Кабели медные силовые 4 жилы

Медные силовые кабели с четырьмя жилами: конструкция, применение, выбор и монтаж

Медные силовые кабели с четырьмя токопроводящими жилами являются ключевым элементом в системах распределения электроэнергии напряжением до 35 кВ. Их основное назначение – передача трехфазного переменного тока в сетях с глухозаземленной нейтралью, где четвертая жила выполняет функцию нулевого рабочего (N) или совмещенного нулевого рабочего и защитного (PEN) проводника. Широкое распространение данных кабелей обусловлено превосходными электротехническими характеристиками меди: высокой электропроводностью, стойкостью к окислению, механической прочностью и пластичностью.

Конструктивные особенности и элементы

Конструкция четырехжильного силового кабеля стандартизирована и состоит из нескольких обязательных слоев, каждый из которых выполняет защитную или изолирующую функцию.

• Токопроводящие жилы: Изготавливаются из медной проволоки по ГОСТ 22483. Жилы могут быть однопроволочными (монолитными) для малых и средних сечений или многопроволочными для повышенной гибкости (сечения, как правило, от 50 мм² и выше). Класс гибкости (1, 2, 3 и т.д.) регламентирует количество проволок в жиле.
• Изоляция жил: Каждая жила имеет индивидуальную изоляцию из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката, сшитого полиэтилена (СПЭ) или реже этиленпропиленовой резины (ЭПР). Цветовая маркировка изоляции строго регламентирована ПУЭ: для фазных жил – желтый, зеленый, красный (или коричневый, черный, серый по современным стандартам); для нулевой жилы (N) – голубой или синий; для совмещенного PEN-проводника – голубой цвет с желто-зелеными метками на концах.
• Скрутка (заполнение): Изолированные жилы скручиваются в сердечник. Для придания кабелю круглой формы и механической стабильности в межжильное пространство часто добавляется заполнитель из ПВХ-компаунда, мелонаполненной резины или нетканых материалов.
• Поясная изоляция: Поверх скрученного сердечника может накладываться поясная изоляция (обмотка) из ленты или экструдированного слоя, которая служит дополнительным барьером и основой для экрана/брони.
• Экран (для кабелей на напряжение 6 кВ и выше): Обязательный элемент для выравнивания электрического поля и защиты от внешних электромагнитных помех. Выполняется из электропроводящего материала (полупроводящий сшитый полиэтилен, медная или алюминиевая фольга, проводящая бумага) в сочетании с медными проволоками или лентами.
• Броня: Защищает кабель от механических повреждений. Чаще всего представляет собой две стальные оцинкованные ленты, наложенные с перекрытием. В кабелях с однопроволочными жилами может использоваться броня из круглых стальных оцинкованных проволок.
• Защитный шланг (наружная оболочка): Внешний слой, предохраняющий все внутренние элементы от воздействия влаги, агрессивных сред, солнечного излучения и механических воздействий. Материал – ПВХ-пластикат, полиэтилен или их модификации (малодымный, безгалогенный, маслостойкий).

Основные типы и марки кабелей

Выбор конкретной марки определяется условиями прокладки и эксплуатации.

Таблица 1. Характеристики распространенных марок 4-жильных медных силовых кабелей

Марка кабеля	Расшифровка	Напряжение, кВ	Особенности конструкции	Основная сфера применения
ВВГ	Винил-Винил-Голый (ПВХ изоляция, ПВХ оболочка, без брони)	0.66, 1	Брони нет. Жилы могут быть круглой или секторной формы.	Прокладка в сухих и влажных помещениях, кабельных каналах, на специальных лотках. Запрещена для прокладки в земле без дополнительной защиты.
ВВГз	ВВГ с заполнением	0.66, 1	Наличие заполнения жил компаундом для придания круглой формы и герметизации.	Аналогично ВВГ, но с улучшенной защитой от влаги и механической целостностью.
ПвВГ	С изоляцией из сшитого полиэтилена, ПВХ оболочка	до 35	Высокая термостойкость (допустимый нагрев до +90°C), повышенная стойкость к токам КЗ.	Магистральные линии, распределительные сети, в т.ч. в условиях повышенных температур.
АВБбШв	Алюминиевые жилы, Броня из стальных лент, Защитный шланг из ПВХ)	до 1	Алюминиевые жилы, броня из двух стальных лент.	Прокладка в земле (траншеях) без дополнительных защитных труб. Экономичное решение для магистралей.
КГ	Кабель Гибкий	до 0.66	Многопроволочные жилы повышенной гибкости, резиновая изоляция и оболочка.	Подключение передвижного оборудования, сварочных аппаратов, временное энергоснабжение.

