Кабели силовые 10 кВ сечение 120 мм с бумажной изоляцией

Кабели силовые 10 кВ с бумажной изоляцией сечением 120 мм²: конструкция, применение и технические аспекты

Силовые кабели на напряжение 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией и сечением токопроводящей жилы 120 мм² представляют собой классическое, проверенное временем решение для стационарной прокладки в электрических сетях среднего напряжения. Несмотря на развитие полимерных изоляционных технологий, кабели с бумажной изоляцией сохраняют свою актуальность в ряде ответственных применений благодаря уникальному комплексу эксплуатационных характеристик. Данный тип кабеля относится к кабелям с вязкой пропиткой (массой) и традиционно обозначается как СБ (Станция-Бумага) или, согласно более современной маркировке по ГОСТ, как ЦСП (с бумажной изоляцией, в свинцовой оболочке, с защитными покровами).

Конструкция кабеля 10 кВ 120 мм²

Конструкция кабеля является многослойной и каждый слой выполняет строго определенную функцию. Основные элементы, от центра к периферии:

• Токопроводящая жила. Выполняется из медной (Cu) или алюминиевой (Al) проволоки. Для сечения 120 мм² жила, как правило, многопроволочная (повышенной гибкости), скрученная по правильному концентрическому повиву. Медь обеспечивает более высокую проводимость и стойкость к электрохимической коррозии, алюминий — меньшую стоимость и массу. Класс жилы — 1 или 2 по ГОСТ 22483.
• Фазная изоляция. На жилу послойно накладывается бумажная лента кабельной конденсаторной или телефонной тонкости. Толщина изоляции нормирована в зависимости от номинального напряжения. Для 10 кВ она составляет несколько миллиметров. Бумажные ленты наматываются с перекрытием, обеспечивая полное покрытие без пробелов.
• Заполнение. Пространство между изолированными фазными жилами заполняется жгутами из бумажного шпагата или кабельной бумагой для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.
• Поясная изоляция. Поверх скрученных изолированных жил (концентра) также накладывается несколько слоев бумажной ленты. Ее задача — дополнительное выравнивание электрического поля и защита фазной изоляции.
• Металлическая оболочка. На поясную изоляцию экструдируется или накладывается впрессовыванием герметичная свинцовая (С) или реже алюминиевая (А) оболочка. Она служит барьером от проникновения влаги и воздуха в бумажную изоляцию, а также обеспечивает механическую защиту. Свинец химически инертен и хорошо деформируется.
• Защитные покровы (броня). Поверх оболочки накладывается подушка из битума и крепированной бумаги или пластиката для защиты оболочки от коррозии и повреждения броней. Далее накладывается броня из стальных оцинкованных лент (Бл) или, для условий с высокими растягивающими нагрузками, из стальных оцинкованных проволок (Бп). Поверх брони наносится наружный защитный покров (джампа) из битума, пропитанной кабельной пряжи и мела для защиты брони от коррозии.

Пропитка бумажной изоляции

Ключевой процесс, определяющий электрическую прочность кабеля. После изготовления сердечника (жилы в бумажной изоляции) кабель подвергается длительной сушке в вакууме для удаления влаги, а затем глубокой пропитке вязким маслоканифольным или синтетическим (полиизобутиленовым) составом при вакууме и повышенном давлении. Пропитка заполняет все поры в бумаге и между слоями, резко повышая электрическую прочность и теплопроводность изоляции. Для кабелей с вязкой пропиткой существует ограничение по разности уровней прокладки (обычно не более 15-25 м) для предотвращения стекания пропиточного состава.

Области применения

Кабели СБ 10 кВ 120 мм² применяются для передачи и распределения электроэнергии в сетях трехфазного переменного тока с изолированной или компенсированной нейтралью частотой 50 Гц. Основные сферы использования:

• Стационарная прокладка в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью грунта.
• Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, по эстакадам.
• Вводы на территории промышленных предприятий, шахт, нефтеперерабатывающих заводов.
• Питающие линии от ГПП (Главной Понизительной Подстанции) к цеховым ТП (Трансформаторным Подстанциям).
• Резервированные линии в ответственных сетях, где важна длительная надежность и стойкость к внешним воздействиям.

Основные технические характеристики и параметры

Параметры регламентируются ГОСТ 18410-73 (Кабели с бумажной изоляцией) и другими сопутствующими стандартами.

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение, U0/U, кВ	6/10; 8,7/10; 10/10
Сечение основной жилы, мм²	120
Число жил	3 (трёхжильные кабели являются основной конструкцией для данного напряжения)
Допустимый длительный ток нагрузки (при прокладке в земле +25°С, глубине 0,7-1 м), А (ориентировочно)	~250-280 (Al), ~315-350 (Cu)
Максимальная рабочая температура жилы, °C	80 (длительно), 90-100 (кратковременно при перегрузке)
Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева, °C	-0
Радиус изгиба при прокладке	Не менее 25 наружных диаметров кабеля (для многожильных бронированных)
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты, кВ (для новых кабелей после прокладки)	36 кВ в течение 10 минут

Преимущества и недостатки по сравнению с кабелями с полимерной изоляцией (XLPE)

Преимущества кабеля с бумажной изоляцией (СБ)

Недостатки кабеля с бумажной изоляцией (СБ)

Высокая надежность и долгий срок службы (40-50 лет и более) при правильной эксплуатации. Отличная стойкость к тепловым перегрузкам благодаря высокой температурной стабильности пропиточной массы. Высокая стойкость к распространению воды вдоль кабеля при повреждении оболочки. Меньшая чувствительность к частичным разрядам в сравнении с ранними типами полимерной изоляции. Хорошая ремонтопригодность: возможность локализации и ремонта поврежденного участка методом воронки. Проверенная многолетняя эксплуатационная история.

