Кабели силовые 1 жильные сечение 1200 мм с пластмассовой изоляцией
Кабели силовые одножильные с сечением 1200 мм² с пластмассовой изоляцией: конструкция, применение и технические аспекты
Силовые кабели с сечением токопроводящей жилы 1200 мм² представляют собой продукцию высшего класса мощности, предназначенную для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 6, 10, 20, 35 кВ и выше. Одножильное исполнение с пластмассовой изоляцией (сшитый полиэтилен или поливинилхлорид) является ключевым решением для создания надежных и высокоэффективных кабельных линий в современных энергосистемах, на промышленных предприятиях и объектах инфраструктуры.
Конструкция кабеля
Конструкция одножильного кабеля 1200 мм² является многослойной, где каждый элемент выполняет критически важную функцию.
- Токопроводящая жила: Выполняется из медной или алюминиевой проволоки. Для сечения 1200 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы для оптимизации диаметра кабеля. Медная жила обеспечивает более высокую проводимость и стойкость к электродинамическим воздействиям, алюминиевая — меньшую стоимость и вес.
- Экран по жиле (для кабелей на 6 кВ и выше): Полупроводящий слой в виде ленты или экструдированного покрытия. Выравнивает электрическое поле вокруг жилы, предотвращая локальные перенапряжения в изоляции.
- Изоляция: Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) или, реже, из поливинилхлорида (ПВХ). Для высоковольтных кабелей стандартом де-факто является XLPE, обладающий превосходными диэлектрическими и температурными характеристиками (длительно допустимая температура +90°C).
- Экран по изоляции: Полупроводящий слой, аналогичный экрану по жиле. Вместе они формируют коаксиальную конструкцию, ограничивающую электрическое поле внутри кабеля.
- Металлический экран (заземляющий): Выполняется из медных проволок, гофрированной медной ленты или их комбинации. Сечение этого экрана нормируется и для кабеля 1200 мм² обычно составляет не менее 25-35 мм². Он служит для защиты от внешних электромагнитных помех, является путем для тока короткого замыкания и заземляющим элементом.
- Внешняя оболочка: Изготавливается из поливинилхлорида (ПВХ), полиэтилена (PE) или безгалогенных композиций (LSZH). Защищает внутренние элементы от механических повреждений, влаги, химических веществ и обеспечивает необходимую стойкость к распространению горения.
- Вводы и выводы мощности на электростанциях и подстанциях (ГРУ, связи между ОРУ и ЗРУ).
- Магистральные линии в городских кабельных сетях 6-35 кВ.
- Питание энергоемких промышленных объектов: металлургические комбинаты, химические производства, крупные ЦОД.
- Кабельные вставки в ВЛ, переходы через водные преграды.
- Системы электроснабжения аэропортов, железнодорожных узлов, стадионов.
Ключевые технические характеристики
Основные параметры регламентируются ГОСТами (например, ГОСТ 31996-2012) и международными стандартами (IEC 60502-2, IEC 60840).
| Параметр | Значение для меди | Значение для алюминия | Примечания |
|---|---|---|---|
| Длительно допустимый ток в земле (грунт +25°C, тепл. сопр. 1.0 К·м/Вт) | ~860 А | ~665 А | Зависит от условий прокладки |
| Длительно допустимый ток в воздухе (+25°C) | ~1100 А | ~850 А | При одиночной прокладке |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более | 0.0151 | 0.0251 | По ГОСТ 22483 |
| Масса 1 км кабеля, приблизительно | 12 000 — 15 000 кг | 7 000 — 9 000 кг | Зависит от конструкции |
| Минимальный радиус изгиба | 20-25 x D кабеля | 20-25 x D кабеля | D — наружный диаметр |
| Допустимая температура при КЗ (до 4 сек) | +250°C | +200°C | Для изоляции XLPE |
Области применения
Кабели данного типа применяются там, где требуется передача огромных мощностей с высокой надежностью:
Особенности проектирования и монтажа
Выбор между одножильным и трехжильным исполнением
Для сечений 1200 мм² вопрос выбора между тремя одножильными кабелями и одним трехжильным является принципиальным. Одножильные кабели проще в производстве и транспортировке (отдельные барабаны весом до 15 тонн против ~40-50 тонн для трехжильного), обладают большей гибкостью. Однако их монтаж требует укладки с соблюдением треугольной или плоской конфигурации с фиксированными расстояниями между фазами для обеспечения нормального теплоотвода и компенсации электромагнитных влияний. Трехжильный кабель упрощает монтаж, но крайне сложен в транспортировке и требует специальной арматуры для оконцевания.
Компенсация индуктивности и потери в оболочке
При прокладке одножильных кабелей большой длины (свыше нескольких сотен метров) необходимо учитывать наводимые в металлических экранах (оболочках) напряжения и циркулирующие токи. Для их ограничения применяют схемы попеременной перекладки фаз (транспозиция) или специальные схемы соединения экранов (одностороннее заземление, заземление через ограничители напряжения, поперечное соединение экранов). Неправильный выбор схемы заземления экранов может привести к значительным потерям мощности и перегреву кабеля.