Ключевые параметры выбора

При подборе кабеля необходимо учитывать комплекс взаимосвязанных параметров.

• Номинальное напряжение (U₀/U): Указывается в кВ (например, 0.66/1 кВ). U₀ – напряжение между жилой и землей, U – между фазными жилами. Кабель должен быть рассчитан на сетевое напряжение.
• Сечение жил: Определяется расчетным током нагрузки с учетом условий прокладки (температура окружающей среды, группировка) и допустимого падения напряжения. Выбирается по ПУЭ (Глава 1.3). Стандартный ряд сечений: 1.5, 2.5, 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240 мм² и более.
• Материал и форма жилы: Медь – для высоких токовых нагрузок, ответственных объектов, пожароопасных помещений. Форма: круглая – универсальная, секторная (сегментная) – для оптимизации диаметра кабеля и экономии материалов в кабелях большого сечения.
• Тип изоляции: ПВХ – для общего применения, нераспространение горения. СПЭ – для сетей среднего напряжения, повышенной температурной стойкости и пропускной способности. Резина – для гибких кабелей и сложных условий изгиба.
• Наличие брони и тип оболочки: Броня обязательна для прокладки в земле (траншеях) без защитных труб. Оболочка из негорючего ПВХ (нг), малодымного безгалогенного состава (нг-LS, нг-HF) – для помещений с массовым пребыванием людей, метро, высотных зданий.
• Условия прокладки и эксплуатации: Температурный диапазон, возможность затопления, воздействие химических веществ, УФ-излучения, механических нагрузок.

Расчет сечения и пропускная способность

Основой для выбора сечения является длительно допустимый ток нагрузки (I_доп). Он зависит от сечения, способа прокладки (в воздухе, в земле, пучком) и материала изоляции. Падение напряжения не должно превышать 5% для внутренних сетей и 8% для внешних от источника питания до конечного потребителя.

Таблица 2. Пример длительно допустимых токов для 4-жильных медных кабелей с ПВХ изоляцией (0.66/1 кВ) при прокладке в воздухе (окружающая температура +25°C)

Сечение жилы, мм²	Допустимый ток, А (для кабелей с изоляцией из ПВХ)	Примерная мощность трехфазной нагрузки при 380В, кВт*
4	41	~27
6	53	~35
10	73	~48
16	101	~66
25	134	~88
35	166	~109
50	204	~134

• Мощность указана ориентировочно, для cos φ ≈ 0.85. Точный расчет должен учитывать коэффициент мощности, условия прокладки и температурные поправки.

Особенности монтажа и соединения

Правильный монтаж гарантирует долговечность и безопасность кабельной линии.

• Прокладка: Допустимые радиусы изгиба регламентированы (обычно не менее 10-15 наружных диаметров для бронированных и 7.5-10 для небронированных кабелей). При прокладке в земле кабель укладывается на песчаную подушку, защищается сигнальной лентой или плитами. В лотках и коробах – с креплением, без провисаний.
• Соединение и оконцевание: Соединение жил производится с помощью обжимных гильз (медно-луженых), сварки или пайки с последующей изоляцией. Для оконцевания используются кабельные наконечники (гильзовые, штыревые), которые обжимаются или припаиваются на концы жил. Критически важно соблюдать цветовую маркировку фаз и нуля при подключении к шинам распределительных устройств.
• Заземление: Броня, экраны и металлические оболочки кабеля подлежат обязательному заземлению с двух сторон для безопасности и нормальной работы защит. Для этого используются специальные бандажи и заземляющие проводники.

