Кабели силовые 15 кВ сечение 50 мм с пластмассовой изоляцией

Кабели силовые на напряжение 15 кВ с пластмассовой изоляцией сечением 50 мм²: конструкция, применение, технические характеристики

Силовые кабели на напряжение 15 кВ с сечением токопроводящей жилы 50 мм² и пластмассовой изоляцией представляют собой ключевой элемент современных распределительных сетей среднего напряжения. Они предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 15 кВ частотой 50 Гц. Основное преимущество данной категории кабелей заключается в сочетании высокой электрической прочности, отличных эксплуатационных свойств полимерных материалов и относительной простоты монтажа по сравнению с кабелями в бумажно-масляной изоляции.

Конструктивные элементы кабеля 15 кВ 50 мм²

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию. Стандартное исполнение соответствует требованиям ГОСТ 31996-2012 (и его аналогов МЭК 60502-1,2) и включает в себя следующие компоненты:

• Токопроводящая жила: Сечение 50 мм². Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки. Для данного сечения жила может быть как однопроволочной (монолитной), так и многопроволочной (скрученной из нескольких проволок). Медь обеспечивает более высокую проводимость и механическую стойкость, алюминий — меньший вес и стоимость. Класс гибкости обычно 1 или 2 (по ГОСТ 22483).
• Экран по жиле (полупроводящей экран): Обязательный элемент для кабелей на напряжение 6 кВ и выше. Представляет собой слой из полупроводящего сшитого полиэтилена или наложенную экструдированную полупроводящую композицию. Выравнивает распределение электрического поля у поверхности жилы, предотвращая локальные перенапряжения и ионизацию.
• Изоляция: Основной барьер, определяющий рабочее напряжение. Для кабелей 15 кВ используется исключительно сшитый полиэтилен (XLPE) или, реже (для менее ответственных применений), полиэтилен высокой плотности (HDPE). Толщина изоляции нормирована стандартами. Для 15 кВ она составляет, как правило, 5.5-6.0 мм. XLPE обладает высокой диэлектрической прочностью, термостойкостью (допустимая длительная температура жилы +90°C) и стойкостью к трекингу.
• Экран по изоляции (полупроводящей экран): Второй обязательный экран, накладываемый поверх изоляции. Выполняет ту же функцию выравнивания поля, но с внешней стороны изоляции. Вместе с экраном по жиле создает коаксиальную конструкцию, ограничивающую электрическое поле внутри кабеля.
• Металлический экран (заземляющий): Располагается поверх экрана по изоляции. Предназначен для защиты от внешних электромагнитных помех, обеспечения симметрии электрического поля, а также для использования в качестве проводника тока утечки и тока короткого замыкания. Выполняется в виде медной или алюминиевой ленты, гофрированной металлической оболочки или оплетки из медных проволок. Для сечения 50 мм² часто применяется медная лента или гофротруба.
• Поясная изоляция (разделительный слой): Предохраняет металлический экран от контакта с внешней оболочкой, а также служит для герметизации.
• Внешняя оболочка: Защищает все внутренние элементы кабеля от механических повреждений, влаги, химических веществ и солнечного излучения. Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ) или полиэтилена (PE). ПВХ распространен шире благодаря нераспространению горения, гибкости и стойкости к маслам. Полиэтилен (PE) обладает лучшими влагозащитными свойствами и стойкостью к УФ-излучению.

Основные технические характеристики и параметры

Технические параметры кабеля 15 кВ 50 мм² строго регламентированы и должны подтверждаться испытаниями.

Таблица 1. Основные технические характеристики кабеля 15 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE), сечение 50 мм²

Параметр	Значение для меди	Значение для алюминия	Примечания
Номинальное напряжение U0/U (Um), кВ	8.7/15 (17.5)		U0 — напряжение между жилой и землей, U — между жилами, Um — максимальное
Допустимая длительная температура жилы, °C	90		В нормальном режиме работы
Максимальная температура при КЗ (до 5 сек), °C	250		Для изоляции XLPE
Минимальная температура монтажа (без предварительного прогрева), °C	-20		Для кабелей в оболочке из ПВХ/PE
Допустимый ток нагрузки (прокладка в земле), А	~215-230	~165-180	Зависит от условий прокладки: глубина, температура грунта, удельное тепловое сопротивление
Сопротивление жилы постоянному току при 20°C, Ом/км, не более	0.387	0.641	По ГОСТ 22483
Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц, кВ/время	22.5 кВ / 10 мин.		Для готовых кабелей после изготовления
Радиус изгиба при монтаже	Не менее 15-20 наружных диаметров кабеля		Для одножильных кабелей с экраном

Области применения и способы прокладки

Кабели данного типа применяются для создания кабельных линий в сетях среднего напряжения 10(15) кВ. Основные сферы применения:

• Питание районных и городских распределительных подстанций и трансформаторных пунктов.
• Устройство вводов на промышленные предприятия, крупные коммерческие и жилые комплексы.
• Прокладка магистральных линий в кабельных коллекторах, туннелях и по эстакадам.
• Создание распределительных сетей в местах, где невозможна или нежелательна прокладка воздушных линий (ВЛ) из-за требований надежности, эстетики или стесненных условий.

