Кабели электрические в пластмассовой оболочке

Кабели электрические в пластмассовой оболочке: классификация, материалы, применение и стандарты

Кабели с изоляцией и оболочкой из полимерных (пластмассовых) материалов составляют основу современных систем распределения электроэнергии, электропроводки и связи. Их широкое распространение обусловлено оптимальным сочетанием электротехнических характеристик, механических свойств, технологичности производства и стоимости. Данная статья представляет собой детальный технический обзор конструкции, материалов, областей применения и нормативной базы для данного класса кабельно-проводниковой продукции.

1. Классификация и основные типы кабелей

Кабели в пластмассовой оболочке систематизируют по нескольким ключевым признакам:

• По материалу изоляции: Поливинилхлорид (ПВХ), Сшитый полиэтилен (СПЭ/XLPE), Полиэтилен (ПЭ), Полипропилен (ПП), Фторопласты (FEP, PFA).
• По материалу оболочки: ПВХ-пластикат, Полиэтилен (ПЭ), Полиамид (ПА), Безгалогеновые огнестойкие составы (LSZH, HF).
• По номинальному напряжению: Кабели на низкое напряжение (до 1 кВ), на среднее напряжение (от 6 до 35 кВ), на высокое напряжение (от 110 кВ и выше).
• По конструкции: Одножильные и многожильные, с поясной изоляцией и экранами или без них, плоские и круглые.
• По назначению: Силовые, контрольные, кабели управления, установочные провода, специальные (огнестойкие, с пониженным дымовыделением, для АЭС, судовые и т.д.).

2. Материалы изоляции и оболочки: свойства и сравнительный анализ

2.1. Поливинилхлорид (ПВХ)

Наиболее распространенный материал для изоляции и оболочки кабелей на напряжение до 1 кВ. Свойства определяются составом композиции (полимер, пластификаторы, стабилизаторы, наполнители).

• Преимущества: Хорошая гибкость, нераспространение горения, стойкость к маслам, окислителям, кислотам и щелочам, низкая стоимость.
• Недостатки: Потеря гибкости при низких температурах (ниже -15°C), выделение коррозионно-активных и токсичных газов (хлористый водород) при горении, ограниченная термостойкость (длительно +70°C).

2.2. Сшитый полиэтилен (СПЭ, XLPE)

Основной материал для изоляции силовых кабелей на среднее и высокое напряжение. «Сшивка» молекул (химическая или радиационная) создает трехмерную сетчатую структуру.

• Преимущества: Высокие диэлектрические характеристики, повышенная термостойкость (длительно +90°C, кратковременно до +250°C), отличная стойкость к тепловому старению, высокая пропускная способность по току.
• Недостатки: Чувствительность к локальным дефектам и влаге (требует экранирования), более высокая стоимость по сравнению с ПВХ.

2.3. Полиэтилен (ПЭ)

Используется в основном для оболочки кабелей наружной прокладки (ПЭ высокого давления) и для изоляции кабелей связи.

• Преимущества: Отличные влагозащитные свойства, стойкость к УФ-излучению (при добавлении сажи), хорошие диэлектрические показатели, низкая цена.
• Недостатки: Горючесть, низкая термостойкость, склонность к растрескиванию под напряжением.

2.4. Безгалогеновые огнестойкие составы (LSZH, HF, FRHF)

Специальные композиции на основе полиолефинов с минеральными наполнителями (гидроксид алюминия, гидроксид магния).

• Преимущества: Крайне низкое дымовыделение и коррозионная активность продуктов горения, нераспространение горения.
• Недостатки: Более низкие механические характеристики (прочность на разрыв, гибкость), высокая стоимость, повышенная гигроскопичность некоторых составов.

