Кабели силовые 1 кВ с бумажной изоляцией без брони

Кабели силовые на напряжение 1 кВ с бумажной изоляцией без брони: конструкция, применение и технические аспекты

Силовые кабели на напряжение до 1 кВ с бумажной пропитанной изоляцией (БПИ) без брони представляют собой классическое решение для стационарной прокладки в электрических сетях низкого напряжения. Несмотря на активное развитие полимерных изоляционных материалов, кабели с бумажной изоляцией сохраняют свою актуальность в ряде областей благодаря ряду уникальных эксплуатационных характеристик. Данный тип кабеля, обозначаемый, например, как АСБ (Алюминиевая жила, Бумажная изоляция, Без брони) или СБ (для медной жилы), предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках.

Конструктивные элементы кабеля

Конструкция кабеля 1 кВ с бумажной изоляцией без брони является многослойной и строго регламентированной. Каждый элемент выполняет конкретную функцию, обеспечивая надежность и долговечность изделия.

• Токопроводящая жила: Изготавливается из алюминия (марка А) или меди. Жилы могут быть однопроволочными (секторной или круглой формы) или многопроволочными, что зависит от номинального сечения. Секторная форма жил применяется для оптимизации заполнения внутреннего пространства кабеля и уменьшения его общего диаметра.
• Фазная изоляция: Выполняется из кабельной бумаги, наложенной по спирали в несколько слоев крест-накрест. Толщина изоляции нормирована в зависимости от номинального напряжения. Бумажная лента обладает высокой электрической прочностью и термостойкостью.
• Поясная изоляция: Поверх изолированных фазных жил накладывается общий поясной слой бумажной изоляции, который скрепляет сердечник и выравнивает электрическое поле.
• Заполнитель: Пространство между изолированными жилами заполняется жгутами из бумаги или кабельной пряжей для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.
• Экран по изоляции (для кабелей на 1 кВ не всегда обязателен, но часто присутствует): В виде полупроводящей бумаги или ленты. Он служит для выравнивания электрического поля у поверхности изоляции жил и пояса, предотвращая возникновение локальных разрядов.
• Оболочка: Защищает изоляционный сердечник от воздействия влаги, света, химических веществ и механических повреждений. Для небронированных кабелей 1 кВ оболочка, как правило, изготавливается из свинца (марки АСБ, СБ) или алюминия (марки ААБ, ААШв). Свинцовая оболочка обеспечивает абсолютную герметичность и гибкость, алюминиевая – повышенную механическую прочность и меньший вес.
• Защитный покров (подушка и наружное покрытие): Поверх металлической оболочки накладывается подушка из битума, крепированной бумаги или ПЭТ ленты, а затем наружный покров – обычно из битума, пропитанной кабельной пряжи (джут) или поливинилхлоридного пластиката. Этот слой защищает металлическую оболочку от коррозии и механических воздействий.

Ключевые технические характеристики и условия эксплуатации

Эксплуатация кабелей с БПИ строго регламентирована техническими условиями и ПУЭ (Правилами Устройства Электроустановок).

• Номинальное напряжение: 1000 В (660/1000 В, 1000 В).
• Температура окружающей среды при прокладке: Не ниже 0°C (без предварительного подогрева).
• Допустимая температура нагрева жил:
  • В продолжительном режиме: +80°C
  • В режиме перегрузки: +90°C
  • В режиме короткого замыкания: +200°C (для медных жил), +200°C (для алюминиевых жил, при условии ограничения времени КЗ).
• Минимальный радиус изгиба при прокладке: Крайне важный параметр. Для одножильных кабелей – не менее 25 наружных диаметров. Для многожильных кабелей – не менее 15 наружных диаметров. Нарушение этого требования ведет к повреждению изоляции и оболочки.
• Прокладка: Допускается прокладка в земле (траншеях) при условии отсутствия растягивающих усилий и механических повреждений, а также в воздухе (на трассах, где нет опасности механических повреждений), в каналах, туннелях и кабельных этажах. Прокладка в земле требует дополнительной защиты в виде кирпича или защитных плит.
• Допустимые усилия при тяжении: Регламентируются для каждого сечения. Для алюминиевых жил – не более 40 Н/мм², для медных – не более 60 Н/мм² площади сечения жилы.

