Силовой кабель является важнейшим элементом электросетей. От его качества и надежности зависит бесперебойная работа всей инфраструктуры. В этой статье мы подробно рассмотрим, что представляет собой силовой кабель, его основные виды, маркировку, требования ГОСТ, а также назначение и широкую сферу применения. Читатели найдут здесь полезную информацию для выбора и использования силовых кабелей.
Понятие силового кабеля
Силовой кабель это гибкий провод или жгут проводов, заключенных в защитную оболочку или изоляцию. Он служит для передачи электроэнергии токов промышленной частоты от источников к конечным потребителям.
От обычных проводов силовой кабель отличается наличием изоляции и защитной оболочки. Изоляция нужна для надежной электрической развязки токоведущих жил. Оболочка защищает от механических повреждений, влаги и воздействия окружающей среды. Поэтому силовой кабель обладает повышенной эксплуатационной надежностью.
Конструктивно силовой кабель состоит минимум из 3 элементов:
- Токопроводящая медная или алюминиевая жила
- Изоляция жилы
- Защитная оболочка
В зависимости от условий применения в силовом кабеле могут также использоваться:
- Броня
- Экран
- Подушка под броню
- Поясная изоляция
- Разделитель
По уровню напряжений силовые кабели делятся на:
- Низковольтные - до 1кВ
- Средневольтные - 1-35кВ
- Высоковольтные - свыше 35кВ
По количеству токопроводящих жил различают одножильные, двухжильные, трехжильные, четырехжильные и многожильные кабели.
Основные области применения силовых кабелей:
- Электроснабжение промышленных предприятий
- Питание бытовой техники и освещения
- Магистральные и распределительные электросети
- Подвод энергии к подвижному оборудованию
- Соединение электрооборудования
Существует множество разновидностей силовых кабелей, отличающихся конструкцией, материалами, диапазоном применения. Рассмотрим основные из них.
Кабели с бумажной изоляцией
В таких кабелях изоляция токопроводящих жил выполняется из слоев пропитанной специальным составом бумаги. Поверх бумажной изоляции накладывается поясная изоляция, затем экран, оболочка и броня. Кабели с бумажной изоляцией используются преимущественно для магистральных линий электропередачи напряжением до 500 кВ.
Кабели с резиновой изоляцией
Резиновая изоляция обладает эластичностью и стойкостью к истиранию. Такие кабели применяются для прокладки в условиях высокой влажности и переменных нагрузок. Используются преимущественно на напряжения до 10 кВ.
Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена
Такая изоляция сочетает термостойкость, химстойкость, высокую эластичность и надежность. Кабели на основе сшитого полиэтилена применяются в широком диапазоне напряжений, вплоть до 500 кВ.
Кабели с ПВХ изоляцией
Поливинилхлоридная изоляция обладает неплохой механической прочностью и гибкостью при относительно невысокой стоимости. Такие кабели применяются преимущественно в сетях низкого напряжения до 1 кВ.
Таким образом, выбор типа изоляции зависит от рабочего напряжения, условий прокладки и эксплуатации кабеля.
Маркировка силовых кабелей
Для идентификации типа кабеля используется буквенно-цифровая маркировка, наносимая на оболочку. Расшифровка маркировки позволяет определить основные характеристики кабеля.
Например, рассмотрим маркировку АВБбШв-1:
- А - материал токопроводящей жилы (алюминий)
- B - материал изоляции (поливинилхлорид)
- Б - материал внутренней оболочки (поливинилхлорид)
- б - материал наружной оболочки (поливинилхлорид пониженной горючести)
- Ш - наличие брони (стальная)
- в - материал защитного шланга поверх брони (ПВХ пластикат)
- 1 - число и номинальное сечение токопроводящих жил
Такая маркировка полностью определяет конструкцию данного кабеля.
Дополнительно используется цветовая маркировка изоляции жил, обозначающая их функциональное назначение согласно ГОСТ:
| Желтый с зелеными полосами | Заземление |
| Синий | Нейтраль |
| Коричневый, черный, серый | Фаза |
Таким образом, маркировка позволяет полностью идентифицировать силовой кабель, его состав и назначение.
Требования ГОСТ для силовых кабелей
Производство и испытания силовых кабелей в России регламентируется рядом государственных стандартов (ГОСТ). Основные из них:
- ГОСТ 31996-2012 "Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ"
- ГОСТ Р 53769-2010 "Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 6-35 кВ"
- ГОСТ Р 55135-2012 "Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена"
Эти ГОСТ устанавливают требования к основным параметрам силовых кабелей:
- Допустимые отклонения напряжения и частоты
- Сопротивление и электрическая прочность изоляции
- Тепловыделение и токовые нагрузки
- Стойкость к внешним воздействиям
Также стандартами регламентируются испытания кабелей на соответствие требованиям ГОСТ. Описаны условия транспортировки, хранения, маркировки и упаковки готовой продукции.
