Кабели электрические в оболочке из ПВХ

Кабели электрические в оболочке из ПВХ: конструкция, свойства, применение и стандарты

Кабели с изоляцией и оболочкой из поливинилхлорида (ПВХ) составляют основу номенклатуры кабельно-проводниковой продукции для распределения электроэнергии и сигналов в низковольтных сетях. Их повсеместное использование обусловлено оптимальным сочетанием электротехнических, механических, эксплуатационных характеристик и стоимости. Данная статья представляет собой детальный технический анализ конструкции, материалов, ключевых параметров и областей применения данного класса кабельной продукции.

1. Материал основы: состав и свойства ПВХ-пластиката

Оболочка и изоляция кабелей изготавливаются не из чистого ПВХ, а из специально разработанных композиций – пластикатов. Их состав тщательно подобран для обеспечения требуемого набора характеристик.

• Поливинилхлоридная смола: Основа материала, определяющая его общие диэлектрические и химические свойства.
• Пластификаторы (фталаты, тримеллитаты, полиэфиры): Придают материалу гибкость, эластичность и морозостойкость. От типа и количества пластификатора зависит диапазон рабочих температур.
• Стабилизаторы (на основе кальция-цинка, свинца*): Предотвращают разложение ПВХ под воздействием тепла, ультрафиолета и электрического поля в процессе эксплуатации и переработки.
• Наполнители (мел, тальк): Снижают стоимость композиции и могут влиять на некоторые механические свойства.
• Пигменты и красители: Обеспечивают цветовую маркировку изоляции жил (коричневый, синий, зелено-желтый и др.) и внешней оболочки (чаще черный, серый, белый).
• Антипирены: Для составов, не распространяющих горение, вводятся добавки, препятствующие поддержанию пламени (на основе гидроксидов алюминия или магния).

*Примечание: Использование свинцовых стабилизаторов в новых разработках сокращается в соответствии с директивой RoHS, им на смену приходят экологичные системы на основе кальция-цинка.

2. Конструкция кабелей с ПВХ оболочкой

Конструктивное исполнение определяется назначением кабеля. Основные элементы:

• Токопроводящая жила: Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки. Может быть однопроволочной (класс 1 по ГОСТ 22483) для стационарной прокладки или многопроволочной (классы 2, 3, 4, 5, 6) для повышенной гибкости.
• Изоляция жилы: Каждая токопроводящая жила покрыта слоем ПВХ-пластиката, обеспечивающего электрическую прочность и цветовую маркировку. Толщина изоляции нормируется стандартами в зависимости от номинального напряжения.
• Скрутка и заполнение: Изолированные жилы скручиваются в сердечник. Межжильное пространство может заполняться ПВХ-жгутом для придания кабелю круглой формы и повышения механической стабильности.
• Поясная изоляция: В некоторых конструкциях (например, силовых кабелях) поверх скрученных жил может накладываться обмотка из ПВХ-ленты или пленки.
• Экран: В кабелях для сетей с помехами или с напряжением выше 3 кВ применяются экраны из медной проволоки, ленты или их комбинации.
• Оболочка: Наружный защитный слой из ПВХ-компаунда, накладываемый экструзионным способом поверх сердечника. Защищает от механических воздействий, влаги, агрессивных сред и обеспечивает требуемые пожаробезопасные характеристики.

3. Ключевые технические характеристики и классификация

3.1. По номинальному напряжению и назначению:

• Кабели силовые до 1 кВ: ВВГ, АВВГ, ВВГнг(А), ВВГз и их модификации. Предназначены для передачи и распределения электроэнергии в стационарных установках.
• Кабели силовые на 3, 6, 10 кВ и выше: ВВГ, АВВГ и др. с более толстой изоляцией и, как правило, с экраном.

Кабели контрольные: КВВГ, АКВВГ, КВВГэ. Для присоединения электроприборов, аппаратуры, сигнализации.

• Кабели установочные и монтажные: Провода ПВ, ПВ-3, ПВС, ШВВП. Для монтажа внутренних электрических сетей, подключения оборудования.

