Кабели силовые на напряжение 3 кВ с пластмассовой изоляцией бронированные: конструкция, применение, стандарты

Силовые кабели на напряжение 3 кВ с пластмассовой изоляцией и броней представляют собой ключевой элемент распределительных сетей среднего напряжения. Они предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках при переменном напряжении частотой 50 Гц. Их основная сфера применения — сети 6(10)/3 кВ, где они используются для питания мощных потребителей, таких как насосные и компрессорные станции, горнодобывающие предприятия, промышленные объекты, а также в качестве вводов в трансформаторные подстанции и распределительные устройства.

Конструктивные элементы кабеля

Конструкция бронированного кабеля на 3 кВ является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию. Типовая конструкция включает следующие компоненты, начиная от центра:

• Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия (А) или меди (М). Сечение жил нормируется по ГОСТ 22483 и может быть от 10 до 240 мм² и более, в зависимости от требуемой токовой нагрузки. Жилы могут быть однопроволочными (для сечений до 16-25 мм²) или многопроволочными (для больших сечений), что обеспечивает гибкость.
• Изоляция жилы. Выполняется из сшитого полиэтилена (СПЭ, англ. XLPE) или поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Для напряжения 3 кВ толщина изоляции стандартизирована. СПЭ обладает более высокими диэлектрическими и температурными характеристиками (длительно допустимая температура жилы +90°C против +70°C у ПВХ), что позволяет увеличить пропускную способность.
• Поясная изоляция. Наносится поверх изолированных жил, скрученных в сердечник. Обычно выполняется из того же материала, что и изоляция жил, либо из специальных полимерных лент. Ее функция — дополнительная электрическая прочность и формирование круглой формы сердечника.
• Экран по жилам. Обязательный элемент для кабелей на 3 кВ и выше. Представляет собой полупроводящий слой (из сшитого полиэтилена или полимерной ленты с графитовым покрытием), наложенный поверх изоляции каждой жилы. Он выравнивает электрическое поле вокруг жилы, устраняя локальные перенапряжения.
• Заполнитель. Пространство между изолированными жилами заполняется полимерным материалом или жгутами для придания кабелю механической стабильности и круглой формы.
• Оболочка (внутренняя). Изготавливается из ПВХ-пластиката или полиэтилена. Защищает сердечник от увлажнения и механических повреждений на этапе наложения брони.
• Броня. Выполняется из стальных оцинкованных лент (Бл) или стальных оцинкованных проволок (Бп). Ленточная броня (две ленты, наложенные с перекрытием) защищает от механических воздействий (сдавливания, ударов) и от повреждений грызунами. Проволочная броня обеспечивает повышенную прочность на растяжение, что важно для прокладки в вертикальных шахтах или на крутонаклонных трассах.
• Защитный шланг (наружная оболочка). Накладывается поверх брони для ее защиты от коррозии. Выполняется из ПВХ-пластиката (В), полиэтилена (П) или, в специальных исполнениях, из негорючего ПВХ (нг).

Маркировка и типы кабелей

В России и странах СНГ наиболее распространены кабели, изготовленные по ГОСТ 31996-2012. Их маркировка описывает ключевые конструктивные особенности.

Пример расшифровки марки АПвБбШв 3х120:

• А — материал жилы: алюминий.
• Пв — изоляция жилы: сшитый полиэтилен.
• Б — тип брони: броня из стальных оцинкованных лент.
• б — без подушки под броней (в современной маркировке часто опускается).
• Шв — защитный шланг (наружная оболочка) из ПВХ.
• 3х120 — три жилы сечением 120 мм² каждая.

Другие распространенные марки для напряжения 3 кВ:

• АВБбШв — с ПВХ изоляцией, алюминиевой жилой, броней из стальных лент, ПВХ шлангом.
• ПвБбШп — с медной жилой (отсутствие «А» означает медь), изоляцией СПЭ, броней из лент, шлангом из полиэтилена.
• АПвБпШв — с алюминиевой жилой, изоляцией СПЭ, броней из стальных оцинкованных проволок, ПВХ шлангом.

Основные технические характеристики

Электрические параметры

Длительно допустимая температура токопроводящей жилы зависит от материала изоляции:

• Для кабелей с изоляцией из СПЭ: +90°C (в нормальном режиме), +130°C (в режиме перегрузки), +250°C (в режиме короткого замыкания, не более 5 сек).
• Для кабелей с ПВХ изоляцией: +70°C (в нормальном режиме), +80°C (в режиме перегрузки), +160°C (в режиме короткого замыкания).

Испытательное напряжение промышленной частоты для кабелей на 3 кВ составляет 6 кВ (в течение 10 минут после монтажа).

Механические и климатические характеристики

• Радиус изгиба: Для бронированных кабелей с ленточной броней минимальный радиус изгиба при прокладке составляет 15 наружных диаметров кабеля. Для кабелей с проволочной броней — 10 наружных диаметров.
• Диапазон рабочих температур: От -50°C до +50°C для кабелей с ПВХ оболочкой и шлангом. Для кабелей с СПЭ изоляцией монтаж без предварительного подогрева возможен при температуре не ниже -20°C.
• Допустимая температура прокладки: Не ниже -15°C для кабелей с ПВХ оболочкой и не ниже -20°C для кабелей с полиэтиленовой оболочкой (без предварительного подогрева).

