Кабели силовые многожильные алюминиевые

Кабели силовые многожильные алюминиевые: конструкция, применение и технические аспекты

Силовые многожильные алюминиевые кабели представляют собой ключевой элемент современных электрических сетей напряжением до 35 кВ включительно. Их конструкция предполагает наличие двух и более изолированных токопроводящих жил, скрученных вместе и заключенных в общую защитную оболочку. В качестве материала проводника используется алюминий или его сплавы, что обусловлено экономической целесообразностью и эксплуатационными характеристиками. Данный тип кабелей находит широкое применение в стационарной прокладке для распределения электроэнергии в промышленных сетях, городской инфраструктуре, на объектах гражданского строительства, а также в качестве вводов в здания и сооружения.

Конструктивные элементы и материалы

Современный многожильный алюминиевый силовой кабель – это сложное инженерное изделие, каждый слой которого выполняет строго определенную функцию.

• Токопроводящая жила: Изготавливается из алюминия марок А0, А5, А5Е (по ГОСТ 22483) или алюминиевого сплава. В многожильных кабелях жилы имеют класс гибкости 1 или 2 (по ГОСТ 22483), что означает скрутку из нескольких проволок. Это обеспечивает достаточную гибкость для монтажа без риска излома. Сечение жил стандартизировано и варьируется от 2.5 мм² до 1000 мм² и более.
• Изоляция: Основная функция – обеспечение электрической прочности. Наиболее распространенные материалы:
  • Сшитый полиэтилен (XLPE): Современный стандарт для сетей до 35 кВ. Обладает высокой термостойкостью (допустимая температура жилы до +90°C в длительном режиме), отличными диэлектрическими свойствами, стойкостью к трекингу и влаге.
  • Поливинилхлоридный пластикат (ПВХ): Применяется для кабелей на напряжение до 1 кВ. Имеет хорошие изоляционные и механические свойства, не поддерживает горение, но ограничен по термостойкости (+70°C).
• Поясная изоляция: В кабелях на напряжение 6 кВ и выше поверх скрученных изолированных жил накладывается слой из полупроводящего или изоляционного материала для выравнивания электрического поля и предотвращения касания жил с экраном.
• Экран: Обязательный элемент для кабелей на напряжение 6 кВ и выше. Выполняется из электропроводящего материала (чаще всего медной или алюминиевой ленты, полупроводящей ленты) и предназначен для защиты от внешних электромагнитных помех, выравнивания электрического поля вокруг жилы и обеспечения безопасности при повреждении изоляции.
• Оболочка: Защищает все внутренние элементы от механических повреждений, влаги, химических веществ и солнечного излучения. Основные материалы:
  • ПВХ пластикат: Общераспространенный вариант с хорошим балансом стоимости, гибкости и стойкости к агрессивным средам.
  • Полиэтилен (PE): Высокая стойкость к влаге и химикатам, часто используется для кабелей, прокладываемых в земле или воде.
  • Галогеннегорючие композиции (LS, HF, FR): Применяются на объектах с повышенными требованиями к пожарной безопасности (метро, тоннели, общественные здания). Обладают низким дымовыделением и газовой коррозией.
• Броня: Для прокладки в земле, в условиях риска механических повреждений, кабель может быть бронирован стальными оцинкованными лентами или проволоками. Поверх брони накладывается защитный покров из битума, ПВХ или полиэтилена для защиты от коррозии.
• Нулевая жила и жила заземления: В четырех- и пятижильных кабелях помимо фазных присутствуют нулевая (N) жила синего цвета и жила защитного заземления (PE) желто-зеленого цвета, сечение которых нормируется стандартами.

Ключевые преимущества и недостатки

Использование алюминия в качестве проводника определяет основные эксплуатационные и экономические характеристики данного класса кабелей.