Сравнительная таблица: Бумажная изоляция (БПИ) vs ПВХ изоляция (ВВГ) на 1 кВ

Критерий	Кабель с БПИ (АСБ, СБ)	Кабель с ПВХ изоляцией (ВВГ, АВВГ)
Термостойкость	Высокая. Длительно +80°C, перегрузка +90°C.	Ограниченная. Длительно +70°C, перегрузка +80°C.
Влагостойкость	Зависит от целостности герметичной оболочки. При ее повреждении изоляция гигроскопична и теряет свойства.	Высокая. Полимерная изоляция негигроскопична.
Допустимый ток нагрузки	Как правило, выше на 10-15% при одинаковом сечении за счет лучшего теплоотвода и более высокой рабочей температуры.	Стандартные значения по ПУЭ.
Стойкость к короткому замыканию	Очень высокая благодаря пропитке и бумажной основе.	Ниже, ограничена температурой плавления/деградации ПВХ.
Гибкость и удобство монтажа	Низкая. Большие радиусы изгиба, необходимость соблюдения разности уровней, опасность повреждения оболочки.	Высокая. Меньшие радиусы изгиба, легче монтировать на сложных трассах.
Требования к монтажу	Строгие. Необходимость концевых и соединительных муфт для герметизации. Запрет на прокладку без подогрева при отрицательных температурах.	Проще. Концевые заделки проще, допустима прокладка при низких температурах (с ограничениями).
Экологичность и утилизация	Сложнее. Наличие пропиточного состава (масло, канифоль), свинцовой оболочки.	Проще, но ПВХ при горении выделяет токсичный хлор.
Срок службы	40-50 лет и более при правильной прокладке и эксплуатации.	25-30 лет.

Области применения и ограничения

Кабели 1 кВ с БПИ без брони применяются для создания распределительных сетей и питания мощных стационарных потребителей. Основные сферы применения:

• Прокладка в земле (траншеях) на территории промышленных предприятий, при условии защиты от механических повреждений.
• Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах и на эстакадах внутри и вне зданий.
• Использование в качестве вводов и отводов на подстанциях и распределительных устройствах напряжением 6-35/0,4 кВ.
• Питание крупных электродвигателей, насосных станций, вентиляционных установок.

Ограничения и запреты:

• Запрещена прокладка в вертикальных и наклонных трассах с существенным перепадом уровней (более 15-25 м для кабелей с вязкой пропиткой) без использования специальных стопорных муфт, так как возможет стекание пропиточного состава.
• Не рекомендуется применение в условиях возможных значительных вибраций и смещений грунта.
• Не применяются для подвижного подключения.
• Из-за наличия свинцовой оболочки (в большинстве исполнений) не рекомендуются для прокладки в агрессивных почвах без дополнительной коррозионной защиты.

Монтаж, соединение и оконцевание

Монтаж кабелей с бумажной изоляцией требует высокой квалификации персонала. Ключевые этапы:

1. Раскатка: Осуществляется с соблюдением минимального радиуса изгиба. Используются кабельные ролики для предотвращения механических повреждений.
2. Подготовка концов: Перед установкой муфт конец кабеля тщательно разделывается: послойно снимаются защитные покровы, оболочка, поясная и фазная изоляция.
3. Установка соединительных и концевых муфт: Является обязательной операцией для обеспечения герметичности и восстановления изоляции. Для кабелей 1 кВ применяются чугунные, свинцовые или эпоксидные соединительные муфты, а также концевые мачтовые или стационарные муфты (КНМ, КНБ). Процесс включает обезжиривание, ступенчатую разделку изоляции, соединение жил, монтаж изоляционного корпуса и его заполнение изоляционным компаундом (заливной тип) или мастикой.
4. Герметизация: Нарушение герметичности муфты или оболочки ведет к проникновению влаги и постепенной деградации бумажной изоляции, вплоть до пробоя.

