Кабели силовые 1 кВ с бумажной изоляцией

Кабели силовые на напряжение 1 кВ с бумажной изоляцией: конструкция, применение и особенности эксплуатации

Силовые кабели на напряжение до 1 кВ с бумажной пропитанной изоляцией представляют собой классическое и проверенное временем решение для стационарной прокладки в электрических сетях. Несмотря на активное развитие полимерных изоляционных материалов, данные кабели сохраняют свою актуальность в ряде ответственных применений благодаря уникальному сочетанию характеристик. Их основное назначение – передача и распределение электрической энергии в стационарных установках с номинальным переменным напряжением 660 В или 1000 В частотой 50 Гц.

Конструктивные особенности и материалы

Конструкция кабеля типа СБ (Силовой с Бумажной изоляцией) является многослойной и включает в себя несколько обязательных элементов, каждый из которых выполняет критически важную функцию.

• Токопроводящая жила: Изготавливается из алюминия (марка А) или меди (марка М). Жилы могут быть однопроволочными (секторной или круглой формы) или многопроволочными (круглой формы) в зависимости от сечения. Для кабелей на 1 кВ стандартом являются однопроволочные жилы.
• Фазная изоляция: Выполняется из кабельной бумаги нескольких сортов, которая в несколько слоев накладывается на токопроводящую жилу методом непрерывной обмотки. Толщина изоляции нормирована и зависит от номинального напряжения.
• Заполнение: Межфазное пространство в многожильных кабелях заполняется жгутами из бумаги или кабельной пряжей для придания конструкции округлой формы и механической стабильности.
• Поясная изоляция: Поверх скрученных изолированных жил также накладывается обмотка из бумажных лент, выполняющая роль дополнительной изоляции и механической защиты.
• Оболочка: Защищает изоляцию от воздействия влаги, агрессивных сред и механических повреждений. Для кабелей на 1 кВ наиболее распространены оболочки из свинца (марка С), алюминия (марка А) или, реже, из поливинилхлоридного пластиката (марка В). Свинцовая оболочка (СБ) обладает высокой коррозионной стойкостью и герметичностью, алюминиевая (СБл) – большей механической прочностью и меньшим весом.
• Защитные покровы: В зависимости от условий прокладки поверх оболочки могут накладываться дополнительные защитные слои:
  • Броня: Из стальных лент (тип Б) или оцинкованных стальных проволок (тип К) для защиты от механических воздействий.
  • Подушка под броню: Слой битума, крепированной бумаги или ПВХ для защиты оболочки от коррозии броней.
  • Наружный покров: Волокнистые материалы (пропитанная кабельная пряжа, стеклопряжа) или полимерные (шланг из ПВХ) для защиты брони от коррозии.

Классификация и маркировка

Кабели с бумажной изоляцией классифицируются по нескольким ключевым признакам, что отражено в их буквенно-цифровой маркировке согласно ГОСТ 18410-73 и другим нормативным документам.

• По материалу жилы: А – алюминий, отсутствие буквы – медь.
• По материалу оболочки: С – свинец, А – алюминий, В – ПВХ.
• По типу защитного покрова: Г – голый (без брони), Б – броня из стальных лент, К – броня из круглых стальных оцинкованных проволок, П – броня из плоских стальных оцинкованных проволок.
• По наличию наружного покрова: Шв – шланг защитный из ПВХ поверх брони, Шп – шланг защитный из полиэтилена, (в) – второе защитное покрытие поверх брони из выпрессованного битума.

Пример расшифровки марки СБлШв: Силовой кабель с Бумажной изоляцией, в алюминиевой (л) оболочке, с броней из стальных лент, в защитном шланге из ПВХ (Шв).

Области применения и условия прокладки

Кабели с бумажной пропитанной изоляцией предназначены для эксплуатации в широком диапазоне условий, но с учетом ряда ограничений.

• Стационарная прокладка: В кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, каналах), производственных помещениях, на эстакадах, в земле (траншеях). Кабели в алюминиевой или свинцовой оболочке с бронепокровами предназначены для прокладки в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью.
• Ограничение по разности уровней: Важнейший эксплуатационный параметр. Для кабелей с вязкой пропиткой существует строгое ограничение по максимальной разности уровней между верхней и нижней точкой трассы (обычно 15-25 м в зависимости от напряжения и конструкции). При превышении этого уровня пропиточный состав может стекать в нижнюю часть, приводя к осушению изоляции в верхних точках и ее пробою. Для трасс с большим перепадом высот используются кабели с нестекающей пропиткой (обозначаются индексом «н» в марке, например, ЦСП).
• Температурный режим: Длительно допустимая температура нагрева жил составляет +80°C. Кратковременно допустимая температура при перегрузке – до +90°C, а при коротком замыкании – до +200-250°C в зависимости от материала оболочки.

