Кабели силовые 1 жильные с пластмассовой изоляцией

Кабели силовые одножильные с пластмассовой изоляцией: конструкция, стандарты, применение и монтаж

Одножильные силовые кабели с пластмассовой изоляцией представляют собой фундаментальный элемент современных систем распределения электроэнергии. Их конструкция, регламентированная национальными и международными стандартами, обеспечивает надежную передачу электроэнергии в стационарных установках при переменном напряжении до 35 кВ включительно. Ключевым отличием является наличие только одной токопроводящей жилы, что определяет специфику их применения, монтажа и требований к прокладке, в частности, необходимость учета вихревых токов и правильного расположения в трехфазных цепях.

Конструктивные элементы одножильного кабеля

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию.

• Токопроводящая жила: Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки. Медь обладает более высокой электропроводностью и механической прочностью, алюминий — меньшим весом и стоимостью. Жилы могут быть однопроволочными (монолитными) для малых и средних сечений или многопроволочными (гибкими) для больших сечений и условий, требующих повышенной гибкости.
• Изоляция: Основной барьер, обеспечивающий электрическую прочность. Используются два основных типа полимеров:
  • ПВХ (Поливинилхлорид): Обозначается как «В» по ГОСТ. Отличается негорючестью, хорошими механическими свойствами, стойкостью к агрессивным средам. Недостаток — выделение хлористого водорода и дыма при горении. Рабочая температура до +70°C.
  • Сшитый полиэтилен (СПЭ): Обозначается как «Пв» по ГОСТ. Получается путем поперечной «сшивки» молекул полиэтилена, что резко повышает его температурную стойкость (до +90°C в продолжительном режиме и до +250°C при КЗ), улучшает диэлектрические и механические свойства. Имеет значительно меньшие диэлектрические потери по сравнению с ПВХ.
• Экран (для кабелей на 6 кВ и выше): Обязательный элемент для средних и высоких напряжений. Состоит из двух частей:
  • Полупроводящий (экструдированный) экран: Наносится поверх изоляции. Выравнивает электрическое поле, устраняя микроскопические неровности и воздушные включения на границе «жила-изоляция».
  • Экран из медных проволок/ленты: Накладывается поверх полупроводящего экрана. Служит для замыкания на землю емкостных токов, защиты от внешних электромагнитных помех и в качестве элемента системы защиты от токов короткого замыкания.
• Защитная оболочка: Предохраняет внутренние элементы от механических повреждений, влаги, химических веществ и солнечной радиации. Выполняется из ПВХ пластиката (обозначение «В» в конце марки), полиэтилена («П») или самозатухающего полиэтилена («Шв»). Для кабелей с СПЭ-изоляцией часто применяется оболочка из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести.

Маркировка и основные типы кабелей

Маркировка осуществляется буквами и цифрами согласно ГОСТ 31996-2012 (и его обновленным редакциям) и ТУ производителей.

• Материал жилы: «А» — алюминий (если буквы нет — медь).
• Изоляция: «В» — ПВХ, «Пв» — сшитый полиэтилен.
• Экран: «Э» — наличие экрана (для кабелей на 6 кВ и выше обязательно).
• Защитная оболочка: «В» — ПВХ, «П» — полиэтилен, «Шв» — защитный шланг из поливинилхлорида.
• Сечение и номинальное напряжение: Указываются цифрами, например, 1х150/25 — одна жила сечением 150 мм² на напряжение 25 кВ.

Примеры марок:

• АПвЭп-1х240/35: Кабель с алюминиевой жилой (А), изоляцией из сшитого полиэтилена (Пв), с экраном (Э), в оболочке из полиэтилена (п), на напряжение 35 кВ, сечением 240 мм².
• ВВГ-1х50: Кабель с медной жилой, изоляцией из ПВХ (В), оболочкой из ПВХ (В), без защитных покровов (Г — «голый»), на напряжение 0,66/1 кВ, сечением 50 мм².
• ПвПг-1х400/10: Кабель с медной жилой, изоляцией из СПЭ (Пв), в оболочке из полиэтилена (П), без защитного покрова, но с герметизацией продольных швов оболочки (г), на 10 кВ.

