В настоящее время кабели с пластмассовой изоляцией активно заменяют кабели с бумажной изоляцией в классах среднего и высокого напряжения (10—220 кВ).
Среди пластмассовых изолирующих материалов наиболее современным является сшитый полиэтилен (СПЭ), отличающийся хорошими диэлектрическими свойствами и высокой термической стойкостью.
Для изоляции и оболочки кабеля используют полимерные материалы, обладающие большим диапазоном рабочих температур, малой гигроскопичностью, прочностью и легкостью. Эти качества обусловили преимущественное применение кабелей с изоляцией из СПЭ в странах Европы и Америки.
Поставщиками силового кабеля с изоляцией из СПЭ являются не только предприятия ближнего и дальнего зарубежья, но и России: компания «АББ Москабель», ОАО «Электрокабель», «Севкабель-Холдинг», ОАО «Электрокабель «Кольчугинский завод» и др.
Условные обозначения кабелей с изоляцией из СПЭ
Материал жилы | Без обозначения | Медная жила, напр. ПвП 1x95/16-10 |
А | Алюминиевая жила, напр. АПвП 1x95/16-10 | |
Материал изоляции | Пв | Изоляция из сшитого (вулканизированного) полиэтилена, напр. ПвВ 1x95/16-10 |
Броня | Б | Броня из стальных лент, напр. ПвБп 3x95/16-10 |
Ка | Броня из круглых алюминиевых проволок, напр. ПвКаП 1x95/16-10 | |
Па | Броня из профилированных алюминиевых проволок, напр. АПвПаП 1x95/16-10 |
| п | Оболочка из полиэтилена, напр. АПвП 3x150/25-10 |
| Пу | Усиленная ребрами жесткости оболочка из полиэтилена, напр. АПвПу 3x150/25-10 |
| В | Оболочка из ПВХ пластиката, напр. АПвВ 3x150/25-10 |
Оболочка | Внг | Оболочка из ПВХ пластиката пониженной горючести, напр. АПвВнг 3x150/25-10 |
г (после обозначения оболочки) | Продольная герметизация экрана водонабухающими лентами, напр. АПвПг 1x150/25-10 | |
| 2г (после обозначения оболочки) | Поперечная герметизация алюминиевой лентой, сваренной с оболочкой, в сочетании с продольной герметизацией водонабухающими лентами, напр. АПвШг 1x300/35-64/110 |
| Без обозначения | Круглая многопроволочная жила (класс 2) |
Тип жилы | Круглая однопроволочная жила (класс 1), напр. АПвВ 1х50(ож)/16-10 |
Основные характеристики изоляции из СПЭ и их сравнение с характеристиками бумажной изоляции для кабелей среднего
напряжения
Параметры | Кабели с СПЭ изоляцией | Кабели с бумажной изоляцией |
Длительно допустимая температура, СС | 90 | 70 |
Допустимый нагрев в аварийном режиме, °С | 130 | 100 |
Предельно допустимая температура при протекании тока КЗ, °С | 250 | 200 |
Температура при прокладке без предварительного подогрева, не ниже, °С | -(15. ..20) | 0 |
Относительная диэлектрическая проницаемость г при t = 20°С | 2,4 | 4,0 |
Коэффициент диэлектрических потерь tg 5 при t - 20°С | 0,001 | 0,008 |
Разница уровней на трассе прокладки, м | не ограничена | 14 |
Главные преимущества кабелей с изоляцией из СПЭ по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией:
- допустимые токи нагрузки на 20-30% больше;
- больший ток термической стойкости при КЗ;
- более низкие массогабаритные показатели;
- повреждаемость в 3...50 раз ниже;
- меньше затраты на ремонт;
- уменьшение времени и стоимости прокладки и монтажа.
Силовые кабели с изоляцией из СПЭ являются более предпочтительными, чем кабели с ПВХ изоляцией по следующим характеристикам:
- электрическому сопротивлению изоляции на 1 км длины при температуре = 20°С;
- длительно допустимой температуре нагрева жилы;
- длительно допустимой температуре нагрева жилы в аварийном режиме;
- максимально допустимой температуре жил при коротком замыкании;
- наружные диаметры и материалоемкость конструкций силовых кабелей с изоляцией из СПЭ значительно ниже (до 38 %) по сравнению с кабелем с ПВХ изоляцией.
Марки СПЭ-кабелей и преимущественная область их применения:
- ПвВГ, АПвВГ — изоляция из СПЭ, оболочка из поливинилхлоридного пластиката. Применяются для прокладки одиночных кабельных линий в кабельных сооружениях, помещениях при условии отсутствия опасности механических повреждений. Допускается групповая прокладка в кабельных сооружениях при условии применения дополнительных мер по огнезащите, например, нанесения огнезащитных мастик.
- ПвВГнг, АПвВГнг — то же, оболочка из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести. Применяются там же, где и кабели пп.1, но для групповой прокладки.
