Кабели силовые на напряжение 30 кВ с пластмассовой изоляцией бронированные: конструкция, применение и технические аспекты

Кабели силовые на напряжение 30 кВ с пластмассовой изоляцией бронированные представляют собой ключевой элемент современных распределительных сетей среднего напряжения. Они предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 30 кВ частотой 50 Гц. Их основное преимущество заключается в сочетании надежной полимерной изоляции, обеспечивающей высокие диэлектрические характеристики, и броневой защиты, гарантирующей механическую стойкость в сложных условиях прокладки.

Конструкция кабеля

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Типичная конструкция, соответствующая ГОСТ 31996-2012 и международным стандартам (МЭК 60502-2), включает следующие элементы, начиная от центра:

• Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия (А) или меди (М) и может быть однопроволочной (секторной или круглой) для сечений до 240 мм² или многопроволочной. Для кабелей на 30 кВ, как правило, применяются секторные жилы для компактности.
• Экран по жиле (для кабелей с изолированными жилами). Выполняется в виде полупроводящего экструдированного слоя из сшитого полиэтилена или полиэтилена с углеродным наполнителем. Он выравнивает распределение электрического поля у поверхности жилы, предотвращая локальные перенапряжения.
• Изоляция. Основной изолирующий слой. Для кабелей на 30 кВ применяется сшитый полиэтилен (СПЭ, XLPE) или, реже, полиэтилен высокой плотности (ПВП, HDPE). СПЭ является преобладающим материалом благодаря высокой температурной стойкости (длительно до +90°C), отличным диэлектрическим свойствам и стойкости к трекингу.
• Экран по изоляции. Также выполняется из полупроводящего материала. Вместе с экраном по жиле образует коаксиальную систему, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции.
• Поясная изоляция. В трехжильных кабелях поверх скрученных экранированных жил накладывается поясной слой, обычно из медных или алюминиевых проволок или ленты, выполняющий функцию заземленного экрана.
• Заполнитель. Пространство между изолированными жилами заполняется полимерным материалом или жгутами для придания кабелю круглой формы.
• Оболочка (внутренняя). Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ), полиэтилена или полимера, не содержащего галогенов. Защищает поясную изоляцию от влаги и механических воздействий.
• Броня. Представляет собой две стальные оцинкованные ленты (реже проволоки), наложенные с перекрытием. Ленточная броня (обозначение «Бн» или «Бл») обеспечивает защиту от механических повреждений, растягивающих усилий и грызунов.
• Защитный шланг (наружная оболочка). Наружный покров из ПВХ, полиэтилена или безгалогенного компаунда, накладываемый поверх брони для защиты ее от коррозии.

Классификация и маркировка

Маркировка кабелей осуществляется в соответствии с принятой в РФ системой. Пример обозначения: АПвБбШп 1х240/35-30. Расшифровка:

• А – материал жилы, алюминий (отсутствует – медь).
• П – изоляция из сшитого полиэтилена.
• в – оболочка из ПВХ пластиката.
• Б – броня из двух стальных оцинкованных лент.
• б – без подушки под броней (в современных конструкциях часто отсутствует).
• Шп – защитный шланг (наружная оболочка) из полиэтилена.
• 1х240/35 – количество жил (1) и их номинальное сечение (240 мм²) и сечение экрана (35 мм²).
• 30 – номинальное напряжение, кВ.

Также существуют кабели в оболочке из самозатухающего полиэтилена (ПвБбШв), с броней из круглых проволок (К), с негорючим исполнением (нг(А)-LS, нг(А)-FRLS).

Области применения и условия прокладки

Бронированные кабели на 30 кВ предназначены для прокладки в земле (траншеях) без дополнительной защиты кирпичом или плитами, за исключением мест с повышенной внешней нагрузкой (дороги, подъездные пути). Они применяются для питания крупных промышленных предприятий, жилых микрорайонов, насосных станций, объектов инфраструктуры. Допускается прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, по эстакадам и в помещениях. Броня обеспечивает защиту от случайных повреждений при раскопках, от давления грунта и растягивающих нагрузок. Для прокладки в агрессивных грунтах (с повышенной влажностью, содержанием солей, щелочей) применяются кабели с наружной оболочкой из полиэтилена, обладающего лучшими барьерными свойствами, чем ПВХ.

Основные технические характеристики

Ключевые параметры регламентируются ГОСТ 31996-2012 и техническими условиями производителей.

Таблица 1. Допустимые длительные токовые нагрузки для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) 30 кВ, проложенных в земле (траншее)

Сечение жилы, мм²	Одножильный кабель, А	Трехжильный кабель, А
50	245	200
70	300	245
95	355	290
120	410	330
150	465	375
185	525	425
240	605	490
300	690	560

Примечание: Значения приведены для условий: температура земли +25°C, глубина прокладки 0.7 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт. При изменении условий вводятся поправочные коэффициенты.