3.2. По пожарной безопасности (согласно ГОСТ 31565 и ГОСТ 53315):

Обозначение	Расшифровка	Основные свойства
нг(А)-LS	Не распространяющий горение по категории А, с пониженным дымо- и газовыделением	Групповая прокладка в пучках, минимальное выделение коррозионных газов и дыма при пожаре.
нг(А)-HF	Не распространяющий горение по категории А, безгалогенный	Не содержит галогенов, при горении выделяет минимальное количество коррозионных веществ, дыма. Для объектов с массовым пребыванием людей и электронным оборудованием.
нг(А)-FR	Не распространяющий горение по категории А, огнестойкий	Сохраняет работоспособность в течение заданного времени (например, 180 мин — E180) в условиях пожара за счет применения слюдосодержащих лент.
нг(В), нг(С), нг(D)	Не распространяющие горение по категориям В, С, D	Степень нераспространения горения определяется объемом горючего материала на 1 м кабеля. Категория А — наиболее строгая.

3.3. По климатическому исполнению и рабочей температуре:

• Стандартный ПВХ: Диапазон температур эксплуатации от -50°C до +70°C. Температура монтажа без предварительного прогрева — не ниже -15°C.
• ПВХ пониженной горючести и холодостойкий: Температура монтажа может быть понижена до -25°C или -40°C за счет специальных пластификаторов.
• Температура длительной допустимой нагрева жил: Для большинства силовых кабелей с ПВХ изоляцией составляет +70°C.

4. Преимущества и ограничения кабелей в ПВХ оболочке

Преимущества:

• Универсальность и стандартизация: Широчайший диапазон сечений, количеств жил, конструкций.
• Химическая стойкость: Устойчивость к воде, кислотам, щелочам, маслам, что позволяет прокладывать кабели в агрессивных средах, включая помещения химической промышленности.
• Механическая прочность и гибкость: Оболочка обеспечивает защиту от механических повреждений, а многопроволочные жилы – удобство монтажа.
• Электроизоляционные свойства: Высокое объемное сопротивление, электрическая прочность, достаточная для низкого и среднего напряжения.
• Пожаробезопасность (модификации): Возможность производства составов, не распространяющих горение, с низким дымовыделением и без галогенов.
• Экономическая эффективность: Наиболее низкая стоимость среди изоляционных материалов при массовом производстве.

Ограничения:

• Температурный предел: Максимальная длительная рабочая температура +70°C ограничивает применение в высокотемпературных средах (котельные, горячие цеха). Для таких условий применяются кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) или резины.
• Старение под УФ-излучением: Стандартный ПВХ без защиты подвержен деструкции под прямыми солнечными лучами. Для наружной прокладки требуются кабели в оболочке из светостабилизированного ПВХ (черного цвета) или прокладка в защитных трубах/лотках.
• Выделение коррозионных газов и дыма при горении (стандартные составы): При пожаре обычный ПВХ выделяет хлористый водород, что представляет опасность для людей и оборудования. Это нивелируется применением безгалогенных составов (нг-HF).
• Потеря гибкости при низких температурах: Требует соблюдения температурного режима монтажа.

5. Области применения и особенности монтажа

Кабели с ПВХ изоляцией и оболочкой применяются практически во всех отраслях, за исключением специфических высокотемпературных или особо гибких применений.

• Электроснабжение зданий и сооружений: Ввод питания, разводка по этажам и помещениям, питание силовых и осветительных установок.
• Промышленные предприятия: Питание станков, насосов, вентиляторов, систем управления. В химически агрессивных средах – кабели в маслостойком исполнении.
• Объекты инфраструктуры: Вокзалы, аэропорты, метро, торговые центры – с обязательным применением кабелей категорий нг(А)-LS или нг(А)-HF для групповой прокладки.
• Жилой сектор: Скрытая и открытая проводка в квартирах и домах (провода ПВ, ВВГнг-LS).
• Системы автоматизации: Контрольные кабели для подключения датчиков, исполнительных механизмов, сигнализации.

Особенности монтажа: Допускается прокладка в кабельных каналах, лотках, коробах, по стенам, в земле (в трубах или с дополнительной защитой от механических повреждений), в помещениях с повышенной влажностью. При групповой прокладке обязательным является применение кабелей с индексом «нг». Радиус изгиба при монтаже нормируется и обычно составляет не менее 10-15 наружных диаметров кабеля.