Контроль качества и испытания

Перед вводом в эксплуатацию кабельная линия подвергается комплексу испытаний, регламентированных ПУЭ и ПТЭЭП.

• Измерение сопротивления изоляции: Мегаомметром на напряжение 2500 В для кабелей до 1 кВ и 5000 В для кабелей 6-35 кВ. Сопротивление изоляции должно быть не менее 0.5 МОм для кабелей до 1 кВ и рассчитываемые значения для более высоких напряжений.
• Испытание повышенным напряжением выпрямленного тока: Для кабелей до 1 кВ – 3.5U₀ в течение 5 мин. Например, для кабеля 0.66/1 кВ испытательное напряжение составляет 3.5 кВ.
• Проверка целостности и фазировки жил: Убедиться в правильности соединения фаз и отсутствии обрывов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие кабеля ВВГ от ВВГз?

Кабель ВВГз имеет заполнение пространства между изолированными жилами негорючим компаундом. Это придает кабелю круглую форму, повышает его герметичность (защита от влаги), механическую стабильность и несколько улучшает противопожарные характеристики, препятствуя распространению пламени внутри кабеля.

Когда необходимо использовать кабель с нулевой жилой уменьшенного сечения?

В соответствии с ПУЭ (п. 1.3.183), в четырехпроводных сетях трехфазного тока сечение нулевой рабочей жилы (N) может быть уменьшено относительно фазных, если в нормальном режиме по ней не протекает ток, близкий к фазному (например, при питаеии симметричной трехфазной нагрузки, такой как электродвигатели). Однако, при питании преимущественно однофазных нагрузок (офисы, жилые дома) сечение нулевой жилы должно быть равно фазному, так как по ней может протекать значительный ток несимметрии.

Как правильно выбрать между кабелем с ПВХ и СПЭ изоляцией для сети 10 кВ?

Выбор зависит от технико-экономического обоснования. Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) имеет более высокую допустимую рабочую температуру (90°C против 70°C у ПВХ), большую пропускную способность, меньший вес и диаметр, не содержит галогенов. Однако он более чувствителен к качеству монтажа и требует специальной арматуры для оконцевания. ПВХ-кабели традиционно дешевле, но их применение в новых проектах сетей среднего напряжения сокращается в пользу СПЭ-технологии.

Обязательно ли использовать бронированный кабель для прокладки в земле?

Да, согласно ПУЭ и общепринятой практике, прокладка силовых кабелей напряжением до 35 кВ непосредственно в земле (траншее) должна осуществляться в кабелях с броней, защищающей от механических повреждений (например, АВБбШв, ВБбШв, ПвБбШв). Прокладка небронированного кабеля (например, ВВГ) в земле допускается только в исключительных случаях при условии его защиты трубами или блоками на всем протяжении, что часто экономически нецелесообразно.

Как определить необходимое сечение кабеля для подключения здания с известной мощностью?

Необходимо выполнить расчет в несколько этапов: 1) Определить расчетный ток (I_р) по трехфазной формуле: I_р = P / (√3 U cos φ), где P – полная мощность в кВт, U – линейное напряжение (0.38 кВ), cos φ – коэффициент мощности. 2) По таблицам ПУЭ выбрать сечение, для которого длительно допустимый ток I_доп (с учетом всех поправочных коэффициентов на температуру, группировку и пр.) превышает I_р. 3) Проверить выбранное сечение на потерю напряжения. Для ответственных объектов расчет должен выполняться проектной организацией.

Можно ли использовать четырехжильный кабель в системе TN-S, где требуется отдельный защитный проводник PE?

Нет, для пятипроводной системы TN-S (с раздельными нулевым рабочим N и защитным PE проводниками) необходимо использовать пятижильный кабель. В четырехжильном кабеле четвертая жила является либо N, либо PEN. Использование его в системе TN-S, где PE должен быть отделен от N на всем протяжении от подстанции, является грубым нарушением ПУЭ и правил электробезопасности.