Кабели силовые 6 кВ с бумажной изоляцией без брони: конструкция, применение и технические аспекты
Силовые кабели на напряжение 6 кВ с бумажной пропитанной изоляцией (БПИ) и без бронепокрова представляют собой классическое решение для стационарной прокладки в электрических сетях среднего напряжения. Несмотря на развитие полимерных изоляционных технологий, кабели с бумажной изоляцией сохраняют свою актуальность в ряде ответственных применений благодаря ряду уникальных эксплуатационных характеристик. Данный тип кабеля, обозначаемый, например, как АСБ (Алюминиевая жила, Бумажная изоляция, Свинцовая оболочка, Без брони) или СБ (для медной жилы), предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках.
Конструктивные особенности и материалы
Конструкция кабеля 6 кВ с БПИ без брони является многослойной и строго регламентированной. Каждый элемент выполняет критически важную функцию.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия (марка АСБ) или меди (марка СБ). Жила может быть однопроволочной (секторной или круглой) для сечений до 240-300 мм² или многопроволочной. Для кабелей 6 кВ применяются, как правило, три одножильных кабеля (по одной на фазу).
2. Фазная изоляция
Выполняется из специальной кабельной бумаги (толщиной 80-160 мкм), наложенной по спирали в несколько слоев (от 10 и более) на токопроводящую жилу. Общая толщина изоляции строго нормирована и для 6 кВ составляет, в зависимости от сечения, несколько миллиметров. Бумажная лента пропитывается вязким маслоканифольным или синтетическим (полиизобутилен, алкилбензол) составом. Эта пропитка обеспечивает высокую электрическую прочность, отводит тепло и заполняет воздушные включения.
3. Поясная изоляция
Поверх изолированных фазных жил, скрученных в сердечник, также накладываются слои кабельной бумаги. Ее задача – усилить изоляцию между жилами и защитить фазную изоляцию при формировании кабельного сердечника.
4. Экран (полупроводящая бумага)
На поверхность фазной изоляции и под поясную изоляцию накладываются ленты из полупроводящей бумаги. Эти экраны выравнивают электрическое поле вокруг жилы и в зазорах между жилами, предотвращая возникновение частичных разрядов и локальных перегревов – ключевых факторов старения изоляции.
5. Оболочка
Сердечник кабеля защищен герметичной оболочкой из свинца (марок С или Су) или сплава свинца. Свинцовая оболочка обеспечивает абсолютную герметичность, защищая пропитанную бумажную изоляцию от проникновения влаги и воздуха, а также служит нулевым (заземляемым) экраном. Для кабелей без брони оболочка является основным механическим барьером.
6. Защитные покровы
Поверх свинцовой оболочки последовательно наносятся:
- Подушка (прокладка): Из битумизированной бумажной ленты, крепированной бумаги или ПЭТ-ленты. Защищает оболочку от коррозии и повреждения броней (в данном случае отсутствует).
- Наружный покров (защитный шланг): Изготавливается из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката или полиэтилена. Защищает кабель от атмосферных воздействий, влаги, агрессивных сред и обеспечивает необходимую стойкость к возгоранию (в случае использования негорючих композиций ПВХ).
- Прокладка в кабельных сооружениях: Туннели, коллекторы, каналы, этажи, галереи, где исключены механические повреждения.
- Прокладка в помещениях: В сухих и влажных производственных помещениях, насосных станциях, на территории промышленных предприятий по эстакадам и тросам.
- Прокладка в земле (траншеях): Допускается только при условии отсутствия механических нагрузок (растяжения, ударов, вибрации) и в неагрессивных по отношению к свинцу грунтах. На практике для прокладки в земле почти всегда предпочтительны бронированные кабели (АСБл, АСБ2л).
- Высокая электрическая прочность и надежность: Многолетняя история эксплуатации, доказанная долговечность (40-50 лет и более при правильной прокладке и эксплуатации).