Таблица 1. Сравнительные характеристики основных полимерных материалов

Материал	Длительно допустимая температура жилы, °C	Кратковременная перегрузка, °C	Стойкость к горению	Основная область применения
ПВХ	+70	+80	Самозатухающий	Изоляция и оболочка кабелей до 1 кВ, внутренняя прокладка.
XLPE	+90	+130	Распространяет горение	Изоляция силовых кабелей на 6-220 кВ и выше.
ПЭ	+70	+90	Легковоспламеняемый	Оболочка для наружной прокладки, изоляция кабелей связи.
LSZH	+70 / +90*	+95 / +130*	Самозатухающий, низкое дымовыделение	Общественные здания, метро, аэропорты, АЭС.

*В зависимости от базового полимера (ПВХ или полиолефины).

3. Конструктивные особенности и элементы

Современный кабель в пластмассовой оболочке представляет собой сложную многослойную систему.

• Токопроводящая жила: Из меди или алюминия, круглой или секторной формы, однопроволочная или многопроволочная (гибкая).
• Изоляция: Нанесенный экструзией слой полимера, обеспечивающий электрическую прочность. Цветовая маркировка фаз: для кабелей до 1 кВ — желтый, зеленый, красный; для кабелей выше 1 кВ — обычно черный с цифровой или цветовой маркировкой.
• Экран по изоляции (для кабелей на 6 кВ и выше): Полупроводящий слой, выравнивающий электрическое поле, и медная или алюминиевая экранирующая оплетка/лента для отвода токов утечки и защиты от внешних помех.
• Поясная изоляция: Ленты или экструдированный слой, скрепляющие изолированные жилы многожильного кабеля.
• Оболочка: Наружный защитный слой из полимера, предохраняющий от механических повреждений, влаги, химических веществ и обеспечивающий нераспространение горения. Может содержать армирующие элементы (стальная броня) или быть бронированной отдельно.
• Разделительный слой: Полимерная пленка или тальк между броней и оболочкой для предотвращения трения.
• Броня: Стальные оцинкованные ленты (ленточная броня) или проволоки (проволочная броня) для защиты от механических воздействий (грызуны, проколы, растяжение).

4. Области применения и условия прокладки

Выбор конкретного типа кабеля строго регламентируется проектной документацией и нормами.

• Внутренняя прокладка в зданиях: Используются небронированные кабели с ПВХ или LSZH оболочкой (ВВГ, ВВГнг-LS, NYM). Прокладка в лотках, коробах, по стенам, в штробах.
• Наружная прокладка (по фасадам, на эстакадах): Применяются кабели с УФ-стойкой оболочкой из ПЭ (АВВГ, ВВГ) или специального ПВХ. Требуется защита от прямого солнечного света (если оболочка не УФ-стойкая).
• Прокладка в земле (траншеях): Обязательно использование бронированных кабелей (ВБбШв, АВБбШв). ПЭ оболочка поверх брони обеспечивает защиту от коррозии и влаги. Требуется песчаная подушка и сигнальная лента.
• Прокладка в пожароопасных зонах и общественных местах: Обязательно применение кабелей с индексом «нг» (не распространяющие горение), «LS» (пониженное дымовыделение), «FR» (огнестойкие) – например, ППГнг-HF, FRLS.
• Прокладка в воде и агрессивных средах: Используются кабели с герметизированными конструкциями, броней из оцинкованной проволоки и стойкой к агрессии оболочкой (например, из полиамида).

5. Нормативная база и маркировка

Производство и применение кабелей в РФ регулируется ГОСТ, ТУ и международными стандартами (МЭК, EN).

• ГОСТ 31996-2012: Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66, 1 и 3 кВ.
• ГОСТ 31565-2012 (МЭК 60332): Требования пожарной безопасности.
• ГОСТ Р 53769-2010 (МЭК 60502): Кабели на номинальное напряжение от 6 до 30 кВ.

Маркировка кабеля включает в себя буквенно-цифровой код (ВВГ, АПвБбШп, ППГнг-HF), номинальное напряжение, количество и сечение жил, а также на поверхности оболочки наносится непрерывная маркировка с названием производителя, годом выпуска, метражом.

