Кабели силовые 6 кВ с бумажной пропитанной изоляцией: конструкция, применение и эксплуатация

Кабели силовые на напряжение 6 кВ с бумажной пропитанной изоляцией представляют собой классический тип кабельной продукции для распределения электрической энергии в сетях среднего напряжения. Несмотря на активное развитие технологий полимерной изоляции (сшитый полиэтилен, этиленпропиленовая резина), бумажно-масляная изоляция сохраняет свою актуальность в ряде ответственных применений благодаря проверенной надежности, высокой термостойкости и устойчивости к локальным электрическим разрядам. Данные кабели регламентируются стандартами серии ГОСТ 18410-73 (и более ранними), а также ведомственными нормативными документами.

Конструктивные элементы кабеля

Конструкция кабеля 6 кВ с бумажной изоляцией является многослойной и включает в себя несколько обязательных элементов, каждый из которых выполняет критически важную функцию.

• Токопроводящая жила. Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки. Может быть однопроволочной (секторной или круглой) для сечений до 16-25 мм² и многопроволочной (секторной или круглой) для больших сечений. Секторная форма жил применяется для компактизации конструкции и уменьшения общего диаметра кабеля.
• Фазная изоляция. Выполняется из кабельной бумаги высокой плотности (толщиной 80-170 мкм), наложенной по спирали в несколько слоев (обычно 10-12 слоев для 6 кВ) на токопроводящую жилу. Бумажная лента пропитывается вязким маслоканифольным или синтетическим (полиизобутилен, алкилбензол) составом. Пропитка необходима для заполнения воздушных промежутков между слоями бумаги, что резко повышает электрическую прочность и теплопроводность изоляции.
• Поясная изоляция. Наносится поверх скрученных изолированных жил. Выполняется из тех же бумажных лент, что и фазная, но с меньшим числом слоев. Выравнивает электрическое поле в пространстве между жилами и землей.
• Экран на изоляции (полупроводящая бумага). В кабелях на 6 кВ и выше обязательно применяется экранирование каждой жилы. Используется полупроводящая бумага (бумага, модифицированная сажей), которая накладывается поверх фазной изоляции. Она служит для выравнивания электрического поля, устранения микроскопических воздушных включений между изоляцией и оболочкой и предотвращения возникновения частичных разрядов.
• Заполнители. Пространство между скрученными изолированными жилами заполняется жгутами из кабельной бумаги или кабельной пряжей для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.
• Оболочка. Защищает изоляцию от воздействия влаги, механических повреждений и агрессивных сред. Применяются следующие типы:
  • Свинцовая (С) или алюминиевая (А) оболочка. Свинец обладает высокой коррозионной стойкостью и пластичностью, алюминий – большей механической прочностью и меньшим весом. Это основной тип оболочки для классических кабелей с бумажной изоляцией.
  • Герметичная оболочка (г). Дополнительная защита от проникновения влаги и миграции пропиточного состава.
• Защитные покровы. В зависимости от условий прокладки поверх оболочки накладываются:
  • Подушка. Битумный состав, крепированная бумага или ПЭТ-лента для защиты оболочки от коррозии и механических воздействий от брони.
  • Броня. Две стальные ленты (Б) или круглые оцинкованные проволоки (К). Защищает кабель от механических повреждений (растяжения, удары, грызуны).
  • Наружный защитный шланг. Изготавливается из волокнистых материалов (пряжа, битум) или полиэтилена (Шв) для защиты брони от коррозии.

Маркировка и типы кабелей

Обозначение кабелей производится буквами и цифрами. Основные марки для напряжения 6 кВ:

Марка кабеля	Материал жилы	Материал оболочки	Тип защитного покрова / Особенности	Основная область применения
СБ	Медь	Свинец	Броня из двух стальных лент, наружный покров	Прокладка в земле (траншеях) с низкой коррозионной активностью
СБГ	Медь	Свинец	То же, с герметичной оболочкой	Прокладка в земле, в условиях возможного смещения грунта
СКл	Медь	Свинец	Броня из круглых оцинкованных проволок, наружный покров	Прокладка в грунтах с повышенным растягивающим усилием, на крутых склонах
ААБл	Алюминий	Алюминий	Броня из двух стальных лент с подушкой и наружным покровом	Прокладка в земле, наиболее распространенная марка с алюминиевой жилой
АСБ	Алюминий	Свинец	Броня из двух стальных лент, наружный покров	Прокладка в земле, где требуется стойкость оболочки к агрессивным средам
ОСБ	Медь	Свинец	Одножильное исполнение, броня из стальных лент	Для больших токов, в специфических проектах, где нежелательны потери в оболочке

Технические и электрические характеристики

Ключевые параметры кабелей 6 кВ с бумажной изоляцией определяются условиями их длительной и надежной эксплуатации.

• Допустимая температура нагрева жил:
  • В длительном режиме: +80°C
  • В режиме перегрузки: +90°C
  • В режиме короткого замыкания (до 4 сек): +200°C
• Испытательное напряжение: Для кабелей на 6 кВ после монтажа проводится испытание постоянным напряжением 36 кВ в течение 10 минут.
• Радиус изгиба: При прокладке минимальный радиус изгиба составляет не менее 25 наружных диаметров для многожильных кабелей с поясной изоляцией и 15 диаметров для одножильных.
• Удельные электрические сопротивления:
  • Активное сопротивление жилы (медь/алюминий) регламентируется ГОСТ в зависимости от сечения.
  • Удельное сопротивление изоляции при +20°C: не менее 100 МОм·км для кабелей на 6 кВ.