Области применения и способы прокладки

Бронированные кабели на 3 кВ предназначены для прокладки в земле (траншеях), в кабельных каналах, туннелях, шахтах, по эстакадам, а также внутри помещений. Наличие брони делает их основным выбором для прокладки в земле без дополнительных защитных труб (кабельных каналов), за исключением мест с повышенной коррозионной активностью или риском механических повреждений (например, при пересечении дорог).

Особенности прокладки:

• При прокладке в земле необходима песчаная подушка толщиной не менее 100 мм и защита сверху кирпичом или сигнальной лентой.
• При прокладке в агрессивных грунтах (содержащих блуждающие токи, щелочи, соли) рекомендуется использовать кабели с наружным шлангом из полиэтилена, обладающего лучшей химической стойкостью.
• В туннелях и помещениях следует применять кабели с оболочкой из негорючего ПВХ (исполнение «нг»), например, АПвБбШв-нг.
• При вертикальной прокладке предпочтение отдается кабелям с проволочной броней (Бп), которая воспринимает растягивающие усилия от собственного веса.

Сравнительная таблица характеристик кабелей с разной изоляцией

Параметр	Кабель с изоляцией из СПЭ (АПвБбШв)	Кабель с ПВХ изоляцией (АВБбШв)
Длительно допустимая температура жилы	+90°C	+70°C
Максимальная температура при КЗ (5 с)	+250°C	+160°C
Допустимая температура монтажа без подогрева	-20°C	-15°C
Стойкость к тепловому старению	Высокая	Средняя
Диэлектрические потери	Низкие	Выше, чем у СПЭ
Пропускная способность (при одинаковом сечении)	Выше на 20-30%	Ниже
Стойкость к влаге и воде	Высокая	Хорошая

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями АВБбШв и АПвБбШв на 3 кВ?

Ключевое отличие — материал изоляции токопроводящих жил. АВБбШв имеет изоляцию из ПВХ пластиката, АПвБбШв — из сшитого полиэтилена (СПЭ). Это определяет все основные различия: кабель с СПЭ имеет более высокую допустимую рабочую температуру (+90°C против +70°C), большую пропускную способность, лучшие диэлектрические характеристики и стойкость к тепловому старению. Однако кабель с СПЭ, как правило, дороже и требует более аккуратного обращения при монтаже (особенно при заделке концов).

Когда необходимо использовать кабель с проволочной броней (Бп), а когда с ленточной (Бл)?

Кабель с броней из стальных оцинкованных проволок (Бп) применяется в случаях, когда на трассе прокладки возможны значительные растягивающие усилия. Это характерно для вертикальных и крутонаклонных трасс (шахты, эстакады), для прокладки по мостам, а также в условиях, где возможны смещения грунта. Ленточная броня (Бл) обеспечивает защиту от механических воздействий (ударов, сдавливания) и грызунов, но не рассчитана на постоянные растягивающие нагрузки. Она является стандартным и наиболее экономичным решением для прокладки в горизонтальных траншеях.

Требуется ли дополнительная защита при прокладке бронированного кабеля в земле?

Бронированный кабель сам по себе предназначен для прокладки в земле. Однако для обеспечения долговечности необходимо соблюдать правила: укладывать кабель на подготовленное песчаное основание, после укладки засыпать слоем мягкого грунта без камней и строительного мусора, а сверху защитить механически (кирпичом, бетонными плитами или специальной сигнальной лентой). На участках с повышенной внешней нагрузкой (под дорогами, въездами) рекомендуется прокладывать кабель в трубах или блоках.

Как правильно выбрать сечение жилы кабеля на 3 кВ?

Выбор сечения осуществляется по двум основным критериям: по длительно допустимому току нагрузки и по потере напряжения. Расчет ведется согласно ПУЭ (Правила устройства электроустановок) гл. 1.3. Учитываются: способ прокладки (в земле, в воздухе), температура окружающей среды, количество работающих кабелей вплотную, тип изоляции. Для предварительной оценки можно использовать таблицы допустимых токовых нагрузок из ГОСТ 31996-2012 или ПУЭ. Окончательный расчет, особенно для ответственных объектов, должен выполнять проектировщик.

Нужно ли заземлять броню кабеля и как это делать?

Да, металлическая броня кабеля подлежит обязательному заземлению с двух сторон (с обоих концов кабельной линии). Это требование ПУЭ (п. 1.7.76, 2.3.71). Заземление выполняется для обеспечения электробезопасности персонала (снятие напряжения с брони при пробое изоляции) и для нормальной работы устройств релейной защиты. Броня соединяется с землей через специальные концевые заделки или соединительные муфты, которые имеют выводы для подключения заземляющего проводника.

Что означает маркировка «нг(А)-HF» в названии кабеля?

Это обозначение указывает на специальные свойства по пожарной безопасности. «нг» — не распространяющий горение при групповой прокладке. Буква в скобках (А, B, C, D) обозначает категорию по испытанию на нераспространение горения (А — наивысшая). «HF» (Halogen Free) — безгалогенный, означает, что материалы оболочки и изоляции не содержат галогенов (хлора, фтора и др.). При пожаре такой кабель выделяет минимальное количество дыма и коррозионно-активных газов, что критически важно для метро, тоннелей, больших общественных и административных зданий.