Кабели силовые в оболочке из ПВХ пластиката

Кабели силовые в оболочке из ПВХ пластиката: конструкция, свойства, применение и стандарты

Силовые кабели в оболочке из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката представляют собой широкий класс кабельной продукции, предназначенной для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. ПВХ-пластикат, как материал внешней и, зачастую, внутренней изоляции, является доминирующим решением для кабелей низкого и среднего напряжения благодаря оптимальному сочетанию электротехнических, механических, экономических и эксплуатационных характеристик. Данная статья детально рассматривает состав, конструктивные особенности, ключевые свойства, области применения и нормативную базу, регулирующую производство и использование таких кабелей.

Состав и структура ПВХ пластиката для кабелей

ПВХ-пластикат – это композиционный материал на основе поливинилхлоридной смолы с добавлением различных технологических добавок. Его состав строго регламентирован и оптимизирован под требования кабельной промышленности.

• ПВХ-смола: Основа материала, составляющая 40-60% композиции. Определяет диэлектрические и общие механические свойства.
• Пластификаторы: (Диоктилфталат, диизононилфталат и др.) – 25-40%. Придают гибкость, эластичность и морозостойкость. От типа и количества пластификатора зависит температурный диапазон применения.
• Стабилизаторы: (Соли свинца, кальций-цинковые, органические соединения олова) – 3-7%. Предотвращают термическое разложение ПВХ при переработке и эксплуатации, нейтрализуют выделяющийся хлороводород.
• Наполнители: (Мел, тальк) – 5-15%. Снижают стоимость, улучшают некоторые механические свойства и стабильность формы.
• Пигменты и красители: (Сажа, диоксид титана, оксиды хрома) – 0.5-2%. Обеспечивают цветовую маркировку (обычно черный, серый, оранжевый) и УФ-стабильность.
• Прочие добавки: Антипирены (для снижения горючести), смазки (для облегчения экструзии), антиоксиданты.

Конструкция силовых кабелей с ПВХ оболочкой

Конструкция кабеля зависит от номинального напряжения, количества жил и условий прокладки. Типовая структура включает следующие элементы:

1. Токопроводящая жила: Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки. Может быть однопроволочной (класс 1 по ГОСТ 22483) для жестких условий или многопроволочной (классы 2, 3, 4, 5) для гибких и повышенной гибкости.
2. Изоляция жилы: Как правило, также выполняется из ПВХ пластиката. Толщина изоляции нормируется стандартами в зависимости от номинального напряжения кабеля. Цветовая маркировка изоляции жил соответствует стандартам: для постоянного тока – красная (+) и синяя (-); для переменного – желтая, зеленая, красная для фаз, синяя для нуля, желто-зеленая для заземления.
3. Поясная изоляция: В многожильных кабелях поверх скрученных изолированных жил может накладываться обмотка из ПВХ ленты или пленки.
4. Экран (для кабелей на напряжение 6 кВ и выше): Выполняется из электропроводящего материала (полупроводящий ПВХ, токопроводящая бумага, полимерные ленты) поверх изоляции каждой жилы и/или поверх скрутки. Выравнивает электрическое поле.
5. Заполнитель: Пространство между скрученными жилами заполняется жгутами из ПВХ пластиката или нитями для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.
6. Оболочка: Наружный защитный слой из ПВХ пластиката. Обеспечивает защиту от механических повреждений, влаги, агрессивных сред (в зависимости от рецептуры). Цвет оболочки чаще всего черный или серый. Для кабелей, не распространяющих горение, используется специальный ПВХ пластикат с пониженной горючестью (индексы «нг», «-HF»).

Ключевые характеристики и свойства

Электротехнические параметры

• Рабочее напряжение (U₀/U): Наиболее распространены кабели на напряжения 0.66/1 кВ, 6/10 кВ, реже до 20 кВ. ПВХ изоляция не применяется для напряжений выше 35 кВ из-за высоких диэлектрических потерь.
• Электрическое сопротивление изоляции: Должно быть не менее 5-10 МОм*км при температуре 20°C (точные значения по ГОСТ, МЭК).
• Допустимая длительная температура токопроводящей жилы: +70°C для большинства марок. Существуют термостойкие исполнения с допустимой температурой +90°C и +105°C.
• Температура монтажа без подогрева: Не ниже -15°C. При более низких температурах требуется предварительный прогрев.

Механические и эксплуатационные свойства

• Диапазон рабочих температур: От -50°C до +70°C (зависит от рецептуры пластиката). Морозостойкие марки сохраняют эластичность при -50°C.
• Стойкость к агрессивным средам: ПВХ оболочка устойчива к воздействию масел, бензина, кислот, щелочей, озона, плесени в умеренных концентрациях.
• Пожарная безопасность:
  • Обычный ПВХ: Горюч, при горении выделяет dense black smoke и хлороводород.
  • ПВХ «нг»: Не распространяющий горение при групповой прокладке.
  • ПВХ «нг-LS»: Не распространяющий горение с пониженным дымовыделением и газовыделением.
  • ПВХ «нг-HF»: Не распространяющий горение, безгалогенный, с низкой коррозионной активностью продуктов горения.

Основные области применения

Силовые кабели с ПВХ изоляцией и оболочкой применяются для:

• Прокладки в кабельных каналах, лотках, коробах, по стенам и конструкциям внутри зданий и сооружений.
• Прокладки в земле (траншеях) при условии защиты от механических повреждений (бронированные модификации, например, ВБШв) или прокладки в трубах.
• Питания стационарных установок, промышленного оборудования, распределительных щитов.
• Прокладки в сухих, влажных и сырых помещениях, а также на специально оборудованных наружных эстакадах (с защитой от прямых солнечных лучей).
• Не рекомендуется для прокладки по воздуху (на тросах) без дополнительной защиты от УФ-излучения, а также в взрывоопасных зонах классов В-I и В-II по ПУЭ без специальных исполнений.