Области применения и особенности прокладки

Одножильные кабели применяются в сетях переменного напряжения частотой 50 Гц. Их использование предпочтительно или обязательно в следующих случаях:

• Прокладка в условиях, требующих высокой гибкости на трассе (например, в сложных грунтах, коллекторах с множеством поворотов).
• Формирование ответвлений и подключение мощного оборудования, где удобнее работать с отдельными жилами.
• Создание контуров заземления и систем молниезащиты (используются кабели без изоляции или в оболочке).
• Прокладка в стесненных условиях, вертикальных шахтах, где вес и габариты трехжильного кабеля становятся критичными.

Критически важный аспект прокладки одножильных кабелей в трехфазных цепях — взаимное расположение. При протекании переменного тока вокруг каждой жилы возникает переменное магнитное поле, которое, наводя вихревые токи в металлических оболочках, экранах и арматуре соседних кабелей, приводит к дополнительным потерям мощности и перегреву. Для их минимизации применяются следующие схемы расположения:

• Вплотную в треугольник: Жилы укладываются вплотную друг к другу, образуя равносторонний треугольник. Это наиболее распространенный и эффективный способ для совместной прокладки в одной траншее или лотке.
• С промежутками («вразбежку»): При горизонтальной прокладке в земле или на лотках расстояние между осями соседних кабелей должно быть не менее диаметра кабеля. При вертикальной прокладке в пучках требуются специальные расчеты и меры по компенсации.
• При прокладке в стальных трубах или ферромагнитных лотках в одну трубу/лоток должен прокладываться полный комплект фаз (A, B, C). Прокладка одной или двух жил в ферромагнитном материале недопустима из-за катастрофического роста потерь.

Сравнительные характеристики кабелей с ПВХ и СПЭ изоляцией

Параметр	Кабель с ПВХ изоляцией (ВВГ и аналоги)	Кабель с СПЭ изоляцией (ПвВГ, АПвЭп и аналоги)
Рабочая температура, °C	До +70	До +90
Температура при КЗ (кратковременно), °C	До +160	До +250
Допустимая температура монтажа (без подогрева)	Не ниже -15°C	Не ниже -20°C
Диэлектрические потери (tg δ)	Высокие	Очень низкие
Стойкость к влаге и деревению	Высокая	Очень высокая (отсутствие водяных деревьев у современных марок)
Токовая нагрузка	Стандартная	Выше на 15-30% при том же сечении
Радиус изгиба при монтаже	Не менее 10 наружных диаметров	Не менее 15-20 наружных диаметров (для многопроволочных жил)
Основная сфера применения по напряжению	До 3 кВ (максимум 6 кВ)	От 1 кВ до 35 кВ и выше (основной тип для СН)

Выбор сечения и расчет параметров

Выбор сечения одножильного силового кабеля осуществляется в соответствии с ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок) и involves несколько критериев:

1. По длительно допустимому току нагрузки: Ток, который кабель может проводить непрерывно без превышения допустимой температуры. Зависит от материала жилы, типа изоляции, способа прокладки (в земле, воздухе, трубе) и температуры окружающей среды. Данные приведены в таблицах ПУЭ, глава 1.3.
2. По потере напряжения: Для удаленных потребителей необходимо проверить, что падение напряжения в кабельной линии не превышает нормированных значений (обычно ±5% от номинального).
3. По термической стойкости к токам короткого замыкания: Сечение должно быть таким, чтобы при протекании тока КЗ в течение времени действия защиты кабель не перегрелся выше допустимой температуры. Рассчитывается по формуле: Smin = (Iкз
4. √t) / K, где K — коэффициент, зависящий от материала жилы и изоляции.
5. По экономической плотности тока: Для линий с большим числом часов использования максимума нагрузки выбирается сечение, при котором приведенные затраты на потери энергии минимальны.

