Кабели силовые трехжильные с бумажной пропитанной изоляцией без брони: конструкция, применение и технические аспекты

Силовые кабели с бумажной пропитанной изоляцией (БПИ) представляют собой классическое решение для передачи и распределения электрической энергии в сетях среднего и высокого напряжения. Несмотря на активное развитие полимерных изоляционных материалов, кабели с БПИ сохраняют свою актуальность в ряде ответственных применений благодаря уникальному сочетанию электротехнических и эксплуатационных характеристик. Трехжильная конструкция без брони (обозначаемая, например, по ГОСТ как СГ) предназначена для прокладки в условиях, где отсутствуют механические нагрузки, кроме собственного веса, и нет риска повреждения грызунами.

Конструктивные элементы кабеля

Конструкция трехжильного кабеля с БПИ без брони является многослойной и включает в себя ряд обязательных элементов, каждый из которых выполняет строго определенную функцию.

• Токопроводящая жила: Изготавливается из алюминия (А) или меди (М) круглой или секторной (сегментной) формы. Секторная форма жил применяется для уменьшения общего диаметра кабеля и экономии материалов изоляции и оболочки. Жилы могут быть однопроволочными (для малых и средних сечений) или многопроволочными (для больших сечений).
• Фазная изоляция: Выполняется из кабельной бумаги высокой плотности и чистоты, которая в несколько десятков слоев спирально накладывается на токопроводящую жилу. Толщина изоляции нормируется в зависимости от номинального напряжения кабеля. Ключевым этапом является пропитка бумажной изоляции вязким маслоканифольным или синтетическим (на основе полиизобутилена) составом. Эта операция заполняет воздушные поры в бумаге, dramatically повышая электрическую прочность и теплопроводность изоляции.
• Поясная изоляция: После скрутки трех изолированных жил в сердечник, на него поверх заполнителей из бумажных жгутов или крепированной бумаги также накладывается поясная изоляция из бумажных лент. Ее функция – выравнивание электрического поля в межжильном пространстве и дополнительная механическая защита.
• Экран на жиле (для кабелей на напряжение от 6 кВ): Для нормализации электрического поля и предотвращения коронирования на поверхность фазной изоляции накладывается экран в виде проводящей бумаги (полупроводящей ленты) или металлизированной бумаги. Это обязательный элемент для кабелей среднего и высокого напряжения.
• Металлический экран (оболочка): Выполняется в виде непрерывной гофрированной трубки из алюминия или свинца (для кабелей марки СГ), накладываемой поверх поясной изоляции. Функции: защита от внешних электрических полей, замыкание емкостных токов на землю, а также обеспечение пути для тока короткого замыкания. В бесброневых кабелях свинцовая оболочка также служит барьером от проникновения влаги и механической защитой в умеренной степени.
• Защитный покров (Защитный шланг): Наносится поверх металлической оболочки для ее защиты от коррозии и механических повреждений. Обычно состоит из двух слоев: подушки (битумный состав, крепированная бумага, ПЭТФ-лента) и наружного покрова (поливинилхлоридный пластикат, полиэтилен). Именно этот слой является внешней оболочкой кабеля типа СГ.

Область применения и условия прокладки

Трехжильные кабели с БПИ без брони (например, марки СГ, СГл, АСГ) предназначены для стационарной прокладки:

• Внутри кабельных сооружений (тоннели, коллекторы, эстакады).
• В производственных помещениях при отсутствии риска механических повреждений.
• В земле (кабельных траншеях) только при условии прокладки в асбоцементных, пластиковых или керамических блоках или трубах, обеспечивающих механическую защиту. Прямая прокладка в землю без брони недопустима.

Основные сферы использования: магистральные линии в сетях 6, 10, 20, 35 кВ, вводы на территории промышленных предприятий, распределительные сети в условиях повышенных требований к надежности и термической стойкости при коротком замыкании.

Ключевые технические характеристики и преимущества

Эксплуатационные параметры данных кабелей регламентируются стандартами ГОСТ 18410-73 (на напряжение 1-35 кВ) и другими отраслевыми нормами.

• Диапазон номинальных напряжений: 1, 6, 10, 20, 35 кВ. Наиболее распространены кабели на 6 и 10 кВ.
• Температурный режим: Длительно допустимая температура нагрева жил составляет +80°C. В режиме перегрузки допускается +90°C, а в режиме короткого замыкании (не более 4 сек) – до +200-250°C в зависимости от сечения и материала жилы.
• Электрическая прочность: Бумажно-масляная изоляция обладает высокой диэлектрической прочностью (14-20 кВ/мм) и низкими диэлектрическими потерями (tg δ), что особенно критично для линий высокого и сверхвысокого напряжения.
• Термическая и динамическая стойкость к КЗ: Благодаря пропитке и металлической оболочке, эти кабели выдерживают высокие токи короткого замыкания без разрушения изоляции.
• Гибкость конструкции: Отсутствие брони и, зачастую, использование гофрированной алюминиевой оболочки (в кабелях типа СГл) обеспечивают хорошую гибкость, облегчающую монтаж на сложных трассах.
• Ограничения: Существенным ограничением является разность уровней на трассе прокладки. Из-за текучести пропиточного состава допустимый перепад уровней между верхней и нижней точками кабеля ограничен (обычно 5-15 м для вязких пропиток и до 25-30 м для нестекающих). При больших перепадах требуются стопорные муфты.

