Кабели электрические внешние
Кабели электрические внешние: классификация, конструкция, применение и нормирование
Кабели электрические внешние, или кабели для наружной прокладки, представляют собой класс кабельной продукции, предназначенной для эксплуатации вне помещений в различных условиях окружающей среды. Их ключевое отличие от кабелей для внутренней прокладки заключается в наличии усиленной защиты от внешних воздействующих факторов: ультрафиолетового излучения, перепадов температур, атмосферных осадков, механических нагрузок, а также в способности функционировать при непосредственном контакте с грунтом. Конструкция таких кабелей регламентирована таким образом, чтобы обеспечить долговременную и безопасную передачу электроэнергии или сигналов в неблагоприятных условиях.
Ключевые факторы воздействия внешней среды и требования к кабелям
При проектировании и выборе внешнего кабеля необходимо учитывать комплекс дестабилизирующих факторов:
- Климатические условия: солнечная радиация (УФ), повышенная влажность, осадки, колебания температуры от экстремально низких до высоких.
- Механические воздействия: ветровые нагрузки, наледь, растяжение при подвесе, давление грунта при прокладке в земле, риск случайных повреждений.
- Химические и биологические воздействия: наличие в почве или атмосфере солей, щелочей, кислот, бензина, масел, а также активность грызунов, микроорганизмов и корней растений.
- Электромагнитные влияния: необходимость защиты от индустриальных помех, грозовых перенапряжений, обеспечения стойкости к электромагнитным полям.
- Сшитый полиэтилен (XLPE): Наиболее распространен для силовых кабелей на напряжение от 1 кВ. Обладает высокой термостойкостью (длительно до +90°C), стойкостью к токам короткого замыкания, низким влагопоглощением.
- Поливинилхлоридный пластикат (ПВХ): Применяется для кабелей низкого напряжения (до 1 кВ) и контрольных кабелей. Имеет хорошие изолирующие и механические свойства, но ограниченный температурный диапазон (от -50°C до +70°C) и подвержен деградации под УФ-излучением.
- Резина на основе этиленпропиленового каучука (EPR): Обеспечивает высокую гибкость и стойкость к многократным изгибам, используется в гибких переносных кабелях.
- Поливинилхлорид (ПВХ) для наружной прокладки: Содержит повышенное количество сажевых и других стабилизирующих добавок для стойкости к УФ-излучению. Обозначается в маркировке как «ПВХ-пластикат наружного применения».
- Светостабилизированный полиэтилен (ПЭ) высокой плотности (HDPE) или низкой (LDPE): Обладает выдающейся стойкостью к атмосферным воздействиям, влаге, агрессивным средам. Часто используется в кабелях связи и оптических кабелях.
- Галоген-фри материалы (LSZH – Low Smoke Zero Halogen): Композиции на основе полиолефинов. При пожаре выделяют минимальное количество дыма и не выделяют коррозионно-активных галогенсодержащих газов. Обязательны для использования в тоннелях, метро, общественных зданиях.
- Ленты стальные гофрированные: Обеспечивают защиту от грызунов и точечных ударов.
- Проволока стальная оцинкованная: Круглая или плоская. Применяется для кабелей, подвергающихся значительным растягивающим нагрузкам (например, при прокладке через водные преграды).
- Ленты алюминиевые: Выполняют одновременно функцию экрана и механической защиты.
- Номинальное напряжение (U0/U): Основной параметр. Например, 0.66/1 кВ означает, что кабель рассчитан на напряжение 1 кВ между фазными жилами и 0.66 кВ между фазой и землей.
- Климатическое исполнение и категория размещения: Указывается в маркировке (УХЛ, Т, ХЛ). Для внешней прокладки характерны категории 1-5 (открытый воздух, грунт).
- Сечение жил: Определяется по допустимому длительному току нагрузки с учетом метода прокладки и температуры окружающей среды. Корректирующие коэффициенты для прокладки в земле и воздухе различны.
- Стойкость к распространению горения: Для прокладки в пучках требуются кабели с индексом «нг» (не распространяющие горение). Для общественных зданий – «нг-LS».
- Способ прокладки: Определяет необходимость в броне, УФ-стойкой оболочке, несущем элементе.
- В земле (траншее): Обязательна броня (БбШв, БбШнг). Глубина прокладки – не менее 0.7 м, подсыпка и защита кирпичом или плитами.
- По воздуху (на тросах, по фасадам): Требуется оболочка, стойкая к УФ и перепадам температур (СИП, кабели в ПЭ оболочке). Необходима защита от раскачивания ветром.