Правильный монтаж силовых кабелей имеет большое значение для обеспечения надежности и долговечности кабельных линий.
Выбор сечения кабеля
Сечение кабеля должно соответствовать расчетным токовым нагрузкам с учетом возможного увеличения в будущем. Превышение допустимых токовых нагрузок недопустимо.
- Выбор способа прокладки. Возможна открытая прокладка по стенам, скрытая в коробах, каналах, траншеях. Способ прокладки влияет на выбор конструкции кабеля.
- Соблюдение радиусов изгиба. Радиус изгиба кабеля при монтаже и эксплуатации не должен быть меньше допустимого, иначе возможно повреждение изоляции и оболочки.
- Крепление кабеля. Кабель должен быть надежно закреплен, чтобы исключить провисания и натяжения, приводящие к нарушению изоляции.
Выбор сечения силового кабеля
Правильный выбор сечения кабеля имеет принципиальное значение.
Малое сечение может привести к:
- Перегреву из-за больших потерь на сопротивлении
- Снижению напряжения в конце линии
- Срабатыванию защиты из-за перегрузки
Большое сечение ведет к:
- Повышенным затратам на материалы
- Увеличению веса и габаритов кабеля
- Затруднению монтажа
Поэтому определение нужного сечения требует расчета по допустимым токовым нагрузкам с учетом режима работы, падения напряжения и перспективы роста нагрузок.
Защита силовых кабелей от перегрузок
Для защиты силового кабеля от токов перегрузки и короткого замыкания используются автоматические выключатели, плавкие предохранители. Также применяются защитные устройства от импульсных перенапряжений.
Защита должна быть выбрана в соответствии с максимально допустимым током для данного сечения кабеля. Это позволит предотвратить опасный перегрев кабеля при возникновении перегрузки по току.
Заземление силовых кабелей
Все без исключения силовые кабели должны иметь заземление. Функции заземления:
- Обеспечение электробезопасности
- Предотвращение перенапряжений
- Отвод токов при замыканиях на корпус
Заземление осуществляется с помощью нулевого рабочего и нулевого защитного проводников. Сопротивление заземления должно быть не более 4 Ом.
Контроль силовых кабельных линий
Для обеспечения надежности требуется периодический контроль состояния силовых кабелей после монтажа и в процессе эксплуатации.
Основные методы контроля:
- Измерение сопротивления изоляции мегаомметром
- Испытание повышенным напряжением
- Оценка степени старения изоляции
- Локация мест повреждений
Регулярный контроль позволяет своевременно выявлять дефекты и предупреждать отказы кабельной линии.
Типичные дефекты силовых кабелей
При эксплуатации силовых кабелей могут возникать различные дефекты, снижающие их надежность и безопасность.
- Повреждения изоляции. Изоляция может быть повреждена механически, под воздействием влаги, масел, перенапряжений.
- Обрыв проводников. Чаще всего происходит в местах соединений и оконцеваний. Вызывает полное обесточивание последующей цепи питания.
- Короткие замыкания. Могут возникать из-за пробоя изоляции или ошибок монтажа. Сопровождаются резким ростом тока и нагревом кабеля.
- Окисление и коррозия. Процессы окисления и коррозии постепенно разрушают материалы кабеля, особенно алюминиевые жилы и броню.
- Старение изоляции. Под воздействием тепла, кислорода, механических нагрузок изоляция со временем стареет и теряет эластичность.
Диагностика дефектов силовых кабелей
Для своевременного выявления неисправностей кабельных линий используются различные методы диагностики.
- Измерение сопротивления изоляции. Проводится мегаомметром. Позволяет обнаружить места пониженного сопротивления изоляции.
- Испытание повышенным напряжением. Выявляет опасное снижение электрической прочности изоляции кабеля.
- Метод импульсной рефлектометрии позволяет точно локализовать места повреждений кабеля.
Ремонт силовых кабелей
При обнаружении серьезных дефектов требуется проведение ремонта кабельной линии.
- Вскрытие кабеля. Дефектный участок кабеля вскрывается, делается разделка концов.
- Установка муфты. На место поврежденного участка монтируется специальная кабельная муфта.
- Восстановление изоляции. Производится ремонт изоляции, замена поврежденных участков жил.
- Герметизация муфты. Муфта герметично заливается специальным составом.
Профилактика кабельных линий
Своевременная профилактика позволяет предотвратить многие дефекты силовых кабелей.
- Осмотры. Проводятся периодические внешние осмотры кабелей для выявления видимых повреждений.
- Испытания. Периодическое измерение параметров (сопротивление, напряжение) позволяет контролировать исправность кабелей.
- Защита от внешних воздействий. Применение средств защиты от влаги, химически активных веществ, механических повреждений.
Своевременная замена кабельных линий с истекшим сроком службы.