• Преимущества:
  • Экономическая эффективность: Алюминий значительно дешевле меди, что снижает капитальные затраты на создание кабельных линий, особенно при больших сечениях и протяженности.
  • Малый вес: Плотность алюминия примерно в 3 раза ниже меди, что облегчает транспортировку, монтаж и снижает нагрузку на несущие конструкции.
  • Коррозионная стойкость: Алюминий на воздухе быстро покрывается тонкой, но прочной оксидной пленкой, предотвращающей дальнейшее окисление.
  • Гибкость (для многожильных конструкций): Многопроволочные жилы обеспечивают достаточную гибкость для прокладки по сложным трассам.
• Недостатки и меры по их компенсации:
  • Меньшая электропроводность: Удельное электрическое сопротивление алюминия примерно в 1.62 раза выше, чем у меди. Для обеспечения одинаковой токовой нагрузки сечение алюминиевой жилы должно быть примерно на 56% больше, чем медной. Этот фактор учитывается на этапе проектирования.
  • Склонность к ползучести (крипу): Алюминий под длительной механической нагрузкой может медленно деформироваться. Для предотвращения ослабления контактов в соединениях используются специальные меры: пружинные шайбы, правильная затяжка болтовых соединений с контролем момента, применение кабельных наконечников с индикатором контроля обжатия.
  • Окисление и гальваническая коррозия: Оксидная пленка имеет высокое сопротивление, поэтому для обеспечения надежного контакта места соединений необходимо зачищать и покрывать кварцево-вазелиновой пастой. При прямом соединении с медью возникает гальваническая пара, ведущая к интенсивной коррозии алюминия. Обязательно использование биметаллических (алюмомедных) переходных наконечников или шайб.
  • Меньшая механическая прочность: Алюминий менее прочен на разрыв, чем медь. Это компенсируется конструкцией жилы и правильными условиями монтажа (соблюдение допустимых радиусов изгиба).

Области применения и условия прокладки

Выбор конкретной марки кабеля напрямую зависит от условий его будущей эксплуатации.

• Прокладка в земле (траншеях): Применяются бронированные кабели с защитной оболочкой, стойкой к влаге и химическим веществам (например, АВБбШв – с броней из стальных лент и ПВХ шлангом). Обязательна песчаная подушка, защита кирпичом или сигнальной лентой.
• Прокладка в кабельных каналах, лотках, тоннелях: Используются небронированные кабели с оболочкой из ПВХ, полиэтилена или галогеннегорючих материалов (например, АВВГ, АПвВГ, АПвПуГ). При групповой прокладке необходимо учитывать коэффициенты снижения токовой нагрузки.
• Прокладка по воздуху (по фасадам, на тросах): Выбираются кабели с оболочкой, стойкой к ультрафиолету (обычно из полиэтилена, например, АВВГ-ХЛ или СИП). Важен расчет механической нагрузки.
• Взрывоопасные зоны и объекты с особыми требованиями пожарной безопасности: Применяются кабели с индексом «нг(А)-LS» или «нг(А)-FR», с пониженным дымовыделением и нераспространением горения при групповой прокладке.

Маркировка и расшифровка обозначений

Маркировка кабелей осуществляется по ГОСТ 31996-2012 и включает в себя буквенно-цифровой код.

• А – материал жилы (алюминий). Если буквы нет – жила медная.
• В – изоляция из ПВХ.

Пв – изоляция из сшитого полиэтилена.

• В – оболочка из ПВХ.
• Шв – защитный шланг из ПВХ.
• Шп – защитный шланг из полиэтилена.
• Б – броня из стальных оцинкованных лент.
• К – броня из стальных оцинкованных круглых проволок.
• нг(А) – нераспространение горения при групповой прокладке по категории А.
• LS – Low Smoke, пониженное дымовыделение.
• FR – Fire Resistance, огнестойкость.

Пример: АПвВнг(А)-LS 0,66 кВ 4х120 – кабель силовой с алюминиевыми жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена, оболочкой из ПВХ, не распространяющий горение при групповой прокладке, с пониженным дымовыделением, на напряжение 0,66 кВ, четырехжильный, сечением жилы 120 мм².

Таблица: Сравнение характеристик кабелей с изоляцией из ПВХ и XLPE

Параметр	Кабель с изоляцией из ПВХ (АВВГ и аналоги)	Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (АПвВГ и аналоги)
Максимальное рабочее напряжение, кВ	До 1	До 35
Допустимая температура жилы в длительном режиме, °C	+70	+90
Максимальная температура при КЗ (5 сек), °C	+160	+250
Стойкость к влаге	Хорошая	Отличная
Стойкость к трекингу	Удовлетворительная	Высокая
Допустимый радиус изгиба при монтаже	10 наружных диаметров	15-20 наружных диаметров (для многожильных)
Основная сфера применения	Распределительные сети до 1 кВ внутри и снаружи помещений	Магистральные и распределительные сети 6-35 кВ, сети до 1 кВ с повышенными требованиями

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Почему для подключения алюминиевого кабеля к шине или аппарату необходимо использовать специальные наконечники?

