Кабели силовые сечением 625 мм² с бумажной пропитанной изоляцией и броней: конструкция, применение и технические аспекты

Кабели силовые с бумажной пропитанной изоляцией на напряжение 6-35 кВ, сечением 625 мм² и с бронепокровом представляют собой классическое, проверенное временем решение для передачи и распределения электроэнергии высокой мощности в стационарных условиях. Несмотря на появление полимерных аналогов, данные кабели сохраняют свою актуальность в ряде ответственных и высоконагруженных сегментов энергетики благодаря уникальному сочетанию электрических, термических и эксплуатационных характеристик.

Конструкция кабеля

Конструкция кабеля типа СБ (бумажная изоляция, броня) или АСБ (алюминиевая жила, бумажная изоляция, броня) сечением 625 мм² является многослойной и сложной. Каждый слой выполняет строго определенную функцию.

• Токопроводящая жила. Выполняется из алюминия (марка АСБ) или меди (марка СБ) сечением 625 мм². Для обеспечения гибкости жила, как правило, секторной или сегментной формы, состоит из множества проволок, скрученных по определенной технологии. Секторная форма позволяет оптимально заполнять внутреннее пространство кабеля, уменьшая его общий диаметр и массу.
• Фазная изоляция. На жилу послойно накладывается бумажная лента, пропитанная вязким или нестекающим составом (масло-канифольная смесь, синтетические составы). Толщина изоляции строго нормирована и зависит от класса напряжения (6, 10, 20, 35 кВ). Бумажная изоляция обладает высокой электрической прочностью и термостабильностью.
• Поясная изоляция. Поверх скрученных изолированных жил (фаз) накладывается общий слой бумажной изоляции, выравнивающий электрическое поле.
• Экран на изоляции. Для кабелей на напряжение 6 кВ и выше поверх поясной изоляции накладывается электропроводящая бумага или полупроводящая лента, обеспечивающая симметрию электрического поля и предотвращающая возникновение частичных разрядов.
• Оболочка. Поверх экрана накладывается герметичная металлическая оболочка, обычно из алюминия (А) или свинца (С). Ее основное назначение – защита изоляции от проникновения влаги и воздуха, а также обеспечение пути для стекания токов при однофазных замыканиях на землю. Для кабелей с нестекающей пропиткой (типа ЦСП – пропитка вязким составом) допускается отсутствие металлической оболочки под броней.
• Защитные покровы. Под броней и поверх металлической оболочки накладываются подушки из битума, крепированной бумаги или ПЭТ-лент для защиты оболочки от коррозии и механических повреждений от брони.
• Бронепокров. Выполняется из стальных оцинкованных лент (марки Бл) или плоских стальных оцинкованных проволок (марки Бп). Броня обеспечивает защиту кабеля от механических воздействий (натяжение, удары, сдавливание, грызуны). Для кабеля 625 мм², как правило, применяется броня из двух стальных лент.
• Наружный защитный шланг. Поверх брони накладывается покров из битума и волокнистых материалов (пряжа, стекловолокно) или полимерных материалов (поливинилхлорид, полиэтилен) для защиты брони от коррозии.

Основные технические характеристики

Параметры кабелей регламентируются ГОСТ 18410-73 и другими нормативными документами. Ниже приведены ключевые характеристики для кабеля с алюминиевой жилой 625 мм², бумажной изоляцией, алюминиевой оболочкой и броней из стальных лент (ААБл).

Таблица 1. Основные технические параметры кабеля ААБл 625 мм²

Параметр	Значение для напряжения, кВ	Примечания
Номинальное сечение жилы, мм²	625
Наружный диаметр, мм (примерно)	~75-80 (6 кВ) ~85-90 (10 кВ)	Зависит от конструкции, производителя.
Масса 1 км кабеля, кг	~7000-9000	Значительная масса обусловлена наличием металлической оболочки и брони.
Допустимый длительный ток нагрузки, А (в земле)	~740-750 (6 кВ) ~720-730 (10 кВ)	При температуре земли +25°С, глубине прокладки 0.7-1 м, удельном тепловом сопротивлении грунта 1.2 К·м/Вт.
Максимально допустимая температура жилы при КЗ, °С	200
Сопротивление жилы постоянному току при 20°С, Ом/км, не более	0.0461 (для алюминия)
Испытательное напряжение переменного тока частотой 50 Гц, кВ/время	12/10 мин (для 6 кВ) 20/10 мин (для 10 кВ)	Для готового кабеля после изготовления.

Области применения

Кабели данного типа применяются для передачи и распределения электроэнергии в сетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц с изолированной или заземленной нейтралью. Основные сферы применения:

• Магистральные линии в городских и промышленных кабельных сетях напряжением 6-35 кВ.
• Вводы и выводы мощности на крупных трансформаторных подстанциях и распределительных пунктах.
• Питание энергоемких промышленных объектов: металлургические комбинаты, химические предприятия, машиностроительные заводы.
• Прокладка в земле (траншеях), кабельных каналах, туннелях, шахтах, коллекторах, по эстакадам. Броня обеспечивает защиту при прокладке в грунтах с наличием твердых включений и в условиях возможных механических нагрузок.
• Участки с повышенными требованиями к пожарной безопасности (при использовании негорючих наружных покровов).