6. Тенденции развития

• Повышение пожарной безопасности: Разработка новых безгалогеновых композиций с улучшенными механическими и диэлектрическими свойствами.
• Совершенствование материалов для ВН и СВН: Оптимизация технологий производства СПЭ-изоляции для снижения уровня частичных разрядов и увеличения срока службы.
• Интеллектуализация: Встраивание в конструкцию кабеля оптических волокон для мониторинга температуры, деформаций и диагностики состояния (кабели с интегрированными датчиками).
• Экологичность: Использование рециклированных материалов в оболочках (где это допустимо по характеристикам) и разработка полностью перерабатываемых композиций.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями ВВГ и ВВГнг?

Кабель ВВГ имеет изоляцию и оболочку из обычного ПВХ-пластиката, который может распространять горение при групповой прокладке. Кабель ВВГнг (не распространяющий горение) изготовлен из ПВХ-композиции с повышенным содержанием огнегасящих наполнителей, что позволяет ему не поддерживать горение при испытаниях пучком кабелей. Это обязательное требование для современных инсталляций.

Когда необходимо использовать кабель с броней, а когда достаточно небронированного?

Броня (стальные ленты или проволоки) необходима при прокладке кабеля в земле (траншее) для защиты от механических повреждений (камни, строительный мусор, действия грызунов, растягивающие нагрузки). Также броня применяется при прокладке по воздуху с риском повреждения или в условиях вибрации. Внутри зданий, при прокладке в лотках, коробах или по несгораемым конструкциям, как правило, используются небронированные кабели.

Что означает маркировка «LS», «HF» и «FR» в названии кабеля?

• LS (Low Smoke) – пониженное дымовыделение при горении.
• HF (Halogen Free) – безгалогеновый, не выделяющий коррозионно-активных и токсичных газов (хлористый водород) при пожаре.
• FR (Fire Resistance) – огнестойкий, сохраняющий работоспособность в течение определенного времени в условиях прямого воздействия пламени (например, 60, 90, 120 минут).

Кабель с маркировкой ППГнг-HF – это кабель с изоляцией и оболочкой из безгалогеновых полимеров, не распространяющий горение при групповой прокладке.

Можно ли прокладывать кабель с ПВХ оболочкой на улице?

Да, но с существенными оговорками. Стандартная ПВХ оболочка не обладает стойкостью к ультрафиолетовому излучению. Под длительным воздействием солнечного света она теряет эластичность, трескается и разрушается. Для наружной прокладки необходимо использовать кабели с оболочкой из светостабилизированного ПВХ (специальные марки) или, что более распространено, из полиэтилена (например, кабели марок АВВГ или ВВГ с индексом «з» – защищенный, имеющий поверх оболочки дополнительный УФ-стойкий слой).

Почему для сетей 6 кВ и выше используется исключительно изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE), а не ПВХ?

ПВХ имеет значительно более низкие диэлектрические характеристики (более высокие диэлектрические потери, меньшую электрическую прочность) и допустимую рабочую температуру (+70°C). При напряжениях выше 1 кВ эти недостатки становятся критичными: высокие потери на нагрев, риск теплового пробоя, недопустимое старение изоляции. XLPE обладает высокой электрической прочностью, низкими диэлектрическими потерями и допускает нагрев жилы до +90°C, что обеспечивает надежную и долговечную работу в сетях среднего и высокого напряжения.

Как правильно выбрать сечение кабеля в пластмассовой оболочке?

Выбор сечения является инженерным расчетом и должен выполняться по следующим критериям:

1. По допустимому длительному току нагрузки (ПУЭ, гл. 1.3) с учетом способа прокладки, температуры окружающей среды и количества кабелей в пучке.
2. По потере напряжения (для протяженных линий).
3. По термической стойкости к токам короткого замыкания.
4. По экономической плотности тока (для сетей выше 1 кВ и протяженных линий).

Необходимо использовать актуальные таблицы из ПУЭ 7-го издания или справочников, учитывая конкретные условия монтажа и эксплуатации.