Кабели силовые с пластмассовой изоляцией: конструкция, типы, применение и стандарты

Силовые кабели с пластмассовой изоляцией представляют собой класс кабельной продукции, предназначенной для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение от 0.66 кВ до 35 кВ включительно, частотой 50 Гц. Изоляция и защитные оболочки таких кабелей выполнены из полимерных (пластмассовых) материалов, что обеспечивает ряд ключевых эксплуатационных преимуществ по сравнению с кабелями с бумажной пропитанной изоляцией: простота монтажа, высокая стойкость к влаге, меньший вес и отсутствие ограничений по разности уровней прокладки.

Материалы изоляции и их характеристики

В качестве изоляции в современных силовых кабелях применяются преимущественно три типа полимерных материалов, каждый из которых обладает специфическими свойствами.

• Поливинилхлорид (ПВХ, PVC): Наиболее распространенный материал для кабелей на напряжение до 3 кВ. Обладает хорошими изоляционными и механическими свойствами, не поддерживает горение, стоек к маслам, кислотам и щелочам. Основной недостаток – значительное снижение эластичности при низких температурах (ниже -15°C) и выделение хлористого водорода при горении, что приводит к коррозии оборудования.
• Сшитый полиэтилен (СПЭ, XLPE): Материал, получаемый из полиэтилена путем создания поперечных молекулярных связей (сшивки) под действием химических веществ или радиации. Это значительно повышает его теплостойкость (допустимая температура длительной работы +90°C против +70°C для ПВХ), стойкость к тепловым ударам и механическую прочность. Кабели с изоляцией из СПЭ могут работать при более высоких токах нагрузки и имеют больший срок службы. Является стандартом для кабелей на напряжение 6 кВ и выше.
• Полиэтилен (ПЭ, PE): Используется реже, в основном для наружной прокладки благодаря отличным диэлектрическим свойствам и влагостойкости. Не содержит галогенов, но горит и имеет более низкую температуру длительной эксплуатации по сравнению с СПЭ.

Конструкция силовых кабелей с пластмассовой изоляцией

Конструкция кабеля определяется номинальным напряжением, условиями прокладки и эксплуатации. Основные элементы включают:

• Токопроводящая жила: Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки. Может быть однопроволочной (сечением до 16-25 мм²) или многопроволочной (гибкой). Форма жилы – круглая или секторная (для уменьшения общего диаметра кабеля).
• Изоляция жилы: Наносится экструзионным способом, обеспечивая равномерный слой из ПВХ, СПЭ или ПЭ. Толщина изоляции нормирована стандартами в зависимости от номинального напряжения.
• Поясная изоляция: В многожильных кабелях поверх изолированных жил может накладываться общий экструзионный слой из того же или совместимого материала для придания кабелю круглой формы и дополнительной электрической защиты.
• Экран по изоляции: Для кабелей на напряжение 6 кВ и выше является обязательным. Состоит из полупроводящего слоя (для выравнивания электрического поля) и медной ленты или проволоки, соединенной с землей. В кабелях до 1 кВ экран применяется для защиты от внешних электромагнитных помех.
• Разделительный слой: Как правило, пояс из полимерных лент или пленок, накладываемый под оболочку.
• Защитная оболочка: Выполняется из ПВХ, полиэтилена или безгалогенных композиций. Защищает от механических повреждений, влаги, химических веществ и распространения огня. Для кабелей, прокладываемых в земле, в оболочку может встраиваться броня из стальных оцинкованных лент или проволок.
• Наружный покров: Защитный шланг из ПВХ или полиэтилена, накладываемый поверх брони для защиты от коррозии.

Классификация и маркировка

Кабели классифицируются по ряду признаков, что отражено в их буквенно-цифровой маркировке согласно ГОСТ и ТУ.

Расшифровка основных символов в маркировке кабелей (по ГОСТ 31996-2012 и аналогичным)

Символ	Значение	Пример
А	Алюминиевая жила (отсутствует – медь)	АВВГ
В	Изоляция из ПВХ	ВВГ
Пв	Изоляция из сшитого полиэтилена	ПвВГ
В	Оболочка из ПВХ (вторая буква)	ВВГ
Шв	Защитный шланг из ПВХ	АСШв
Б	Броня из стальных лент	ВБШв
К	Броня из круглых стальных оцинкованных проволок	ПвКШ
нг(A, B, C, D)	Не распространяющий горение по категориям	ВВГнг(A)-LS
LS	Low Smoke – пониженное дымо- и газовыделение	ПвПнг(A)-HF
HF	Halogen Free – безгалогенный состав оболочки/изоляции	ПвПнг(A)-HF

Примеры полной маркировки: АПвВГ 1х240/35-1 – кабель с алюминиевой жилой 240 мм², изоляцией из сшитого полиэтилена, оболочкой из ПВХ, на напряжение 35 кВ, одножильный. ВВГнг(А)-LS 4х150 – кабель с медными жилами 4х150 мм², изоляцией и оболочкой из ПВХ, не распространяющий горение по категории А, с пониженным дымо- и газовыделением.

Области применения и условия прокладки

Выбор типа кабеля определяется проектом и зависит от конкретных условий.