Преимущества и недостатки

Преимущества:

• Высокая электрическая прочность и надежность, проверенная многолетней эксплуатацией.
• Отличные теплоотводящие свойства: бумажно-масляная изоляция и металлическая оболочка способствуют эффективному отводу тепла, что позволяет кабелю длительно работать при высоких нагрузках.
• Высокая термическая стабильность и стойкость к тепловым перегрузкам и токам короткого замыкания.
• Наличие герметичной металлической оболочки, обеспечивающей постоянство диэлектрических свойств изоляции на протяжении всего срока службы (до 40-50 лет).
• Наличие брони, обеспечивающей высокую механическую защиту без необходимости укладки в дополнительные трубы или короба.

Недостатки:

• Большая масса и габариты, что усложняет транспортировку и монтаж. Требует применения специальной техники.
• Строгие ограничения по разности уровней при прокладке из-за возможности стекания пропиточного состава. Для кабелей с вязкой пропиткой (ЦСП) ограничения меньше.
• Трудоемкость монтажа концевой и соединительной муфт, требующая высокой квалификации персонала и соблюдения абсолютной чистоты при разделке.
• Гибкость ниже, чем у кабелей с ПВХ или сшитым полиэтиленом, что ограничивает радиус изгиба.
• Пожароопасность при повреждении и доступе кислорода (для кабелей с обычной пропиткой).
• Необходимость контроля состояния металлической оболочки и брони на предмет коррозии.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж кабелей сечением 625 мм² требует тщательного планирования. Радиус изгиба при прокладке должен быть не менее 25-30 наружных диаметров кабеля. Прокладка в земле осуществляется на глубине не менее 0.7-1.0 м с устройством песчаной подушки и защитой кирпичом или сигнальной лентой. При параллельной прокладке нескольких кабелей необходимо соблюдать нормативные расстояния между ними для обеспечения теплоотвода.

Особое внимание уделяется монтажу кабельной арматуры. Установка соединительных и концевых муфт на кабели с бумажной изоляцией – критически важная операция. Она включает разделку концов с ступенчатым снятием изоляции, тщательную герметизацию для исключения доступа влаги и воздуха к изоляции, заземление экранов и брони. Обязательным является контроль герметичности металлической оболочки перед установкой муфты.

В процессе эксплуатации проводятся плановые измерения сопротивления изоляции, испытания повышенным напряжением выпрямленного тока, контроль нагрузки и температуры на критических участках трассы.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем принципиально отличается кабель с бумажной изоляцией от кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) на то же сечение 625 мм²?

Основные отличия: 1) Материал изоляции: бумажно-масляная система против твердого полимера. 2) Конструкция: у бумажного кабеля обязательна герметичная металлическая оболочка, у СПЭ кабеля ее нет, вместо этого есть экран из медных проволок и лент. 3) Термические характеристики: бумажный кабель имеет более высокую допустимую температуру при КЗ (200°С против 250°С у СПЭ), но долговременная допустимая температура жилы обычно ниже (70-80°С против 90°С у СПЭ). 4) Монтаж: муфты на СПЭ кабеле монтируются проще и быстрее. 5) Ограничения по трассе: у бумажного кабеля есть ограничения по перепаду высот.

Каков реальный срок службы такого кабеля и от чего он зависит?

Номинальный срок службы составляет 40-50 лет. Фактический срок зависит от соблюдения условий эксплуатации: отсутствие длительных перегрузок, сохранение герметичности оболочки (отсутствие коррозии и механических повреждений), качество монтажа муфт и соблюдение электрических характеристик сети (отсутствие перенапряжений). Правильно смонтированный и эксплуатируемый кабель может служить значительно дольше.

Как правильно выбрать между броней из стальных лент (Бл) и стальных проволок (Бп) для сечения 625 мм²?

Броня из стальных лент (Бл) применяется для защиты от механических повреждений при прокладке в земле, где нет значительных растягивающих усилий. Броня из плоских или круглых проволок (Бп, Бк) используется при прокладке в воде, на вертикальных и наклонных трассах с большим перепадом высот, а также в грунтах с возможными смещениями, так как она эффективно воспринимает растягивающие нагрузки. Для большинства стандартных наземных трасс достаточно брони из лент.

Какие существуют альтернативы, если перепад высот на трассе превышает допустимый для кабеля с обычной пропиткой?

В этом случае следует применять кабели с нестекающей пропиткой, обозначаемые, как правило, индексом «Ц» (например, ААБл-Ц). В таких кабелях используется специальный вязкий или гелеобразный пропиточный состав, который не стекает при нагреве, что позволяет прокладывать их на трассах с любым перепадом уровней. Также альтернативой является переход на кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, не имеющий таких ограничений.

Как осуществляется контроль состояния бумажно-масляной изоляции в процессе эксплуатации?

Основными методами являются: 1) Измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) на переменном токе. Рост tg δ указывает на старение изоляции и увлажнение. 2) Измерение сопротивления изоляции мегаомметром на постоянном токе (2500-5000 В). 3) Испытание повышенным напряжением выпрямленного тока. 4) Анализ газов, растворенных в масле (для маслонаполненных кабелей). 5) Визуальный контроль и анализ состояния металлической оболочки на предмет коррозии и механических дефектов.

Каковы особенности заземления брони и металлической оболочки кабеля?

Металлическая оболочка и броня должны быть заземлены с двух концов кабельной линии. Это необходимо для обеспечения безопасности персонала (снятие напряжения прикосновения), для создания пути стекания токов при однофазных замыканиях на землю, а также для нормальной работы устройств релейной защиты, реагирующих на токи в оболочке. В некоторых схемах (при большой длине линии) для снижения потерь может применяться одноточечное заземление или заземление через устройства ограничения токов (поперечные связи). Выбор схемы заземления является частью проекта и должен соответствовать ПУЭ.