Способы прокладки определяются проектом и условиями окружающей среды:

• Прокладка в земле (траншее): Наиболее распространенный способ. Кабель укладывается на подготовленную песчаную подушку, защищается сигнальной лентой или плитами, засыпается мягким грунтом. Требуется защита от механических повреждений (кирпич, бетонные плиты) в местах с повышенной нагрузкой.
• Прокладка в кабельных сооружениях: В коллекторах, туннелях, этажах, по стенам зданий с использованием лотков, коробов, полок. Важен учет требований пожарной безопасности (использование кабелей с индексом «нг(А)-LS» — не распространяющие горение, с пониженным дымо- и газовыделением).
• Прокладка в блоках: В асбестоцементных, керамических или полимерных трубах. Применяется при необходимости дополнительной механической защиты или при частых ремонтах дорожных покрытий.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабелей 15 кВ требует высокой квалификации персонала и соблюдения технологических карт. Ключевые этапы:

1. Раскатка и укладка: Запрещается сбрасывать барабаны, допускать резкие изгибы (радиус изгиба должен быть не менее 15-20 D_нар). При низких температурах кабель необходимо прогревать или использовать гибкие исполнения.
2. Разделка концов: Точное послойное снятие оболочки, экранов и изоляции с использованием специального инструмента. Размеры разделки строго соответствуют типу применяемой концевой муфты.
3. Установка соединительных и концевых муфт: Для создания неразрывной линии используются соединительные муфты, а для подключения к оборудованию (ячейки КРУ, трансформаторы) — концевые муфты (съемные или несъемные). Муфты воссоздают электрическое поле, обеспечивают герметизацию и механическую защиту. Для кабелей с изоляцией XLPE широко применяются термоусаживаемые и холодноусаживаемые муфты.
4. Заземление экранов: Металлические экраны кабелей 15 кВ должны быть надежно заземлены с двух сторон для обеспечения безопасности и нормальной работы релейной защиты. В схемах с односторонним заземлением необходимо применение специальных экранных развязывающих аппаратов или установка защитных устройств от перенапряжений.

Маркировка и обозначение

Маркировка кабеля содержит всю информацию о его конструкции. Пример по ГОСТ 31996-2012: АПвПу 8,7/15 1х50/25-50.

• А — материал жилы (алюминий). Отсутствие буквы — медь.
• Пв — изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE).
• Пу — наружная оболочка из полиэтилена усиленного типа.
• 8,7/15 — номинальное напряжение.
• 1х50 — количество и сечение основных жил.
• /25 — сечение экрана (нейтрали) в мм² (при наличии).
• -50 — категория размещения (для прокладки в земле).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями с изоляцией XLPE и бумажно-масляной (БМИ)?

Кабели с изоляцией XLPE не требуют сложных систем подпитки маслом, имеют меньший вес и радиус изгиба, допускают прокладку на вертикальных участках без ограничений по перепаду высот. Они более экологичны и безопасны при повреждении, так как отсутствует риск утечки масла и возгорания. Монтаж соединений проще и быстрее. Однако они более чувствительны к частичным разрядам при неправильном монтаже муфт.

Почему для кабеля 15 кВ обязательно наличие экранов?

Экраны (полупроводящие и металлический) создают коаксиальную структуру, которая концентрирует электрическое поле внутри, между жилой и металлическим экраном. Это предотвращает воздействие высокого напряжения на окружающие предметы, защищает от внешних помех, обеспечивает симметричность поля, что критически важно для надежной работы изоляции на среднем напряжении.

Как правильно выбрать сечение 50 мм²? Достаточно ли его?

Выбор сечения — расчетная задача, выполняемая на этапе проектирования. Сечение 50 мм² выбирается исходя из допустимого длительного тока нагрузки (с учетом способа прокладки и условий окружающей среды) и проверяется на термическую стойкость к токам короткого замыкания, а также на потерю напряжения. Для многих распределительных линий 10-15 кВ это стандартное, экономически обоснованное сечение, но для магистральных питающих линий может потребоваться сечение 70, 95, 120 мм² и более.

Можно ли прокладывать одножильный кабель 15 кВ 50 мм² в стальной трубе?

Прокладка одножильных кабелей в ферромагнитных материалах (стальных трубах, лотках) не рекомендуется без специальных расчетов. Переменный ток в одной жиле наводит в стальной трубе вихревые токи, вызывающие значительный нагрев как кабеля, так и самой трубы, что приводит к снижению пропускной способности. Если такая прокладка необходима, следует использовать все три жилы одной фазы в одной трубе (что маловероятно) или применять трубы из немагнитных материалов (алюминий, пластик), либо специальные электромагнитные экраны.

Что означает маркировка «нг(А)-LS» на оболочке и когда она требуется?

Маркировка «нг(А)» означает, что кабель не распространяет горение при групповой прокладке по категории А (наиболее жесткие испытания). «LS» (Low Smoke) — пониженное дымо- и газовыделение. Такие кабели обязательны для прокладки в зданиях и сооружениях, в кабельных помещениях электростанций и подстанций, в коллекторах и туннелях согласно требованиям ПУЭ и противопожарных норм. Для прокладки в отдельной траншее в поле это требование не является обязательным.

Какой срок службы у такого кабеля и от чего он зависит?

Номинальный срок службы кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 15 кВ составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации определяется условиями прокладки, качеством монтажа (особенно муфт), режимом работы (наличие перегрузок, токов КЗ), коррозионной активностью среды и механическими воздействиями. Регулярный мониторинг (диагностика частичных разрядов, измерение tg δ) позволяет прогнозировать остаточный ресурс.