- В кабельных каналах, лотках, тоннелях: Допускается применение небронированных кабелей, но с оболочкой, стойкой к распространению горения (ВВГ-нг, ПвП-нг).
- Пв – изоляция жил из сшитого полиэтилена (XLPE).
- Б – броня из стальных оцинкованных лент.
- Шп – защитный шланг из полиэтилена.
- нг – не распространяющий горение при групповой прокладке.
- Использовать кабели с броней из нержавеющей стали (спецзаказ) или с алюминиевой лентой.
- Применять кабели с усиленным защитным шлангом (например, ПвБШвп с полиэтиленовым шлангом повышенной стойкости).
- Прокладывать кабель в асбоцементных или пластиковых трубах, обеспечивающих дополнительный барьер.
- Выполнять катодную защиту от блуждающих токов.
- Повышенная безопасность и надежность: Исключаются короткие замыкания из-за схлестывания проводов, попадания посторонних предметов.
- Снижение эксплуатационных затрат: Минимизация утечек тока, отсутствие необходимости в периодической протяжке проводов.
- Упрощение монтажа: Возможность крепления к стенам зданий, использование облегченной арматуры.
- Улучшение эстетики: Более компактный и аккуратный вид линий.
- Снижение потерь: Меньшее индуктивное сопротивление благодаря малому межфазному расстоянию.
Конструктивные элементы внешних кабелей
Конструкция кабеля формируется послойно, каждый слой выполняет строго определенную функцию.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из меди или алюминия. Для силовых кабелей сечением 16 мм² и более жилы часто выполняются секторной или сегментной формы для компактности. Класс гибкости (1-6) определяет возможность использования в подвижных соединениях.
2. Изоляция жил
Основная функция – обеспечение электрической прочности. Материалы:
3. Поясная изоляция и экраны
В силовых кабелях на напряжение 6 кВ и выше поверх изолированных жил накладывается экструдированный полупроводящий слой, выравнивающий электрическое поле. Для кабелей на 0.66/1 кВ поясная изоляция может отсутствовать.
Экраны: Могут быть выполнены из медной или алюминиевой фольги с дренажным проводником, либо в виде оплетки из медных проволок. Назначение: защита от внешних электромагнитных помех, симметрирование электрического поля, обеспечение безопасности при повреждении (отвод токов утечки).
4. Внешняя оболочка
Критически важный элемент для внешних кабелей. Выполняет защитную, механическую и барьерную функции.
5. Бронепокров и дополнительные защиты
Для прокладки в земле (траншеях), в условиях риска механических повреждений, кабель оснащается бронепокровом:
Поверх брони накладывается защитный шланг из ПВХ, ПЭ или битумированного джута (для дополнительной антикоррозионной защиты).
Основные типы кабелей для внешней прокладки и их маркировка
Маркировка кабелей в России осуществляется согласно ГОСТ и ТУ, буквенные индексы указывают на материалы и назначение.
| Марка кабеля | Материал жилы/изоляции/оболочки | Ключевые особенности и область применения | Тип прокладки |
|---|---|---|---|
| АВБбШв | Алюминий/ПВХ/ПВХ, броня из стальных лент, шланг ПВХ | Бронированный кабель для групповой прокладки в земле (траншеях), кабельных каналах. Широко используется для магистральных линий 0.66/1 кВ. | В земле, кабельных каналах, тоннелях. |
| ВБбШв | Медь/ПВХ/ПВХ, броня из стальных лент, шланг ПВХ | Медный аналог АВБбШв. Более высокая проводимость, стойкость к коррозии, гибкость. Для ответственных объектов и при высоких токах нагрузки. | В земле, кабельных каналах, тоннелях. |
| ПвБШв | Медь или Алюминий/XLPE/ПЭ или ПВХ, броня, шланг | С изоляцией из сшитого полиэтилена. Допускает более высокую рабочую температуру (+90°C), большую пропускную способность. Для сетей 6-35 кВ. | В земле, на эстакадах, в блоках. |
| СИП (Самонесущий изолированный провод) | Алюминий/светостабилизированный XLPE или ПЭ | Несущая нулевая жила (или несущий трос) и изолированные фазные жилы. Предназначен для подвеса на опорах ВЛЭП до 35 кВ. Не требует дополнительного несущего троса. | Открытый воздух, по стенам зданий. |
| КГ | Медь/резина/резина | Гибкий кабель для подвижного присоединения. Резиновая изоляция и оболочка стойки к изгибам, влаге, УФ. Для временного энергоснабжения, подключения строительной техники. | Открытый воздух, временные линии. |
| Тип кабеля | Конструктивные особенности | Область применения |