Сравнительная таблица распространенных марок кабелей

Марка кабеля	Материал жилы	Напряжение, кВ	Особенности конструкции	Основная область применения
ВВГ	Медь	0.66/1	Изоляция и оболочка из ПВХ. Плоский или круглый.	Стационарная прокладка внутри помещений, в кабельных сооружениях.
АВВГ	Алюминий	0.66/1	Аналог ВВГ с алюминиевой жилой.	То же, где допустимо применение алюминия.
ВВГнг(А)-LS	Медь	0.66/1	Не распространяющий горение, с пониженным дымогазовыделением (кат. A по IEC 60332-3).	Групповая прокладка в общественных зданиях, метро, аэропортах, многофункциональных комплексах.
ПвВГ	Медь	6/10; 8.7/15	Изоляция из сшитого полиэтилена (СПЭ), оболочка из ПВХ.	Распределительные сети среднего напряжения. Более высокая допустимая температура (+90°C).
ВБбШв	Медь/Алюминий	0.66/1; 6/10	Броня из двух стальных оцинкованных лент, защитный шланг из ПВХ.	Прокладка в земле (траншеях) без дополнительной защиты, в местах с риском механических повреждений.

Нормативная база и стандарты

Производство и применение силовых кабелей с ПВХ оболочкой регламентируется следующими основными документами:

• ГОСТ 31996-2012: «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ». Основополагающий стандарт для кабелей до 3 кВ (ВВГ, АВВГ и их модификации).
• ГОСТ Р 53769-2010 (МЭК 60502-1:2004): «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение от 1 кВ до 30 кВ включительно».
• ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок), 7-е издание: Определяют требования к выбору, прокладке и защите кабельных линий.
• СП 76.13330.2016 (СНиП 3.05.06-85): «Электротехнические устройства». Правила монтажа.
• Стандарты МЭК (IEC): IEC 60227, IEC 60502-1, IEC 60332 (испытания на горение).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями ВВГ и ВВГнг?

Кабель ВВГ изготавливается из обычного ПВХ пластиката, который способен распространять горение при групповой прокладке. Кабель ВВГнг (не распространяющий горение) изготавливается из специального ПВХ композита с добавлением антипиренов, что позволяет ему проходить испытания по нераспространению горения при прокладке пучком (по ГОСТ Р МЭК 60332-3). Для современных объектов, особенно общественных зданий, обязательным является применение кабелей с индексом «нг» как минимум категории В.

Можно ли прокладывать кабель ВВГ в земле?

Прямая прокладка кабеля ВВГ (без брони) в земле (траншее) не допускается правилами ПУЭ из-за высокого риска механических повреждений. Для прокладки в земле необходимо использовать бронированные кабели (например, ВБбШв) или прокладывать кабель ВВГ в защитных трубах (ПНД, металлических) с обеспечением влагонепроницаемости.

Что означает маркировка «LS», «HF», «FR» на кабеле?

• LS (Low Smoke): Пониженное дымовыделение при горении.
• HF (Halogen Free): Безгалогенный. Изоляция и оболочка не содержат галогенов (хлора, фтора и др.), поэтому при горении не выделяются коррозионно-активные и токсичные газы (хлороводород).
• FR (Fire Resistance): Огнестойкий. Сохраняет работоспособность в течение определенного времени в условиях пожара (например, 60, 90, 120 минут). Это отдельный класс кабелей, часто с иной конструкцией (применение слюдосодержащих лент).

Какой срок службы у силового кабеля с ПВХ изоляцией?

Номинальный срок службы, заявленный в ГОСТ 31996-2012, составляет 30 лет. Фактический срок эксплуатации зависит от условий прокладки, режима работы (температурная нагрузка, перегрузки), воздействия внешних факторов (УФ, агрессивные среды, механические воздействия) и может как превышать указанный, так и сокращаться при нарушении правил монтажа и эксплуатации.

Почему для кабелей на 6 кВ и выше ПВХ не используется в качестве изоляции жилы?

Для напряжений 6 кВ и выше существенно возрастают требования к диэлектрическим потерям (tg δ) и электрической прочности. ПВХ пластикат обладает сравнительно высокими диэлектрическими потерями, что приводит к значительному нагреву изоляции при работе и ограничивает пропускную способность кабеля. Для среднего напряжения в качестве изоляции жилы применяются сшитый полиэтилен (XLPE) или бумажно-масляная изоляция, а ПВХ используется только для защитной оболочки.

Заключение

Силовые кабели в оболочке из ПВХ пластиката остаются фундаментальным элементом систем распределения электроэнергии низкого и частично среднего напряжения. Их широкое распространение обусловлено отработанной технологией производства, универсальностью, устойчивостью к внешним воздействиям и экономической эффективностью. Понимание состава ПВХ композиций, конструктивных особенностей различных марок кабелей, их электротехнических и пожарных характеристик является обязательным для корректного выбора продукции под конкретные задачи проектирования и монтажа. Современные тенденции направлены на совершенствование рецептур ПВХ пластикатов в сторону повышения пожарной безопасности (кабели «нг-LS», «нг-HF»), термостойкости и экологичности, что расширяет области их безопасного применения на ответственных объектах.