- Устойчивость к локальным перегревам: Бумажно-масляная изоляция менее чувствительна к точечным перегревам по сравнению с сшитым полиэтиленом.
- Хорошая теплостойкость и теплопроводность: Пропиточный состав улучшает отвод тепла от жилы.
- Высокая стойкость к радиации и окислению.
- Меньшая емкость на единицу длины по сравнению с кабелями на низкое и среднее напряжение с ПВХ изоляцией, что может быть важно для протяженных линий.
- Гигроскопичность изоляции: Требуется абсолютная герметичность свинцовой оболочки. При ее повреждении бумажная изоляция быстро увлажняется, что приводит к резкому снижению электрической прочности и пробою.
- Ограничения по трассе прокладки: Нельзя прокладывать на участках с большими перепадами по высоте (стекание пропитки), минимальная температура монтажа — 0°C.
- Большая масса и меньшая гибкость: По сравнению с СПЭ-кабелями того же сечения.
- Сложность монтажа концевой и соединительной муфт: Требуется высокая квалификация персонала, процесс трудоемкий и длительный.
- Пожароопасность: Бумага и пропиточный состав горючи, хотя наружный покров из негорючего ПВХ снижает этот риск.
- Экологические аспекты: Использование свинца и масляных пропиток требует особых мер при утилизации.
- По допустимому длительному току нагрузки (нагреву) с учетом всех поправочных коэффициентов (таблицы ПУЭ).
- По допустимой потере напряжения в линии.
- По экономической плотности тока (для сетей выше 1 кВ).
Область применения и условия прокладки
Кабели 6 кВ с БПИ без брони предназначены для эксплуатации в электрических сетях с изолированной или компенсированной нейтралью. Отсутствие бронепокрова накладывает строгие ограничения на условия монтажа.
Запрещена прокладка таких кабелей по дну водоемов, в блоках, подверженных растягивающим усилиям, а также в условиях, где возможны значительные перемещения грунта.
Ключевые технические характеристики (на примере кабеля АСБ 6 кВ)
Таблица 1. Основные электрические и конструктивные параметры
| Параметр | Значение / Описание | Нормативный документ |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение, кВ | 6 | ГОСТ 18410-73 (и более ранние), ТУ 16.К71-335-2004, ГОСТ 31996-2012 (для пропитанной бумажной изоляции) |
| Максимальное рабочее напряжение, кВ | 6,9 | |
| Испытательное напряжение переменным током, кВ (продолжительность 10 мин.) | 18 | |
| Температура жилы при длительной эксплуатации, °C | +80 | |
| Температура жилы в режиме перегрузки, °C | +90 | |
| Температура жилы в аварийном режиме (не более 6 ч), °C | +105 | |
| Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева, °C | -0 | |
| Допустимый радиус изгиба при прокладке | Не менее 25 наружных диаметров кабеля |
Таблица 2. Допустимые длительные токовые нагрузки (пример для кабеля АСБ 6 кВ, прокладка в земле, температура грунта +15°C)
| Сечение жилы, мм² | Длительно допустимый ток, А (одножильный кабель) | Примечание |
|---|---|---|
| 50 | 165 | Значения приведены ориентировочно. Фактические нагрузки определяются по ПУЭ 7-го изд., гл. 1.3 с учетом всех поправочных коэффициентов (температура грунта, количество работающих кабелей в траншее, термическое сопротивление грунта и др.). |
| 70 | 200 | |
| 95 | 240 | |
| 120 | 275 | |
| 150 | 315 | |
| 185 | 355 | |
| 240 | 415 |
Преимущества и недостатки по сравнению с кабелями с полимерной изоляцией (XLPE, СПЭ)
Преимущества:
Недостатки:
Особенности монтажа и эксплуатации
Монтаж кабелей с БПИ требует строгого соблюдения правил. Перед прокладкой необходимо проверить целостность оболочки (визуально и опрессовкой). При отрицательных температурах требуется подогрев в тепляках. Радиус изгиба должен строго соблюдаться во избежание смятия и растрескивания бумажной изоляции и оболочки. При прокладке в траншеях кабель укладывается на подготовленную песчаную подушку и засыпается мягким грунтом без камней. Обязательна маркировка трассы сигнальной лентой.