6. Маркировка и обозначение согласно ГОСТ

Пример расшифровки марки ВВГнг(А)-LS 0,66 кВ 3х2,5:

• В – изоляция жил из ПВХ.
• В – оболочка из ПВХ.
• Г – отсутствие защитного покрова («голый»).
• нг(А) – не распространяющий горение при групповой прокладке по категории А.
• LS – Low Smoke, пониженное дымо- и газовыделение.
• 0,66 кВ – номинальное напряжение 660 В.
• 3х2,5 – три жилы сечением 2,5 мм² каждая.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями ВВГ и ВВГнг?

Кабель ВВГ изготавливается из стандартного ПВХ-компаунда, который может распространять горение при групповой прокладке в пучках. Кабель ВВГнг (не распространяющий горение) производится из специального ПВХ-пластиката с антипиренами, который при одиночной прокладке и при групповой (в соответствии с присвоенной категорией А, В, С, D) не поддерживает горение после удаления источника огня. Согласно современным требованиям ПУЭ и СП, для внутренних групповых сетей разрешена прокладка только кабелей с индексом «нг».

Можно ли прокладывать кабель ВВГ на улице под открытым солнцем?

Не рекомендуется. Стандартная оболочка кабелей ВВГ (обычно серая или белая) не содержит эффективных УФ-стабилизаторов. Под длительным воздействием солнечного излучения ПВХ теряет пластификаторы, становится хрупким и растрескивается, что приводит к потере защитных свойств. Для открытой наружной прокладки следует использовать кабели в черной светостабилизированной оболочке (часто маркируются как ВВГ-ХЛ — холодостойкий, но также и светостабильный) или применять защитные короба/трубы.

Что означает аббревиатура «LS», «HF», «FR» в маркировке?

• LS (Low Smoke) – пониженное дымо- и газовыделение. При пожаре такой кабель выделяет значительно меньше дыма и коррозионных газообразных продуктов (HCl), чем обычный ПВХ.
• HF (Halogen Free) – безгалогенный. Изоляция и оболочка не содержат галогенов (хлора, фтора и др.). При горении выделяются в основном вода и углекислый газ, дым малотоксичен и не вызывает коррозии оборудования.
• FR (Fire Resistance) – огнестойкость. Кабель способен сохранять работоспособность в условиях пламени в течение заданного времени (например, 60, 90, 120, 180 минут) за счет применения огнестойких барьеров (слюдяных лент).

Какой минимальный радиус изгиба для кабеля ВВГ?

Минимально допустимый радиус изгиба при монтаже для силовых кабелей с ПВХ изоляцией на напряжение до 1 кВ с многопроволочными жилами составляет 7,5 наружных диаметров кабеля. Для кабелей с однопроволочными жилами – 10 наружных диаметров. Для контрольных кабелей – 6 наружных диаметров. Точные данные указываются в технической документации производителя.

В чем разница между проводом ПВС и кабелем ВВГ?

ПВС – это провод соединительный, бытового назначения. Имеет многопроволочные гибкие жилы (класс гибкости 5), изоляцию жил и оболочку из ПВХ. Оболочка заполняет пространство между жилами, придавая проводу круглую форму. Предназначен для подключения электроприборов, удлинителей. Не предназначен для стационарной прокладки в стенах (заливки стяжкой). ВВГ – это кабель силовой, предназначенный для стационарной прокладки электросетей. Может иметь как гибкие, так и жесткие жилы. Имеет более толстую и прочную оболочку, рассчитан на более высокие длительные токовые нагрузки при одинаковом сечении.

Почему для прокладки в лотках и пучках обязательно требуются кабели «нг»?

При плотной групповой прокладке в замкнутом пространстве (кабельный лоток, шахта) выделяющееся при перегрузке или коротком замыкании тепло плохо отводится. В случае возгорания одного кабеля на обычном ПВХ-материале пламя легко перекинется на соседние кабели, что приведет к масштабному пожару. Кабели с индексом «нг», особенно высшей категории «А», при испытаниях проходят проверку на нераспространение горения в вертикальном пучке, что минимизирует риск распространения пламени.