Монтаж и соединение

Монтаж одножильных кабелей требует соблюдения специфических правил:

• Раскладка фаз: При параллельной прокладке нескольких кабелей на одну фазу их необходимо располагать рядом, чтобы обеспечить равное распределение тока между ними.
• Заземление экранов: Экран каждого кабеля на напряжение 6 кВ и выше должен быть заземлен с двух сторон для обеспечения безопасности и нормальной работы защит. В сетях с изолированной нейтралью возможно заземление с одной стороны для прерывания пути циркулирующих токов, но это требует специальных решений и обоснования.
• Соединение и оконцевание: Выполняются с помощью специальных кабельных муфт — соединительных и концевых. Для кабелей с СПЭ-изоляцией и экраном применяются термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты, которые обеспечивают герметизацию, восстановление экрана и изоляции. Качество монтажа муфт является ключевым фактором надежности всей линии.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем основное преимущество одножильного кабеля перед трехжильным?

Основные преимущества: большая гибкость и удобство монтажа на сложных трассах, возможность оптимизации раскладки фаз для снижения потерь, меньший вес и радиус изгиба единичной жилы, удобство формирования ответвлений. Недостаток — необходимость укладки трех отдельных кабелей для трехфазной системы, что может увеличить трудозатраты и требует строгого соблюдения правил взаимного расположения.

Почему при прокладке в стальной трубе обязательно класть все три фазы вместе?

Переменное магнитное поле от тока в одной жиле наводит вихревые токи в ферромагнитной трубе, что вызывает ее сильный нагрев и колоссальные потери мощности. При наличии всех трех фаз в одной трубе при симметричной нагрузке магнитные потоки компенсируют друг друга, сводя суммарное магнитное поле и, соответственно, потери к минимуму.

Как правильно выбрать между кабелем с ПВХ и СПЭ изоляцией?

Выбор определяется напряжением сети и условиями эксплуатации. Для сетей до 1 кВ, где не требуются высокие нагрузки и температурные режимы, часто экономически оправданы кабели с ПВХ изоляцией (ВВГ). Для сетей 6-35 кВ, а также на всех напряжениях при необходимости повышенной токовой нагрузки, стойкости к КЗ, прокладке в условиях повышенной температуры или требований к пожарной безопасности (низкое дымовыделение, отсутствие галогенов) — применяются кабели исключительно со сшито-полиэтиленовой изоляцией.

Нужно ли заземлять экран одножильного кабеля на 0.4 кВ?

В силовых кабелях низкого напряжения (0.4/0.66 кВ) экран в классическом понимании (как у кабелей на 6 кВ) отсутствует. Может присутствовать общий экран из медной ленты или оплетки поверх всех трех жил в трехжильном кабеле для защиты от помех. В одножильных кабелях на 1 кВ такого экрана, как правило, нет. Если же он есть (специальные исполнения), его заземление регламентируется проектом и целью применения (чаще — для защиты от электромагнитных воздействий).

Как определить необходимое сечение кабеля для подключения трансформатора 1000 кВА на 10 кВ?

Расчет ведется по номинальному току первичной обмотки трансформатора. Iном = S / (√3 U) = 1000 / (1.732 10) ≈ 57.7 А. Далее по таблицам ПУЭ для кабелей 10 кВ (например, АПвЭп) выбирается сечение, длительно допустимый ток которого с учетом способа прокладки превышает 57.7 А. Для прокладки в земле обычно достаточно сечения 16-25 мм² по меди или 25-35 мм² по алюминию. Обязательно проводится проверка на термическую стойкость к току КЗ и на потерю напряжения.

Можно ли использовать одножильные кабели в жилых зданиях для разводки?

Да, но с ограничениями. Одножильные провода и кабели (например, ПВ-1, ПВ-3) широко используются для монтажа стационарной электропроводки в щитах, трубах, коробах. Однако для скрытой проводки в стенах жилых помещений согласно современным стандартам безопасности и удобства чаще применяются гибкие трехжильные кабели (например, ВВГнг-LS 3х2.5). Одножильные проводники требуют неразрывного соединения на всех участках, что повышает риск плохого контакта.