Термины и маркировка
Типичная маркировка кабеля: ПвП 1х1200/110-1 – кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, в полиэтиленовой оболочке, на 110 кВ. Или АПвПг 1х1200 – кабель с алюминиевой жилой, изоляцией XLPE, в оболочке из ПВХ пониженной горючести. Буква «г» часто обозначает герметизацию продольную (гидрофобные ленты).
Сравнение изоляционных материалов: XLPE vs ПВХ
| Критерий | Сшитый полиэтилен (XLPE) | Поливинилхлорид (ПВХ) |
|---|---|---|
| Рабочая температура, длительная | +90°C | +70°C |
| Температура при КЗ | +250°C | +160°C |
| Диэлектрические потери (tg δ) | Очень низкие (0.0005) | Высокие (0.1) |
| Допустимая рабочая градиент напряжения | Высокий | Низкий |
| Стойкость к влаге и деревнингу | Высокая | Низкая |
| Основная область применения для 1200 мм² | Сети 6-220 кВ и выше | Сети до 6 кВ (реже 10 кВ) |
Для кабелей сечением 1200 мм², особенно на напряжения 10 кВ и выше, изоляция из сшитого полиэтилена является безальтернативной из-за значительно более низких диэлектрических потерь, что при больших токах критически важно для предотвращения теплового пробоя.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Вопрос 1: Почему для такого большого сечения часто выбирают именно одножильное исполнение, а не трехжильное?
Основные причины — логистические и монтажные. Вес и габариты трехжильного кабеля 1200 мм² на напряжение 10 кВ делают его транспортировку и разгрузку исключительно сложной, часто требующей спецтехники и подготовки трасс. Одножильные кабели на отдельных барабанах гораздо маневреннее. Кроме того, при повреждении одной фазы проще заменить один одножильный кабель, чем вскрывать муфту и ремонтировать трехжильный.
Вопрос 2: Как правильно выбрать сечение металлического экрана (заземляющего)?
Сечение экрана нормируется стандартами и выбирается проектировщиком исходя из ожидаемого тока короткого замыкания и его длительности. Для кабеля 1200 мм² типовое сечение медного экрана — 25-50 мм². Оно должно быть достаточным для протекания тока КЗ без перегрева, а также для обеспечения стойкости к электродинамическим усилиям. Точный расчет проводится по методике, учитывающей параметры защит и сопротивление контура заземления.
Вопрос 3: Каковы основные риски при прокладке таких кабелей в траншее?
Главные риски: механическое повреждение оболочки при укладке на неровное или каменистое дно траншеи, локальный перегрев из-за неправильного выбора теплового сопротивления грунта или сближения с другими кабелями, коррозия металлического экрана при попадании влаги в случае повреждения оболочки. Обязательны: песчаная подушка, защита плитами или сигнальной лентой, использование термосквита для мониторинга температуры, правильный выбор и монтаж соединительных и концевых муфт.
Вопрос 4: В чем особенность монтажа концевых муфт на кабели 1200 мм² с изоляцией XLPE?
Из-за большой жесткости и веса кабеля необходима надежная механическая фиксация его конца перед установкой муфты. Критически важна чистота и соблюдение технологии зачистки полупроводящих экранов: малейшие заусенцы или остатки полупроводящего слоя на изоляции приводят к локальным концентрациям электрического поля и пробою. Для таких сечений почти всегда используются муфты с геометрической (конденсаторной) или резиновой изоляцией, требующие высококвалифицированного персонала для монтажа.
Вопрос 5: Как учитывается вихретоковый нагрев от металлических экранов при проектировании линии?
Этот фактор является одним из ключевых. При длинных линиях с двусторонним заземлением экранов в них наводятся циркулирующие токи, вызывающие дополнительные потери мощности (до 30% от потерь в жиле) и нагрев. Для компенсации применяют специальные схемы: разбивку линии на электрически изолированные участки с установкой изолирующих муфт и переходом на одностороннее заземление экранов, либо использование поперечных соединений экранов между фазами (схема СНЕ). Выбор схемы требует детального электромагнитного расчета.
Заключение
Одножильные силовые кабели сечением 1200 мм² с пластмассовой изоляцией из сшитого полиэтилена являются высокотехнологичными изделиями, применение которых требует глубокого понимания их конструктивных особенностей, электрических и тепловых характеристик. Правильный выбор между медью и алюминием, грамотное проектирование трассы прокладки с учетом взаимного влияния фаз и схемы заземления экранов, а также безупречный монтаж с использованием специализированной арматуры — обязательные условия для создания надежной и долговечной кабельной линии большой мощности. Использование данной продукции позволяет эффективно решать задачи модернизации и развития энергоинфраструктуры, обеспечивая передачу значительных объемов электроэнергии с минимальными техническими потерями.