Сравнительные характеристики силовых кабелей с ПВХ изоляцией и кабелей с изоляцией из СПЭ
Параметры | Кабель с изоляцией из ПВХ | Кабель с изоляцией из СПЭ |
Электрическое сопротивление изоляции на 1 км длины при t - 20° С, не менее, МОм/км | 7 | 150 |
Длительно допустимая температура нагрева жилы, °С, не более | 70 | 90 |
Длительно допустимая температура нагрева жилы в аварийном режиме, °С, не более | 80 | 130 |
Максимально допустимая температура жил при коротком замыкании, °С, не более | 160 | 250 |
Срок службы, лет, не менее | 30 | 30 |
Максимальная разность уровней при прокладке, м, не более | Без ограничения разности уровней | Без ограничения |
Минимальный радиус изгиба при прокладке, не менее, (D„ — наружный диаметр кабеля) | 7,5 Д, | 7,5 Д, |
- ПвБбШв, АПвБбШв — изоляция из СПЭ, защитный покров типа БбШв. Применяются для прокладки в земле (траншеях), за исключением пучинистых и просадочных грунтов, и для прокладки одиночных кабельных линий в кабельных сооружениях. Могут быть проложены в земле (траншеях) независимо от коррозионной активности и грунтов и грунтовых вод. Допускается групповая прокладка в кабельных сооружениях при условии применения дополнительных мер по огнезащите, например, нанесения огнезащитных мастик.
- ПвБбШнг, АПвБбШнг — изоляция из СПЭ, защитный покрой типа БбШнг. Применяются для групповой прокладки в кабельных сооружениях, помещениях.
- АПвБбШп, АПвБбШп — то же, с защитным покровом типа БбШп. Применяются для прокладки в земле (траншеях), за исключением пучинистых и просадочных грунтов, и для прокладки одиночных кабельных линий в кабельных сооружениях. Могут быть проложены в земле (траншеях) независимо от коррозионной активности грунтов и грунтовых вод. Могут быть проложены в грунтах с повышенной влажностью и в воде.
Сравнение длительно допустимых токовых нагрузок при прокладке кабелей с ПВХ изоляцией и с изоляцией из сшитого полиэтилена приведено в табл.
Техническая характеристика изоляции кабелей по длительно допустимому току
Номинальное сечение жил, мм2 | Длительно допустимые токовые нагрузки кабелей, А | |||||||
с алюминиевыми жилами | с медными жилами | |||||||
с ПВХ изоляцией | С СПЭ изоляцией | с ПВХ изоляцией | С ШЭ изоляцией | |||||
в земле | на | в земле | на воздухе | в земле | на воздухе | в земле | на воздухе | |
16 | 71 | 62 | 87 | 78 | 93 | 81 | 113 | 101 |
25 | 93 | 81 | 113 | 102 | 121 | 107 | 147 | 133 |
35 | 112 | 101 | 137 | 126 | 147 | 131 | 178 | 164 |
50 | 136 | 126 | 166 | 158 | 178 | 164 | 217 | 205 |
70 | 165 | 155 | 201 | 194 | 220 | 210 | 268 | 262 |
95 | 197 | 189 | 240 | 237 | 260 | 254 | 316 | 318 |
120 | 224 | 219 | 272 | 274 | 298 | 299 | 363 | 372 |
150 | 254 | 254 | 310 | 317 | 337 | 344 | 410 | 429 |
185 | 286 | 291 | 384 | 363 | 378 | 392 | 459 | 488 |
240 | 330 | 343 | 401 | 428 | 435 | 464 | 529 | 579 |
Сравнение допустимых токов односекундного короткого замыкания кабелей с ПВХ изоляцией и с изоляцией из сшитого полиэтилена приведено в табл
Техническая характеристика изоляции кабелей по току КЗ
Поминальное сечение жил, мм2 | Допустимые токи односекундного | короткого смыкания кабелей, кА | ||
с алюминиевыми жилами | с медными жилами | |||
с ПВХ изоляцией | с СПЭ изоляцией | с ПВХ изоляцией | с СПЭ изоляцией | |
16 | 1.22 | 1.40 | L84 | 2.16 |
25 | 1.90 | 2,24 | 2,88 | 3,46 |
35 | 2,66 | 3.09 | 4,03 | 4,80 |
50 | 3.80 | 4,18 | 5.75 | 6,50 |
70 | 5,32 | 6.12 | 8,05 | 9,38 |
95 | 7.22 | 8.48 | 10.93 | 13,00 |
120 | 9. 12 | 10.71 | 13.80 | 16,43 |
150 | 11,40 | 13.16 | 17.25 | 20,26 |
185 | 14.07 | 16,53 | 21.27 | 25.35 |
240 | 18,25 | 21.70 | 27,60 | 33,32 |
При прокладке в земле токовые нагрузки рассчитаны для глубины прокладки 0,7 м при удельном термическом сопротивлении почвы 1,2°С м/Вт.
Допустимые токовые нагрузки и допустимый ток односекундного короткого замыкания приведены для температуры окружающей среды 15°С при прокладке в земле и 25°С при прокладке на воздухе.