Таблица 2. Электрические характеристики

Параметр	Значение	Примечание
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты, 10 мин.	60 кВ	Для новых кабелей после изготовления
Испытательное напряжение постоянного тока (для эксплуатационных испытаний)	60 кВ	Продолжительность 10 мин.
Максимально допустимая рабочая температура жилы	+90°C	Длительный режим
Допустимая температура при коротком замыкании	+250°C	Продолжительность до 5 сек.
Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева	-15°C	Для кабелей в ПВХ/ПЭ оболочке
Сопротивление изоляции, не менее	1000 МОм·км	При +20°C

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж бронированных кабелей 30 кВ требует соблюдения строгих правил. Радиус изгиба при прокладке должен быть не менее 15-20 наружных диаметров кабеля для одножильных и не менее 10-12 для трехжильных. При прокладке в земле необходима песчаная подушка толщиной не менее 100 мм и защитный слой песка или мягкого грунта поверх кабеля перед засыпкой. Броня кабеля подлежит обязательному заземлению с двух концов для обеспечения электробезопасности и снятия наведенных потенциалов. При вводе в здание или переходе из земли в воздушную линию броню снимают, а кабель защищают от перегибов. Концевые муфты (КНС) и соединительные муфты (СС) должны соответствовать классу напряжения 30 кВ и типу изоляции кабеля. Особое внимание уделяется герметизации муфт для исключения доступа влаги к изоляции.

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами кабелей

Преимущества перед кабелями с бумажно-масляной изоляцией (СБ):

• Отсутствие риска утечки масла и необходимости в сложных масляных системах.
• Более высокая допустимая температура нагрева жилы.
• Меньший вес и радиус изгиба, удобство монтажа.
• Возможность прокладки на вертикальных участках без ограничения по высоте.
• Меньшие требования к обслуживанию.

Преимущества перед кабелями в резиновой изоляции:

• Более высокие диэлектрические характеристики и стойкость к трекингу.
• Лучшая температурная стойкость и долговечность.

Недостатки:

• Чувствительность к точечным механическим повреждениям изоляции (требуется аккуратная работа).
• Необходимость применения специализированного инструмента и муфт для монтажа.
• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями на низкое напряжение.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кабель АПвБбШп от АПвБбШв?

Отличие в материале наружной оболочки (шланга). «Шп» – шланг защитный из полиэтилена. «Шв» – шланг защитный из ПВХ. Полиэтилен обладает лучшей влагостойкостью и стойкостью к агрессивным средам, но ПВХ, как правило, более устойчив к распространению горения (в стандартном исполнении).

Обязательно ли заземлять броню с двух сторон?

Да, это требование ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок). Заземление брони с обоих концов кабельной линии обеспечивает безопасность при повреждении изоляции, снижает наведенные потенциалы и создает путь для тока короткого замыкания, способствуя быстрому срабатыванию защиты.

Можно ли прокладывать бронированный кабель 30 кВ по воздуху (по фасаду, по эстакаде)?

Да, можно. Броня обеспечивает механическую защиту. Однако необходимо учитывать УФ-стойкость наружной оболочки. Для длительной прокладки на открытом солнце предпочтительны кабели с оболочкой из светостабилизированного полиэтилена черного цвета или применять дополнительные защитные короба.

Какой срок службы у таких кабелей?

Номинальный срок службы кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 30 кВ, при соблюдении условий эксплуатации, транспортировки и монтажа, составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс может быть больше.

Что означает маркировка «нг(А)-FRLS» в обозначении кабеля?

Это обозначение указывает на исполнение с пониженной пожарной опасностью: «нг(А)» – нераспространение горения при групповой прокладке по категории А (наиболее жесткие условия), «FR» – огнестойкость (сохранение работоспособности в условиях пожара в течение заданного времени), «LS» – Low Smoke, пониженное дымо- и газовыделение.

Как выбрать сечение жилы кабеля 30 кВ?

Выбор сечения проводится по двум основным критериям: по допустимому длительному току нагрузки (с учетом условий прокладки и поправочных коэффициентов) и по экономической плотности тока (для оптимизации капитальных и эксплуатационных затрат). Окончательный расчет должен выполняться проектной организацией с учетом всех факторов: мощности нагрузки, резервирования, способа прокладки, температуры окружающей среды.

Заключение

Кабели силовые на 30 кВ с пластмассовой (СПЭ) изоляцией бронированные являются современным, надежным и технологичным решением для создания и модернизации сетей среднего напряжения. Их конструкция обеспечивает высокую электрическую прочность, механическую защиту и длительный срок службы в различных условиях эксплуатации. Правильный выбор марки, сечения и соблюдение нормативов монтажа и эксплуатации являются залогом бесперебойной и безопасной работы кабельной линии на протяжении десятилетий. Постоянное развитие материалов (например, внедрение безгалогенных, огнестойких композиций) расширяет области их применения, в том числе на объектах с повышенными требованиями к пожарной безопасности.