Прямое болтовое соединение алюминиевой многопроволочной жилы недопустимо. Под давлением жила деформируется, со временем из-за ползучести контакт ослабевает, начинает греться и окисляться, что ведет к аварии. Кабельный наконечник (например, медный луженый с алюминиевой гильзой) обеспечивает надежное обжатие жилы и создает переход на болтовое соединение, рассчитанное на многократные циклы затяжки. Для соединения с медной шиной обязательны биметаллические наконечники.

2. Можно ли использовать алюминиевые кабели в жилищном строительстве (квартирная разводка)?

Согласно актуальным редакциям ПУЭ (Глава 7.1), внутри помещений жилых и общественных зданий следует применять кабели и провода с медными жилами. Алюминиевые жилы сечением менее 16 мм² для внутренней разводки запрещены. Алюминиевые кабели могут использоваться для ввода в здание и разводки по этажным щитам, но не для прокладки групповых линий к розеткам и светильникам.

3. Как правильно выбрать сечение алюминиевого кабеля, учитывая его меньшую проводимость?

Выбор сечения регламентирован ПУЭ (Глава 1.3). Он производится по допустимому длительному току нагрузки с учетом поправочных коэффициентов на способ прокладки, температуру окружающей среды и количество кабелей в пучке. Для алюминия используются таблицы ПУЭ, отдельные от таблиц для меди. Упрощенно можно считать, что для замены медного кабеля сечением, например, 50 мм², алюминиевый должен иметь сечение не менее 70-95 мм² для обеспечения той же пропускной способности. Окончательный расчет должен выполнять проектировщик.

4. Что означает цветовая маркировка жил в многожильном алюминиевом кабеле?

Цветовая маркировка стандартизирована (ГОСТ 31996-2012):

• Желто-зеленый – жила защитного заземления (PE).
• Голубой или синий – нулевая рабочая жила (N).
• Коричневый, черный, серый – фазные жилы (L1, L2, L3).

В кабелях на напряжение выше 1 кВ с бумажной пропитанной изоляцией цветовая маркировка может отсутствовать, идентификация производится по номеру или расположению жилы.

5. Каковы реальные сроки службы современных алюминиевых кабелей?

Номинальный срок службы устанавливается производителем и составляет:

• Для кабелей с ПВХ изоляцией: 25-30 лет.
• Для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE): 30-40 лет и более.

Фактический срок эксплуатации сильно зависит от условий прокладки, режима нагрузки (перегрузки сокращают срок службы), качества монтажа соединений и воздействия внешней среды. Регулярный тепловизионный контроль соединений позволяет продлить ресурс кабельной линии.

6. В чем принципиальная разница между кабелями АВВГ и АПвВГ, кроме материала изоляции?

Ключевое отличие – в рабочих температурах и сфере применения. АПвВГ, благодаря сшитому полиэтилену, допускает нагрев жилы до +90°C против +70°C у АВВГ. Это позволяет либо пропускать больший ток через то же сечение, либо увеличить срок службы при одинаковой нагрузке. Кроме того, АПвВГ имеет лучшие диэлектрические характеристики и стойкость к влаге, что делает его предпочтительным для ответственных линий и сетей с повышенными требованиями к надежности, даже на напряжение 0,66/1 кВ.

Заключение

Многожильные алюминиевые силовые кабели остаются экономически обоснованным и технически надежным решением для создания распределительных сетей среднего и низкого напряжения. Их правильное применение, основанное на понимании физико-химических свойств алюминия, строгом соблюдении правил монтажа (особенно соединений и оконцеваний) и выборе марки, соответствующей условиям прокладки, обеспечивает долговечную и безопасную работу энергетического объекта. Современные материалы изоляции, такие как сшитый полиэтилен, нивелируют исторические недостатки алюминиевых кабелей и расширяют границы их использования, в том числе в ответственных сетях.