Сравнительная таблица: БПИ vs СИП / XLPE изоляция

Параметр	Кабель с БПИ (СГ)	Кабель с XLPE изоляцией
Макс. рабочая температура жилы	+80°C	+90°C
Стойкость к КЗ	Очень высокая (до +250°C)	Высокая (до +250°C)
Диэлектрические потери (tg δ)	Очень низкие	Низкие, но выше, чем у БПИ
Чувствительность к перепадам уровней	Высокая, требуется контроль	Отсутствует
Монтаж при низких температурах	Требует подогрева (ниже 0°C)	Возможен до -20°C
Требования к монтажу муфт	Высокие, необходима квалификация	Относительно проще
Срок службы	40-50 лет и более	30 лет и более (прогнозируемый)
Радиус изгиба	≥ 15-20 внешних диаметров	≥ 10-15 внешних диаметров

Маркировка и обозначение

Обозначение кабелей производится буквенно-цифровым кодом. Пример: АСГл-10 3х120/25.

• А – материал жилы (алюминий). Отсутствие буквы – медь.
• С – бумажная изоляция.
• Г – «голый» (без брони). Если «Гл» – голая свинцовая оболочка.
• -10 – номинальное напряжение, кВ.
• 3х120/25 – три жилы сечением 120 кв. мм каждая, сечение экрана по нулевой точке – 25 кв. мм.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж кабелей с БПИ требует строгого соблюдения технологических инструкций. Перед прокладкой при отрицательных температурах кабель необходимо прогревать в тепляках. При прокладке нельзя допускать превышения минимально допустимого радиуса изгиба, который составляет не менее 15-20 наружных диаметров кабеля для многожильных кабелей с свинцовой оболочкой. При монтаже концевых и соединительных муфт критически важна чистота, герметичность и вакуумирование/заполнение полости изоляции очищенным маслом или специальным компаундом для восстановления диэлектрической прочности. В процессе эксплуатации необходим регулярный контроль изоляции (измерение tg δ, емкости, испытание повышенным напряжением).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем основное преимущество бумажной изоляции перед сшитым полиэтиленом (XLPE)?

Основные преимущества – исключительно низкий уровень диэлектрических потерь, что снижает нагрев изоляции в нормальном режиме и потери энергии в длинных линиях, а также многодекадная подтвержденная надежность в эксплуатации и высокая ремонтопригодность. Бумажная изоляция менее чувствительна к локальным дефектам и водным деревьям.

Почему для кабелей с БПИ так критичен перепад уровней при прокладке?

Традиционные пропиточные составы на масляной основе обладают текучестью. При значительном перепаде высот пропиточный состав может стекать в нижнюю часть трассы. Это приводит к осушению изоляции в верхних точках, возникновению воздушных включений, резкому снижению электрической прочности и возможному пробою. Для предотвращения этого используют кабели с обедненной пропиткой (нестекающие составы) или устанавливают стопорные муфты, разделяющие трассу на гидравлически изолированные участки.

Можно ли проложить кабель СГ напрямую в землю?

Нет, категорически не рекомендуется. Кабели без брони (марки СГ, СГл) не имеют механической защиты в виде стальных лент или проволок. Прямая прокладка в землю сопряжена с риском повреждения оболочки при подвижках грунта, давлении камней, работах землеройной техники. Для прокладки в землю необходимо использовать бронированные кабели (например, СБ, АСБ) или прокладывать кабель СГ в защитных трубах/блоках.

Какой материал оболочки предпочтительнее: свинец или алюминий?

Свинцовая оболочка (СГ) обладает абсолютной герметичностью, высокой коррозионной стойкостью и гибкостью. Алюминиевая оболочка (СГл, АСГл) легче, прочнее на разрыв и дешевле, но менее гибкая и требует более тщательной защиты от электрохимической коррозии. Выбор зависит от условий прокладки: для сложных трасс с множеством изгибов часто выбирают свинец, для прямых участков с требованием по массе – алюминий.

Требуется ли для кабелей с БПИ дополнительная защита от возгорания?

Да, это важно. Бумажная изоляция и пропиточный состав являются горючими материалами. При групповой прокладке в кабельных сооружениях необходимо соблюдать требования пожарной безопасности: использовать огнезащитные покрытия (лаки, пасты), разделительные слоя, устанавливать кабели на несгораемых конструкциях. Предпочтительна прокладка в лотках с возможностью вентиляции.

Каков реальный срок службы таких кабелей?

При соблюдении условий проектирования, монтажа и эксплуатации (температурный режим, отсутствие перегрузок, контроль состояния изоляции) срок службы силовых кабелей с БПИ превышает 40-50 лет. Известны случаи безаварийной эксплуатации магистральных линий в течение 60 и более лет.

Заключение

Трехжильные силовые кабели с бумажной пропитанной изоляцией без брони остаются технически и экономически обоснованным решением для стационарных электрических сетей среднего напряжения, особенно в случаях, где приоритетом являются низкие диэлектрические потери, длительный срок службы и проверенная надежность. Их применение требует глубокого понимания конструктивных особенностей, строгого соблюдения правил прокладки и монтажа муфт, а также организации квалифицированного технического надзора в процессе эксплуатации. Выбор в пользу кабелей с БПИ должен основываться на тщательном анализе условий трассы, требований к долговечности и экономической модели жизненного цикла энергетического объекта.