Контроль состояния и диагностика

Для оценки состояния кабельной линии с БПИ применяется комплекс методов:

• Измерение сопротивления изоляции мегомметром на 2500 В: Базовый метод. Сопротивление изоляции должно быть не менее 10 МОм на километр длины при температуре +20°C. Низкие значения указывают на увлажнение.
• Испытание повышенным напряжением постоянного тока: Стандартное испытание после монтажа и в процессе эксплуатации. Кабель 1 кВ испытывается напряжением 5 кВ в течение 10 минут. Отсутствие пробоя и стабильность тока утечки свидетельствуют о исправности.
• Измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) и емкости: Позволяет оценить степень старения и увлажнения изоляции по всей длине. Рост tg δ – тревожный признак.
• Визуальный осмотр муфт и оболочки: На предмет коррозии, подтеков пропиточного состава, механических повреждений.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Почему бумажная изоляция до сих пор применяется, если есть современные полимеры?

Бумажная пропитанная изоляция обладает более высокой термостойкостью, лучшей теплоотдачей, большей стойкостью к термическому воздействию при коротких замыканиях и, как следствие, более высоким допустимым током нагрузки и длительным сроком службы в стационарных условиях. Это экономически оправдано для мощных и ответственных линий.

Можно ли прокладывать кабель АСБ без брони непосредственно в земле?

Да, ПУЭ допускают такую прокладку, но с обязательным условием: кабель должен быть защищен от механических повреждений путем укладки на слой песка и закрытия сверху кирпичом или специальными бетонными плитами по всей длине трассы. В городских условиях или на территориях с активными земляными работами рекомендуется прокладка в асбестоцементных или ПНД трубах.

Что опаснее для кабеля с БПИ: повреждение металлической оболочки или фазной изоляции?

Любое повреждение герметичности свинцовой или алюминиевой оболочки является критическим. Влага, проникшая через повреждение, постепенно пропитывает бумажную изоляцию, резко снижая ее электрическую прочность и приводя к межфазному короткому замыканию или замыканию на землю. Повреждение фазной изоляции при монтаже также недопустимо и требует установки ремонтной муфты.

Как определить, что кабель увлажнен?

Косвенными признаками при испытаниях являются: резкое снижение сопротивления изоляции (особенно ниже 0.5 МОм на км), нестабильность или рост тока утечки при проведении испытаний повышенным напряжением постоянного тока, повышенное значение тангенса угла диэлектрических потерь. Физически в месте повреждения оболочки может наблюдаться вздутие защитных покровов или подтеки пропиточной массы.

Чем отличается кабель в алюминиевой оболочке (ААБ) от кабеля в свинцовой (АСБ)?

Кабель с алюминиевой оболочкой (ААБ) легче, обладает большей механической прочностью на разрыв и не подвержен ползучести (сползанию с наклонных трасс под собственным весом). Однако алюминиевая оболочка менее гибкая и сложнее в разделке при монтаже муфт. Свинцовая оболочка (АСБ) абсолютно герметична, более гибка и коррозионно-стойка в нейтральных средах, но тяжелее и подвержена ползучести.

Нужно ли заземлять металлическую оболочку кабеля?

Да, согласно ПУЭ, металлические оболочки и броня силовых кабелей должны быть заземлены с двух сторон линии. Это делается для обеспечения безопасности персонала (снятие напряжения с оболочки при пробое изоляции) и для нормальной работы релейной защиты, реагирующей на замыкания на землю.

Заключение

Силовые кабели на 1 кВ с бумажной пропитанной изоляцией без брони остаются надежным и технически обоснованным решением для стационарных распределительных сетей промышленных предприятий и объектов инфраструктуры. Их выбор оправдан при необходимости высокой долговечности, повышенной токовой нагрузки и работы в условиях повышенных температур. Ключевыми факторами успешной эксплуатации являются строгое соблюдение правил монтажа (особенно радиусов изгиба и технологии установки муфт), качественная герметизация и регулярный диагностический контроль состояния изоляции. При проектировании новых сетей необходим технико-экономический анализ, сравнивающий капитальные затраты на монтаж БПИ-кабеля с его эксплуатационными преимуществами перед полимерными аналогами.