• Внутренняя прокладка в зданиях: Применяются кабели без брони в ПВХ оболочке, обязательно с индексом «нг» (не распространяющие горение). Для социально значимых объектов (метро, аэропорты, больницы) требуются кабели с низким дымо- и газовыделением (LS) или безгалогенные (HF).
• Прокладка в кабельных каналах, туннелях, шахтах: Аналогично, используются небронированные кабели, но с учетом агрессивности среды (масло, влага).
• Прокладка в земле (траншеях): Обязательно применение бронированных кабелей (типа ВБШв, ПвБШв, АПвБШв). Броня из стальных лент защищает от механических повреждений при раскопках и от грызунов. Для кабелей на напряжение выше 35 кВ или в условиях с высокой коррозионной активностью применяется броня из проволок.
• Наружная прокладка по фасадам, эстакадам: Используются кабели с устойчивой к ультрафиолету оболочкой (обычно из полиэтилена или специального ПВХ). При риске механических повреждений требуется броня.

Сравнительные характеристики кабелей с изоляцией из ПВХ и СПЭ

Ключевые отличия кабелей с изоляцией из ПВХ и СПЭ

Параметр	ПВХ (ВВГ и аналоги)	СПЭ (ПвВГ и аналоги)
Макс. рабочая температура жилы	+70°C	+90°C
Допустимая температура при КЗ	+160°C (кратковременно)	+250°C (кратковременно)
Минимальная t° монтажа без подогрева	-15°C	-20°C и ниже
Допустимый ток нагрузки	Ниже на 15-20%	Выше
Стойкость к влаге	Хорошая	Отличная (влагопоглощение близко к нулю)
Диэлектрические потери	Выше	Значительно ниже
Стойкость к тепловому старению	Средняя	Высокая
Срок службы	25-30 лет	30-40 лет и более
Стоимость	Ниже	Выше на 20-40%

Стандарты и нормативная база

Производство и применение силовых кабелей с пластмассовой изоляцией в РФ регламентируется следующими основными документами:

• ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ».
• ГОСТ Р 53769-2010 (МЭК 60502-1:2004) «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение от 1 кВ до 30 кВ».
• ГОСТ 31565-2012 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности».
• ПУЭ 7-е издание (Главы 2.1 и 2.3).
• Стандарты МЭК (IEC) серий 60502 и 60840 для кабелей на среднее напряжение.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Что предпочтительнее: кабель с изоляцией из ПВХ или СПЭ?

Выбор зависит от задачи. Для стационарной прокладки внутри зданий на напряжение до 1 кВ при стандартных нагрузках экономически оправдано применение ПВГ. Для ответственных объектов, линий с высокой нагрузкой, сетей 6-35 кВ, а также при прокладке в земле или условиях повышенной температуры безусловным выбором является кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), благодаря его superior электрическим и эксплуатационным характеристикам.

Обязательно ли использовать бронированный кабель для прокладки в земле?

Да, согласно ПУЭ (п. 2.3.37), кабели, прокладываемые непосредственно в земле, должны быть с защитой от механических повреждений. Наиболее распространенный и эффективный способ – броня из стальных оцинкованных лент. Исключения могут быть оговорены в отраслевых нормах для кабелей низкого напряжения, но на практике применение бронированных кабелей в траншеях является стандартом.

В чем разница между «нг(A)» и «нг(А)-LS»?

Кабель с индексом «нг(A)» не распространяет горение при групповой прокладке по категории испытания А (наиболее жесткая проверка на нераспространение пламени). Однако при горении он, как и обычный ПВХ, выделяет dense черный дым и коррозионно-активные газы (HCl). Индекс «LS» (Low Smoke) означает, что материалы изоляции и оболочки модифицированы для значительного снижения дымо- и газовыделения. Для особо ответственных объектов требуются кабели «нг(А)-HF» (Halogen Free), которые вообще не содержат галогенов и при горении выделяют минимальное количество нетоксичного дыма.

Можно ли соединять кабели с алюминиевыми и медными жилами?

Прямое механическое соединение (скрутка, болт) меди и алюминия недопустимо из-за возникновения гальванической пары, ведущей к интенсивной электрохимической коррозии алюминия и разрушению контакта. Для соединения необходимо использовать специальные биметаллические (медно-алюминиевые) гильзы или клеммные колодки с антикоррозионным покрытием или промежуточной прокладкой.

Как определить необходимое сечение жилы кабеля?

Сечение выбирается по двум основным критериям: по допустимому длительному току нагрузки (нагреву) и по потере напряжения. Расчет ведется согласно ПУЭ (Глава 1.3). Исходными данными являются мощность нагрузки, напряжение, способ прокладки (в воздухе, в земле), температура окружающей среды, количество кабелей в пучке и материал жилы. Для стандартных случаев используются таблицы ПУЭ с поправочными коэффициентами. Окончательный выбор сечения должен быть зафиксирован в проектной документации.

Что означает цветовая маркировка жил?

Согласно ГОСТ 31996-2012 и ПУЭ, в кабелях с числом жил до 5 включительно применяется цветовая маркировка: для трехфазных сетей – желтый, зеленый, красный (фазы A, B, C), голубой – нулевая рабочая (N) жила, желто-зеленый – защитная земля (PE). В кабелях на напряжение выше 1 кВ с однопроволочными экранами цветовая маркировка может отсутствовать, идентификация жил осуществляется по номеру или расположению.