При монтаже муфт критически важна чистота, аккуратность и последовательность операций: разделка конца кабеля с ступенчатой обрезкой изоляции, монтаж заземляющего экрана, установка изоляционного корпуса муфты и его заполнение масло- или мастиконаполненной изоляционной смесью для восстановления герметичности.
В процессе эксплуатации обязательны плановые измерения сопротивления изоляции мегомметром на 2500 В, а также проведение испытаний повышенным напряжением выпрямленного тока согласно нормам ПТЭЭП.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальная разница между кабелями АСБ и АСБл?
Буква «л» в маркировке АСБл означает наличие лапшей брони из двух стальных оцинкованных лент, наложенных поверх подушки. Кабель АСБл предназначен для прокладки в земле (траншеях), где возможны механические воздействия. Кабель АСБ без «л» имеет только свинцовую оболочку и защитный шланг, что ограничивает его применение условиями, где такие воздействия исключены.
Можно ли использовать кабель АСБ 6 кВ для прокладки в земле?
Технически это допускается нормами (например, ПУЭ) при прокладке в траншеях в неагрессивных грунтах и при отсутствии механических нагрузок (растяжения, вибрации, ударов). Однако на практике, учитывая риск повреждения оболочки при засыпке грунтом с камнями или при земляных работах вблизи трассы, для подземной прокладки почти всегда рекомендуется применять бронированные кабели (АСБл, АСБ2л). Прокладка АСБ в земле требует особой тщательности подготовки трассы.
Что означает маркировка «АСБ 3х120»?
Эта маркировка расшифровывается следующим образом: А – алюминиевая жила, С – свинцовая оболочка, Б – бумажная изоляция, 3х120 – три жилы сечением 120 мм² каждая. Отсутствие буквы «л» указывает на отсутствие брони. Номинальное напряжение (6 кВ) в такой краткой записи обычно указывается отдельно.
Какой срок службы у кабеля АСБ 6 кВ?
Номинальный срок службы, заявленный производителями и нормируемый стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации при соблюдении условий прокладки, нагрузочного режима и своевременном техническом обслуживании может достигать 50 лет и более. Критическим фактором является сохранность герметичности свинцовой оболочки.
Почему для кабелей с БПИ так важна герметичность?
Бумажная изоляция гигроскопична. При нарушении герметичности свинцовой оболочки влага и воздух проникают внутрь кабеля. Это приводит к увлажнению бумаги, резкому снижению ее электрической прочности, развитию частичных разрядов в образовавшихся воздушных включениях и, как следствие, к тепловому и электрическому старению изоляции, завершающемуся пробоем. Герметичность – основное условие долговечности кабеля с БПИ.
Какие альтернативы кабелю АСБ 6 кВ существуют сегодня?
Основной современной альтернативой являются кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ, XLPE), например, марки ПвП или ПвВг. Они легче, не требуют ограничений по перепадам высот, имеют более высокую допустимую температуру жилы (+90°C), просты в монтаже муфт. Однако в некоторых ответственных применениях, особенно при модернизации старых сетей или в специфических условиях (радиация, повышенные требования к надежности при локальных перегревах), кабели с бумажной изоляцией могут оставаться предпочтительным или безальтернативным выбором.
Как правильно выбрать сечение жилы кабеля АСБ 6 кВ?
Выбор сечения производится по трем основным критериям, указанным в ПУЭ гл. 1.3:
Окончательное сечение принимается по наибольшему из значений, полученных при расчетах по этим критериям. Для ответственных линий также выполняется проверка на термическую стойкость при токах короткого замыкания.