|---|---|---|
| Витая пара категории 5e/6/6a внешняя | Парная скрутка, экран (F/UTP, U/FTP, S/FTP), оболочка из черного ПЭ (PE), часто с тросом для подвеса. | Прокладка уличных сегментов локальных сетей, системы видеонаблюдения. Оболочка PE защищает от влаги и УФ. |
| Коаксиальный кабель (например, RG-11) | Медная жила, вспененный ПЭ изолятор, экран-фольга и оплетка, оболочка из светостабилизированного ПЭ. | Наружные линии антенного телевидения (CATV), системы видеонаблюдения. |
| Оптический кабель внешний | Волокна в модулях, заполнение гидрофобным гелем, центральный силовой элемент (ЦСЭ), броня из гофрированной стали/алюминия, оболочка ПЭ. | Магистральные и абонентские линии связи. Броня защищает от грызунов и механических нагрузок в грунте. |
Нормируемые характеристики и выбор кабеля
Выбор конкретной марки кабеля осуществляется на основе расчетов и требований нормативной документации (ГОСТ, ПУЭ, СНиП).
Монтаж и эксплуатация: ключевые аспекты
Правильный монтаж – залог долговечности кабельной линии. При прокладке в земле необходимо использовать песчаную подушку, исключить наличие острых камней. Радиус изгиба кабеля строго нормируется (обычно не менее 10-15 наружных диаметров для силовых бронированных кабелей). При переходе из земли в воздух кабель должен быть защищен от перегибов и механических повреждений на высоте не менее 2 м с помощью металлических труб или изогнутых отрезков. Все концевые муфты должны быть герметичными и соответствовать типу кабеля и условиям окружающей среды. Для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена важно использовать специальные термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты, обеспечивающие равномерное распределение электрического поля.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем принципиально отличается кабель АВБбШв от ВБбШв, кроме материала жилы?
Помимо материала токопроводящей жилы (алюминий vs медь), кабели имеют различия в весе (алюминиевые легче), допустимом токе нагрузки (у медных при том же сечении он выше на 25-30%), радиусе изгиба (медные, как правило, более гибкие) и стоимости. Медные кабели также имеют лучшую коррозионную стойкость и надежность контактных соединений, что критично для ответственных линий.
Можно ли обычный кабель ВВГ использовать для прокладки на улице?
Нет, это запрещено правилами ПУЭ. Стандартная оболочка кабеля ВВГ изготавливается из ПВХ-пластиката внутреннего применения, который не содержит достаточного количества стабилизаторов ультрафиолетового излучения. Под воздействием солнечного света такая оболочка быстро теряет эластичность, растрескивается, что приводит к оголению брони или изоляции, возникновению токов утечки и короткому замыканию. Для открытой уличной прокладки необходимы кабели с оболочкой из светостабилизированного полиэтилена (ПЭ) или специального ПВХ для наружного применения.
Что означает маркировка «ПвБШпнг» и где применяется такой кабель?
Это бронированный силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для прокладки в земле (траншеях), коллекторах, тоннелях. Благодаря изоляции XLPE он имеет повышенную пропускную способность и термостойкость. Оболочка «нг» позволяет прокладывать его в пучках с другими кабелями, снижая пожарную опасность.
Как правильно выбрать сечение кабеля для прокладки в земле к удаленному объекту?
Выбор сечения для внешней линии – это всегда компромисс между стоимостью и потерями. Помимо стандартного расчета по допустимому току нагрузки (ПУЭ, гл. 1.3), для линий длиной более 50 метров обязателен расчет по потере напряжения. Суммарные потери напряжения от источника питания до конечного потребителя не должны превышать 5% для силовых нагрузок и 3% для освещения. Для алюминиевых кабелей этот расчет часто становится определяющим, так как их удельное сопротивление выше. Также необходимо учитывать поправочный коэффициент на прокладку в земле, который зависит от удельного теплового сопротивления грунта и глубины заложения.
Нужно ли дополнительно защищать бронированный кабель при прокладке в агрессивных грунтах?
Да, стандартная броня из оцинкованных стальных лент подвержена коррозии в кислых, щелочных, болотистых грунтах, а также в грунтах с блуждающими токами. В таких условиях рекомендуется: