Кабели силовые одножильные с бумажной изоляцией без брони: конструкция, применение и технические характеристики
Кабели силовые одножильные с бумажной пропитанной изоляцией без брони представляют собой классический тип кабельной продукции для стационарной прокладки в электрических сетях напряжением от 1 до 35 кВ. Исторически это один из первых типов высоковольтных кабелей, технология производства которых отработана десятилетиями. Несмотря на появление полимерных аналогов, они сохраняют свою актуальность в определенных сегментах энергетики благодаря ряду уникальных эксплуатационных свойств.
Конструкция кабеля
Конструкция кабеля является многослойной и строго регламентируется ГОСТ 18410-73 «Кабели силовые с бумажной изоляцией» и другими нормативными документами. Кабель маркируется как ОСБ (Одножильный, С бумажной изоляцией, Без брони).
- Токопроводящая жила: Изготавливается из алюминия (А) или меди (нет буквенного обозначения). Может быть круглой, секторной или сегментной формы для кабелей больших сечений (как правило, от 240 мм²) с целью компактизации конструкции. Жила может быть однопроволочной (для сечений до 16-25 мм²) или многопроволочной.
- Фазная бумажная изоляция: На токопроводящую жилу спирально накладываются ленты кабельной бумаги, пропитанной вязким маслоканифольным или синтетическим составом. Толщина изоляции нормируется в зависимости от номинального напряжения кабеля (1, 6, 10, 20, 35 кВ). Бумажная изоляция обладает высокой электрической прочностью и термостабильностью.
- Экран на жиле (для кабелей 6 кВ и выше): Для выравнивания электрического поля и предотвращения коронирования на изоляцию жилы накладывается экран в виде полупроводящей бумаги или ленты из графитизированной ткани/бумаги.
- Заполнение: В одножильных кабелях для придания конструкции круглой формы и устранения свободного пространства под оболочкой используется бумажный жгут или кабельная пряжа.
- Поясная изоляция: Поверх фазной изоляции (и экрана) также накладываются несколько слоев кабельной бумаги, образуя поясную изоляцию.
- Экран на изоляции (для кабелей 6 кВ и выше): Поверх поясной изоляции накладывается экран в виде металлизированной бумаги или медных лент (фольги), служащий для направления силовых линий электрического поля и обеспечения возможности монтажа заземления.
- Свинцовая или алюминиевая оболочка: Герметичная оболочка, защищающая изоляцию от проникновения влаги и воздуха, а также от механических воздействий. Свинцовая (С) обладает высокой коррозионной стойкостью и гибкостью, алюминиевая (А) – большей механической прочностью и меньшим весом.
- Защитный покров (подушка): Под оболочкой накладывается подушка из битума, крепированной бумаги или ПЭТ ленты для предотвращения коррозии оболочки и защиты от повреждения броней.
- Броня: В кабелях без брони (индекс «г» – голый) данный элемент отсутствует. Однако для защиты от механических повреждений кабель марки ОСБ должен прокладываться в трубах, блоках или кабельных конструкциях.
- Наружный покров: Для защиты от коррозии на оболочку (или броню, если она есть) может наноситься волокнистый материал (пропитанная кабельная пряжа) или полиэтилентерефталат (ПЭТ). В кабелях без брони наружный покров часто отсутствует, а свинцовая оболочка может иметь джутовый покров.
- Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах и по эстакадам на территории электростанций, подстанций и промышленных предприятий.
- Монтаж в блоках и трубах (железобетонных, асбестоцементных, пластиковых) при отсутствии опасности механических повреждений в процессе эксплуатации.
- Использование в качестве вставок на переходах через водоемы или в грунтах с высокой коррозионной активностью (благодаря герметичной металлической оболочке).
- Прокладка в пожароопасных помещениях, так как бумажная пропитанная изоляция не поддерживает горение без внешнего источника огня.
- О – одножильный.
- С – свинцовая оболочка (если «А» – алюминиевая).
- Б – без брони.
- 10 – номинальное напряжение, кВ.
- 1х240/25 – количество жил (1), сечение жилы (240 мм²) и сечение экрана (25 мм²) для кабелей с заземляющим проводником.
- 1 – обозначение категории по нераспространению горения.
- Высокая термостойкость и долговечность при правильной эксплуатации. Расчетный срок службы – не менее 30 лет.
- Отличные диэлектрические характеристики, низкий tg δ, что особенно важно для сетей высокого и сверхвысокого напряжения.
- Хорошая стойкость к тепловым перегрузкам и коротким замыканиям.
- Герметичная металлическая оболочка обеспечивает абсолютную защиту изоляции от влаги и агрессивных сред.
- Не поддерживает горение, что актуально для пожароопасных объектов.
- Большая масса и радиус изгиба по сравнению с полимерными кабелями.
- Сложность монтажа: необходимость специальных муфт для оконцевания и соединения, требующих квалификации персонала.
- Ограничения по разности уровней прокладки из-за стекания пропитки.
- Требовательность к условиям хранения и транспортировки (риск нарушения герметичности оболочки).
- Экологические аспекты: использование свинца и промасленной бумаги требует специальных процедур утилизации.
Область применения и условия эксплуатации
Кабели ОСБ предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Основные сферы применения:
Важное ограничение: Прокладка без брони допускается только в местах, где исключены механические воздействия (растяжение, удары, вибрация) в процессе эксплуатации. Кабель не предназначен для прокладки непосредственно в земле (траншеях) без дополнительной защиты (трубы, блоки).
Классификация и маркировка
Маркировка кабелей осуществляется согласно ГОСТ и включает в себя буквенно-цифровой код. Пример: ОСБ-10 1х240/25-1
Дополнительные индексы: «в» – оболочка из поливинилхлоридного пластиката поверх металлической, «г» – голый (без защитного покрова), «л» – лавсановая лента в защитном покрове.
Основные технические параметры
Параметры кабелей регламентируются ГОСТ 18410-73. Ниже приведены ключевые характеристики.
Таблица 1. Номинальные сечения токопроводящих жил (согласно ГОСТ 18410-73)
| Напряжение, кВ | Рекомендуемые сечения жил, мм² (алюминий/медь) |
|---|---|
| 1 | 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240, 300, 400, 500, 625, 800 |
| 6, 10 | 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240, 300, 400, 500, 625, 800 |
| 20, 35 | 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240, 300, 400, 500, 625, 800 |
Таблица 2. Допустимые длительные токовые нагрузки для кабелей с бумажной изоляцией (справочные данные, зависят от условий прокладки)
| Сечение жилы, мм² | Медь (ток, А) при напряжении, кВ | Алюминий (ток, А) при напряжении, кВ |
|---|---|---|
| 50 | 190 (1 кВ), 180 (10 кВ) | 145 (1 кВ), 140 (10 кВ) |
| 120 | 340 (1 кВ), 320 (10 кВ) | 260 (1 кВ), 245 (10 кВ) |
| 240 | 540 (1 кВ), 510 (10 кВ) | 415 (1 кВ), 390 (10 кВ) |
Примечание: Точные значения определяются по ПУЭ 7-го издания, глава 1.3, с учетом коэффициентов прокладки, температуры окружающей среды и других факторов.
Таблица 3. Электрические характеристики изоляции
| Параметр | Значение для кабелей на напряжение, кВ |
|---|---|
| Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц, кВ, в течение 10 мин. | 6 (для 1 кВ), 16 (для 6 кВ), 25 (для 10 кВ), 37 (для 20 кВ), 52 (для 35 кВ) |
| Сопротивление изоляции при 20°C, МОм·км, не менее | 100 (для 1-10 кВ), 200 (для 20-35 кВ) |
| Тангенс угла диэлектрических потерь (tg δ) при температуре 100°C, не более | 0.01 (для 6-10 кВ), 0.008 (для 20-35 кВ) |
Преимущества и недостатки по сравнению с кабелями с полимерной изоляцией (XLPE, ПВХ)
Преимущества:
Недостатки:
Особенности монтажа и эксплуатации
Монтаж кабелей ОСБ требует строгого соблюдения правил. Перед прокладкой обязательна проверка герметичности оболочки и сопротивления изоляции. При монтаже необходимо соблюдать минимально допустимые радиусы изгиба: для кабелей со свинцовой оболочкой – 25 диаметров кабеля, с алюминиевой – 30 диаметров. Прокладка осуществляется с небольшим запасом по длине для компенсации температурных деформаций и вибраций. Обязательно выполняется заземление металлической оболочки и экранов с двух сторон кабельной линии для безопасности и нормальной работы защит. При прокладке в трубах они должны быть очищены и иметь гладкую внутреннюю поверхность во избежание повреждения оболочки.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальное отличие кабеля ОСБ от, например, АСБ (бронированного)?