Ограничение по разности уровней прокладки из-за стекания пропиточной массы. Большая масса и габариты по сравнению с полимерными аналогами того же сечения и напряжения. Сложность и трудоемкость монтажа (необходимость концевых и соединительных муфт, герметизация срезов). Ограниченная гибкость, большие радиусы изгиба. Необходимость контроля и поддержания давления в массточных муфтах (для кабелей с нестекающей пропиткой). Пожароопасность наружных покровов (джут, битум) без специальных мер. Экологические аспекты использования свинца.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж кабеля СБ 10 кВ 120 мм² требует высокой квалификации персонала. Ключевые этапы:

• Раскатка: Осуществляется с помощью лебедок или роликов с соблюдением допустимого радиуса изгиба. Запрещено сбрасывать барабаны.
• Подготовка концов: Поэтапная разделка конца кабеля с ступенчатым снятием покровов, брони, оболочки и изоляции. Требует специального инструмента.
• Монтаж муфт: Установка концевых (КНС, КНБ) или соединительных (СС) свинцовых или эпоксидных муфт. Процесс включает обезжиривание, экранирование, восстановление изоляции с помощью бумажных роликов и лент, заливку компаундом или установку эпоксидного корпуса. Герметизация — критически важный этап.
• Прокладка в земле: Требуется песчаная подушка на дне траншеи, защита кирпичом или плитами от механических повреждений, сигнальная лента.
• Испытания после монтажа: Обязательное проведение высоковольтных испытаний повышенным напряжением постоянного тока (рекомендовано для кабелей с бумажной изоляцией) или переменного напряжения.

Диагностика и мониторинг состояния

Для кабелей с бумажной изоляцией важны плановые измерения:

• Сопротивление изоляции (мегаомметром на 2,5-5 кВ).
• Тангенс угла диэлектрических потерь (tg δ) и его зависимость от напряжения. Рост tg δ указывает на старение изоляции, наличие увлажнения.
• Измерение емкости жил для выявления увлажненных участков.
• Контроль давления масла/газа в муфтах (для кабелей с нестекающей пропиткой).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями на 6/10 кВ и 10/10 кВ?

Маркировка U₀/U (например, 6/10 или 10/10) указывает на номинальное напряжение между жилой и землей (U₀) и между жилами (U). Кабель 6/10 кВ рассчитан для работы в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, где в аварийном режиме напряжение на неповрежденных фазах относительно земли может возрасти в √3 раз. Кабель 10/10 кВ применяется в сетях с эффективно заземленной нейтралью (например, в США), где такое повышение не происходит, и требования к фазной изоляции ниже. В РФ для сетей 10 кВ преимущественно используют кабели на 6/10 или 8,7/10 кВ.

Можно ли проложить кабель СБ в воде?

Да, кабели в свинцовой оболочке с усиленными защитными покровами предназначены для прокладки в воде (например, через водные преграды). Свинец и специальные антикоррозионные покрытия обеспечивают долговременную герметичность. Однако требуется тщательный расчет механических нагрузок и защита от повреждений якорями и т.д.

Как определить необходимое сечение 120 мм² для конкретной задачи?

Сечение выбирается по допустимому длительному току нагрузки с учетом способа прокладки, температуры окружающей среды, количества параллельно проложенных кабелей и поправочных коэффициентов (ПУЭ Глава 1.3). Также обязательна проверка по потере напряжения и термической стойкости к токам короткого замыкания. Для мощности около 5-6 МВА при напряжении 10 кВ сечение 120 мм² (медь) является типовым.

Что такое «кабель с нестекающей пропиткой» и как он отличается от обычного?

Кабель с нестекающей пропиткой (обозначается ЦСПн или СБн) пропитан массами на основе полиизобутилена или других загущенных составов, которые не стекают при высоких температурах и перепадах уровней. Это позволяет прокладывать его на трассах с большим перепадом высот (до 100 м и более) и упрощает монтаж концевых муфт, так как не требуется массточное оборудование.

Как часто и какие испытания нужно проводить на проложенной кабельной линии 10 кВ с бумажной изоляцией?

Согласно ПТЭЭП и отраслевым нормам, для кабельных линий 10 кВ проводятся:

• Измерение сопротивления изоляции — 1 раз в 3 года (для линий, находящихся в эксплуатации более 15 лет — 1 раз в год).
• Измерение tg δ и емкости — выборочно, по решению технического руководителя, обычно для линий с повышенными потерями в изоляции.
• Испытание повышенным выпрямленным напряжением — при вводе в эксплуатацию и после ремонта, а также периодически (раз в 4-12 лет в зависимости от важности линии и результатов диагностики).

Почему для соединения и оконцевания кабеля с бумажной изоляцией необходимы специальные муфты?

Бумажная пропитанная изоляция при контакте с воздухом начинает быстро поглощать влагу и терять свои диэлектрические свойства. Задача муфты — обеспечить полную и постоянную герметизацию среза кабеля, восстановить электрическое поле (с помощью экранов и изоляционных конусов) и защитить соединение от внешних воздействий. Некачественный монтаж муфты — основная причина отказов кабельных линий этого типа.