Сравнительные характеристики с кабелями с полимерной изоляцией

Параметр	Кабель с бумажной изоляцией (СБ, СБл)	Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ, XLPE)
Допустимая температура длительного нагрева жилы	+80°C	+90°C
Стойкость к тепловым перегрузкам	Высокая, благодаря термической стабильности пропиточной массы	Очень высокая
Чувствительность к перепадам уровней	Высокая (для кабелей с вязкой пропиткой)	Отсутствует
Требования к монтажу (заделки концов)	Сложные, требуют спецоборудования и квалификации для установки концевых муфт	Относительно простые
Герметичность конструкции	Абсолютная (металлическая оболочка)	Зависит от качества экрана и оболочки
Радиус изгиба при прокладке	Большой (15-25 диаметров кабеля)	Меньший (7.5-15 диаметров)
Влагопоглощение	Критично, требуется абсолютная герметичность оболочки	Практически отсутствует
Эксплуатационный ресурс	40-50 лет и более при соблюдении условий	Более 30 лет (требует подтверждения)

Монтаж, соединение и оконцевание

Монтаж кабелей с бумажной изоляцией является технологически сложным процессом, требующим высокой квалификации персонала. Ключевой задачей является сохранение герметичности и предотвращение увлажнения изоляции.

• Радиус изгиба: При прокладке необходимо соблюдать минимально допустимые радиусы изгиба, которые для кабелей в свинцовой оболочке составляют не менее 25 наружных диаметров, в алюминиевой – не менее 30 диаметров для одножильных и 25 для многожильных кабелей.
• Установка соединительных и концевых муфт: Является наиболее ответственной операцией. Для кабелей на 1 кВ используются свинцовые или эпоксидные муфты. Процесс включает разделку концов кабеля (послойное удаление защитных покровов и оболочки), ступенчатое обнажение жил, установку изоляционных колпачков или наложение липкой ленты, монтаж корпуса муфты и его герметизацию. Для свинцовых муфт применяется пайка или опрессовка. Цель – создать монолитную, герметичную конструкцию, исключающую доступ воздуха и влаги к бумажной изоляции.
• Контроль герметичности: После монтажа муфт и в процессе эксплуатации рекомендуется проводить контроль давления под оболочкой или тестирование на герметичность.

Эксплуатация, диагностика и ремонт

Эксплуатация кабельных линий с бумажной изоляцией требует системного подхода к диагностике и техническому обслуживанию.

• Основные опасности: Увлажнение изоляции (при повреждении оболочки или муфт), коррозия металлической оболочки и брони, тепловые перегрузки, механические повреждения.
• Методы диагностики:
  • Измерение сопротивления изоляции мегаомметром на 2500 В.
  • Испытание повышенным выпрямленным напряжением (как правило, 5 кВ для кабелей на 1 кВ).
  • Измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) и его зависимости от напряжения – наиболее информативный метод оценки степени старения и увлажнения бумажно-масляной изоляции.
  • Контроль наличия и давления азота в системах с азотной подпиткой (для кабелей с таким видом защиты).
• Ремонт: Локальные повреждения свинцовой оболочки могут устраняться пайкой свинцовых накладок. При серьезных повреждениях изоляции или оболочки требуется врезка ремонтной муфты с вырезом дефектного участка.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем главное преимущество бумажной изоляции перед современной полимерной?

Главные преимущества – исключительная долговременная термическая стабильность и высокая электрическая прочность в условиях длительной (десятки лет) эксплуатации. Металлическая оболочка обеспечивает абсолютную герметичность и защиту от влаги, а сама бумажно-масляная изоляция менее подвержена старению под действием частичных разрядов по сравнению с некоторыми полимерами, особенно на переменном напряжении.

Почему для кабелей с бумажной изоляцией так критичен перепад высот при прокладке?

Традиционная вязкая пропитка на основе минерального масла и канифоли под действием гравитации и нагрева от нагрузки может мигрировать в нижние точки трассы. Это приводит к осушению изоляции в верхних точках, росту диэлектрических потерь, перегреву и, в конечном итоге, к пробою. Поэтому для трасс с перепадом более 15-25 м необходимо применять кабели с обедненно-пропитанной или нестекающей пропиткой.

Можно ли проложить кабель СБ в земле без защиты?

Кабель в голой свинцовой или алюминиевой оболочке (марки СГ, АГ) без бронепокровов для прокладки в земле не предназначен. Механические воздействия (нагрузки от грунта, работы землеройной техники) приведут к деформации и разрушению оболочки, последующему увлажнению изоляции и выходу линии из строя. Для прокладки в земле обязательны кабели с бронепокровами (типы СБ, СБл, СБШв и т.п.).

Как определить, что бумажная изоляция кабеля увлажнена?

Основным диагностическим признаком является рост тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) и его нелинейное увеличение с ростом испытательного напряжения. Также косвенным признаком может служить снижение сопротивления изоляции, измеренного мегаомметром, особенно в сравнении с паспортными значениями и результатами предыдущих измерений.

Оправдано ли применение кабелей с бумажной изоляцией на 1 кВ сегодня?

Да, в ряде случаев оправдано. При реконструкции и ремонте действующих сетей, где уже проложены такие кабели, для обеспечения совместимости. В проектах, где предъявляются повышенные требования к пожарной безопасности (кабели в металлической оболочке не распространяют горение), к долговечности и надежности в тяжелых эксплуатационных условиях. Однако для новых проектов, особенно с сложной трассировкой и большими перепадами уровней, чаще выбирают кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена.

Каков типичный срок службы такого кабеля?

Номинальный срок службы, заложенный в стандартах, составляет 30 лет. Однако практика показывает, что при корректном проектировании (учет перепадов, коррозионной активности), качественном монтаже и регулярном техническом обслуживании кабельные линии с бумажной изоляцией в металлической оболочке могут безотказно работать 50 и более лет.