Классификация осуществляется по ряду ключевых признаков, определяющих область применения и технические характеристики.
По номинальному напряжению:
- Кабели на низкое напряжение (НН): 0.66/1 кВ. Наиболее распространенный класс для конечного распределения внутри зданий и по территориям.
- Кабели на среднее напряжение (СН): 6/10 кВ, 8.7/15 кВ, 12/20 кВ, 18/30 кВ. Применяются для питания районных трансформаторных подстанций, крупных промышленных потребителей.
- Медь: Обладает высокой электропроводностью, пластичностью, стойкостью к коррозии, удобна для монтажа. Применяется в ответственных цепях, при сложной конфигурации трасс, в условиях ограниченного пространства.
- Алюминий: Имеет меньшую электропроводность и механическую прочность по сравнению с медью, но значительно дешевле и легче. Требует большего сечения для той же токовой нагрузки. Широко используется в магистральных распределительных линиях.
- Поливинилхлорид (ПВХ): Наиболее распространен для кабелей до 1 кВ. Обладает хорошими изоляционными свойствами, гибкостью, не поддерживает горение, но при нагреве выделяет хлористый водород. Рабочая температура обычно до +70°C.
- Сшитый полиэтилен (XLPE): Основной материал для кабелей среднего напряжения и современных НН-кабелей. Отличается высокой термостойкостью (до +90°C в продолжительном режиме), отличными диэлектрическими характеристиками, стойкостью к тепловым перегрузкам и току короткого замыкания.
- Этиленпропиленовая резина (EPR): Применяется в кабелях, требующих повышенной гибкости и стойкости к многократным изгибам, а также в условиях повышенной влажности. Обладает хорошей термостойкостью.
- Бумажная изоляция, пропитанная вязким или нестекающим составом: Исторически используемая изоляция для кабелей среднего напряжения. Требует герметичной оболочки для защиты от увлажнения. В новых проектах постепенно вытесняется XLPE.
- Без брони: Кабели в ПВХ или полиэтиленовой оболочке для прокладки в кабельных каналах, лотках, помещениях, где отсутствует риск механических повреждений.
- Бронированные:
- Броня из стальных оцинкованных лент (Бл): Защищает от механических воздействий, грызунов. Применяется для прокладки в земле (траншеях) с низкой коррозионной активностью.
- Броня из стальных оцинкованных проволок (Бп, К): Обеспечивает повышенную защиту от растягивающих усилий и механических повреждений. Используется на участках с сложными грунтами, риском просадок, в условиях вибрации.
- Экранированные кабели: Обязательны для напряжений 6 кВ и выше. Экран (из медных проволок или ленты) выравнивает электрическое поле вокруг жилы, защищает от внешних электромагнитных помех и обеспечивает безопасность при повреждении изоляции, отводя ток на землю.
- В земле (траншее): Обязательно применение бронированных кабелей (Бл, Бп) с оболочкой, стойкой к влаге и агрессивным грунтам (ПвБШв, АПвБШв). Необходима подсыпка и защита песчаной подушкой и кирпичом/плитами.
- В кабельных каналах, лотках, по конструкциям внутри зданий: При групповой прокладке обязательны кабели с индексом «нг» (не распространяющие горение) и предпочтительно «LS» (Low Smoke). Броня не требуется.
- В воздухе (по фасадам, на тросах): Кабели должны иметь стойкую к УФ-излучению оболочку (черный полиэтилен). При риске механических повреждений – бронированные или в защитной трубе.
- Номинальное напряжение: Должно быть не ниже напряжения сети.
- Допустимый длительный ток (Iдоп): Зависит от сечения жилы, материала изоляции, способа прокладки (одиночно или в группе) и температуры окружающей среды. Выбирается так, чтобы Iдоп был больше расчетного тока нагрузки с учетом поправочных коэффициентов.
- Потери напряжения: Особенно критично для длинных линий НН. Требует выбора сечения, обеспечивающего потери в пределах норм (обычно не более 5%).
- Ток короткого замыкания: Сечение кабеля должно выдерживать термическое воздействие тока КЗ за время срабатывания защиты.
- Минимальные радиусы изгиба: Жестко регламентированы. Для кабелей с однопроволочными жилами – 10-15 наружных диаметров, с многопроволочными – 7.5-10. Нарушение ведет к повреждению изоляции и жил.
- Терминализация кабелей СН: Требует особой тщательности. Необходимо использовать комплекты концевых заделок (муфт), обеспечивающих плавный градиент электрического поля и герметичность.
- Соединение и ответвление: Выполняется с помощью кабельных муфт (соединительных, ответвительных) соответствующего напряжения и конструкции. Для НН-кабелей допускается использование сертифицированных сжимов в монтажных коробках.
- Защита от внешних воздействий: При прокладке в земле – защита от механических повреждений плитами; в воздухе – от УФ-излучения и перехлеста; в помещениях – от агрессивных сред.
- Испытания: После монтажа кабельные линии подвергаются высоковольтным испытаниям постоянным током (для СН) или мегаомметром (для НН) для проверки целостности изоляции.
По материалу токопроводящей жилы:
По материалу изоляции:
По типу защитных оболочек и брони:
Конструкция распределительных кабелей
Конструкция многослойна и каждый слой выполняет строго определенную функцию.
1. Токопроводящая жила
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).
2. Изоляция
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.
3. Поясная изоляция и заполнение
В многожильных кабелях изолированные жилы скручиваются вместе. Пространство между ними заполняется промежуточным заполнителем (ПВХ, полиэтилен, резина) для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.
4. Экран (для кабелей СН)
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.
5. Разделительный слой
Под броней или внешней оболочкой накладывается слой из ПВХ или полиэтилена для защиты внутренних элементов от коррозии и механического воздействия брони.
6. Броня
Стальные оцинкованные ленты или проволоки, наложенные с определенным шагом.
7. Защитная оболочка
Внешний слой из ПВХ, полиэтилена или безгалогенных материалов, защищающий кабель от влаги, химических веществ, УФ-излучения и обеспечивающий механическую защиту.
Основные марки кабелей и их области применения
| 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. |
Критерии выбора распределительного кабеля
Выбор осуществляется на основе комплексного анализа условий эксплуатации и технических требований.
1. Условия прокладки:
2. Электрические параметры:
3. Требования пожарной безопасности:
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.
Таблица: Пример выбора сечения медного кабеля ВВГнг-LS 0.66/1 кВ при прокладке в воздухе (в лотке)
| 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.
Монтаж и эксплуатация: ключевые аспекты
Правильный монтаж и эксплуатация напрямую влияют на срок службы кабеля, который составляет 25-30 лет для кабелей с изоляцией из XLPE и ПВХ.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем принципиально отличается кабель ВВГ от ВВГнг?
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».
Когда необходимо применять кабели с индексом «LS» (Low Smoke)?
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.
Что важнее при выборе между алюминиевым и медным кабелем, кроме цены?
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).
Можно ли прокладывать бронированный кабель (например, ВБШв) внутри здания без дополнительной защиты?
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.
Как правильно определить необходимое сечение кабеля для конкретной нагрузки?
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.
В чем преимущество кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE) перед ПВХ для сетей 0.4 кВ?
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.
Нужно ли заземлять/занулять экран кабеля 10 кВ?
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.