Кабель АСБ имеет поверх оболочки дополнительные защитные покровы: броню из стальных лент (АСБл) или оцинкованных стальных проволок (АСБк) и наружный джутовый покров. Это позволяет прокладывать его непосредственно в земле (траншеях) с защитой от механических повреждений. ОСБ такой защиты не имеет и требует прокладки в трубах, блоках или кабельных сооружениях.
Можно ли проложить одножильный кабель ОСБ в земле без трубы?
Нет, категорически не рекомендуется. Отсутствие брони делает кабель уязвимым к механическим повреждениям при осадке грунта, работах в земле, давлении камней. Кроме того, свинцовая оболочка подвержена коррозии в агрессивных грунтах. Прокладка без трубы или блока приведет к резкому сокращению срока службы и повысит риск аварии.
Какой кабель выбрать для ответственного объекта: с бумажной или сшито-полиэтиленовой (СПЭ) изоляцией?
Выбор зависит от условий. Бумажная изоляция в металлической оболочке предпочтительна при: необходимости высокой пожарной безопасности (не распространяет горение), прокладке в агрессивных средах (защита оболочкой), наличии риска тепловых перегрузок. СПЭ-кабели легче, проще в монтаже (не требуют сложных муфт), не имеют ограничений по перепадам уровней. Для новых проектов, особенно на напряжения до 35 кВ, чаще выбирают СПЭ. Для реконструкции старых сетей или на специфических объектах (ТЭЦ, металлургия) может быть оправдано применение бумажной изоляции.
Что означает индекс «г» в маркировке и где применяется такой кабель?
Индекс «г» (голый) означает, что кабель не имеет защитного покрова поверх металлической оболочки (например, джутового). Такой кабель применяется для прокладки внутри сухих кабельных сооружений (тоннелей, эстакад, галерей), где исключено попадание влаги и механических воздействий на оболочку. Для прокладки в условиях возможной коррозии (сырые тоннели, наружные установки) следует выбирать кабель с защитным покровом (без индекса «г» или с индексом «л» – лавсан).
Как контролировать состояние бумажной изоляции в процессе эксплуатации?
Основными методами эксплуатационного контроля являются: измерение сопротивления изоляции мегомметром на 2500 В, измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) и емкости жилы на оболочку. Рост tg δ и снижение сопротивления изоляции свидетельствуют о старении изоляции, ее увлажнении или наличии дефектов. Для кабелей на 35 кВ и выше регулярно проводятся испытания повышенным выпрямленным напряжением.
Заключение
Одножильные силовые кабели с бумажной изоляцией без брони (ОСБ) остаются надежным и проверенным решением для стационарной прокладки в электрических сетях среднего напряжения в условиях, исключающих механические воздействия. Их ключевые преимущества – долговечность, термостабильность, высокая электрическая прочность и пожаробезопасность – обеспечиваются герметичной металлической оболочкой и свойствами пропитанной бумажной изоляции. Выбор в пользу данной продукции должен быть обоснован проектными требованиями, условиями окружающей среды и экономической целесообразностью с учетом затрат на монтаж и обслуживание. Строгое соблюдение правил прокладки, монтажа муфт и эксплуатационного контроля является залогом многолетней безаварийной службы кабельных линий этого типа.