Области применения и ограничения

Кабели с бумажной пропитанной изоляцией традиционно применяются для передачи и распределения электроэнергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 6 кВ частотой 50 Гц.

• Прокладка в земле (траншеях) при условии отсутствия значительных растягивающих усилий (кроме марок с проволочной броней).
• Прокладка в кабельных каналах, туннелях, по эстакадам и в производственных помещениях.
• Подвод питания к мощным электродвигателям, трансформаторам, распределительным устройствам на промышленных предприятиях, шахтах, насосных станциях.

Ограничения: Запрещена прокладка по трассам с большим перепадом уровней (более 15-25 м, зависит от марки), так как возможна миграция пропиточного состава и осушение изоляции в верхней части, что ведет к снижению электрической прочности. Для таких трасс используются кабели с обедненной пропиткой или специальные нестекающие пропитки.

Монтаж и эксплуатационные особенности

Монтаж кабелей с бумажной изоляцией требует высокой квалификации персонала и соблюдения специфических правил.

• Раскрой и разделка. Должны производиться с особой тщательностью для предотвращения попадания влаги и загрязнений в бумажную изоляцию. Концы кабеля после отрезания немедленно герметизируются.
• Термообработка (просушка). При обнаружении пониженного сопротивления изоляции или после длительного хранения на барабанах под открытым небом кабель перед монтажом должен быть подвергнут прогреву токами или горячим воздухом для удаления абсорбированной влаги.
• Установка концевых и соединительных муфт. Является ответственной операцией. Применяются свинцовые или эпоксидные муфты, обеспечивающие герметизацию, восстановление изоляции и электрических полей. Качество монтажа муфт напрямую определяет надежность всей кабельной линии.
• Контроль изоляции. В процессе эксплуатации обязателен регулярный контроль сопротивления изоляции и коэффициента абсорбции (отношения R60/R15). Снижение этих параметров сигнализирует об увлажнении изоляции.

Сравнение с кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ)

Параметр	Кабель с бумажной изоляцией (БПИ)	Кабель с изоляцией из СПЭ (XLPE)
Макс. рабочая температура жилы	+80°C	+90°C
Допустимая температура при КЗ	+200°C	+250°C
Чувствительность к влаге	Высокая, требуется герметичная оболочка и муфты	Низкая, материал негигроскопичен
Допустимый перепад уровней	Ограничен (15-25 м для марок с вязкой пропиткой)	Не ограничен
Монтаж и разделка	Трудоемкий, требует высокой квалификации, термообработки	Относительно простой, не требует термообработки
Токовая нагрузка	Ниже из-за более высокого теплового сопротивления изоляции	Выше (на 10-20% при одинаковом сечении)
Эксплуатационный ресурс	Более 40 лет при правильных условиях	Более 30 лет (технология моложе, статистика накапливается)
Стоимость	Часто ниже, особенно для алюминиевых марок большого сечения	Как правило, выше

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Почему бумажная изоляция до сих пор применяется, если есть современные полимеры?

Бумажно-масляная изоляция имеет многолетнюю историю эксплуатации (более 100 лет), что позволило накопить обширную статистику и отработать технологии. Она обладает высокой электрической прочностью, устойчивостью к развитию дендритов (древовидных разрядов) и перегреву. В ряде проектов, особенно при модернизации старых сетей или при специфических требованиях заказчика (например, по пожарной безопасности в тоннелях), кабели БПИ остаются предпочтительным или экономически обоснованным выбором.

Что означает маркировка «ААБл-10 3х120»?

Это расшифровывается следующим образом: А – алюминиевая жила, А – алюминиевая оболочка, Б – броня из двух стальных лент, л – наличие подушки под броней из лавсановой ленты (или крепированной бумаги). Цифра 10 – номинальное напряжение 10 кВ, 3х120 – три жилы сечением 120 мм² каждая.

Как определить, что кабель с бумажной изоляцией увлажнен, и что делать?

Основной признак – снижение сопротивления изоляции и низкий коэффициент абсорбции (менее 1.3), измеренные мегомметром на 2500 В. Увлажненный кабель запрещено включать под напряжение. Необходимо локализовать поврежденный участок (методом мостовых измерений) и выполнить ремонт с заменой участка или провести сушку кабеля на барабане или в трассе специальными установками (токовая или индукционная сушка).

Можно ли прокладывать кабель СБ в агрессивных грунтах?

Свинцовая оболочка обладает хорошей химической стойкостью, но для прокладки в сильноагрессивных грунтах (с высоким содержанием щелочей, солей, блуждающих токов) рекомендуется применять кабели с дополнительной защитой – полиэтиленовым шлангом поверх оболочки (марка СБШв) или выбирать кабель с алюминиевой оболочкой (ААБл, ААШв).

Каков главный недостаток этих кабелей?

Главный эксплуатационный недостаток – высокая гигроскопичность бумажной изоляции и, как следствие, критическая зависимость надежности от целостности и герметичности металлической оболочки, муфт и концевых заделок. Любое нарушение герметичности ведет к проникновению влаги, снижению уровня пропитки и резкому падению электрической прочности, что заканчивается пробоем.

Как правильно хранить барабаны с кабелем БПИ до монтажа?

Барабаны должны храниться в закрытых сухих помещениях или под навесом. Хранение под открытым небом, особенно на грунте, недопустимо. Торцевые щиты барабана должны быть герметично закрыты. Перед монтажом после длительного хранения обязательно проводится контроль электрических характеристик изоляции.