Кабелями называются изолированные проводники, которые служат для передачи электрического тока в земле, воде и на воздухе.
По назначению кабели подразделяют на силовые и контрольные. Силовые кабели используют для передачи электрической энергии там, где применение для этой цели неизолированных шин и проводов невозможно или нерационально. Контрольные кабели применяют для передачи информации в цепях управления, измерения, контроля и учета, защиты и сигнализации, автоматики и телемеханики. Они связывают между собой измерительные трансформаторы и приборы измерения, управляющие устройства и объекты управления, сигнальные приборы и объекты сигнализации. Поэтому контрольные кабели нередко называют кабелями связи.
Силовые кабели переменного тока с резиновой изоляцией выполняют на напряжения 0,66-10 кВ, кабели с пластмассовой изоляцией — на 1,0-35 кВ, с бумажной пропитанной изоляцией — на 1,0-500 кВ.
В зависимости от назначения и условий применения кабели имеют различную конструкцию. Основными конструктивными элементами кабеля являются: токоведущие жилы, изоляция, защитная оболочка, броня и наружный покров. Кабели могут иметь все перечисленные элементы или некоторые из них.
Силовые кабели изготовляются с одной, двумя, тремя и четырьмя токоведущими жилами. В четырехжильных одна из жил обычно выполняется меньшего сечения, чем остальные. Она используется в качестве нулевой. В качестве материала жил используется медь и алюминий. В зависимости от требуемой гибкости кабеля жилы могут быть однопроволочные и многопроволочные, обладающие большой гибкостью. Для кабелей стационарной прокладки изготовляют жилы круглой (рис.1, б) и фасонной (сегментной и секторной) формы. Применение секторных (рис. 1, в) и сегментных жил вместо круглых приводят к уменьшению диаметра кабеля на 20-25% и соответственно к сокращению расходов материалов на изоляцию, оболочку и защитные покровы.
Алюминиевые однопроволочные жилы изготовляют круглыми при сечении от 2,5 до 240 мм2, фасонными — от 25 до 240 мм2, многопроволочные жилы — круглые при сечении от 70 до 1000 мм2, фасонные — от 70 до 240 мм2.
В связи с дефицитом и высокой стоимостью меди применение кабелей с медными жилами значительно ограничено и в каждом конкретном случае требует обоснования. Для изготовления жил кабеля в основном применяют алюминий.
Изоляция обеспечивает надежную работу кабеля. Она должна иметь такую электрическую прочность, чтобы возможность электрического пробоя ее при напряжении, на которое рассчитан кабель, была исключена.
Бумажная пропитанная изоляция жил кабелей имеет хорошие электрические характеристики, продолжительный срок службы, сравнительно высокую допустимую температуру и невысокую стоимость. К недостаткам бумажной изоляции следует отнести ее гигроскопичность, которая требует полной герметичности оболочек кабеля. Кроме того, пропитывающий бумагу состав при значительной разности уровней прокладки кабеля по длине может стекать с верхнего конца, что снижает изоляционную прочность, ухудшает условия охлаждения, сокращает срок службы кабеля. Данные о допустимой разности уровней при прокладке кабелей даются в справочной литературе.
В процессе работы кабели периодически нагреваются и охлаждаются. Нагрев вызывает расширение пропиточного состава и деформацию оболочки. В результате этого в изоляции образуются газовые и вакуумные включения, снижающие ее диэлектрическую прочность. Под действием электрического поля в этих включениях возникает ионизация, сопровождающаяся повышением температуры, ускорением местного старения изоляции и снижением ее электрической прочности. Это ограничивает применение таких кабелей напряжением до 35 кВ.
При напряжении на 110 кВ и выше используют маслонаполненные кабели, в которых образования газовых включения не происходит. Масло в маслопроводящем канале кабеля постоянно в процессе монтажа и эксплуатации находится под давлением. Давление масла в кабеле поддерживается автоматически в заданных пределах с помощью масло- подпитывающих устройств, устанавливаемых вдоль кабельной линии.
Пластмассовую изоляцию для силовых кабелей изготовляют из полиэтилена или поливинилхлорида (ПВХ). Такие кабели прокладывают в пожароопасных каналах, туннелях, в агрессивной среде, при отсутствии механических воздействий. Кабели прокладывают в трубах или располагают их так, чтобы исключить прикосновение к ним обслуживающего персонала. Для прокладки в земле используют кабели с ленточной броней.
Кабели с резиновой изоляцией обычно используются в помещениях с агрессивной средой, при отсутствии механических воздействий. К преимуществам резиновой изоляции относится ее гибкость и практически полная негигроскопичность. К недостаткам резиновой изоляции относится ее более высокая стоимость, более низкая рабочая температура (65°С) по сравнению с другими видами изоляции, снижение с течением времени эластичности.
Для защиты изоляции жил от воздействия света, влаги, различных химических веществ, а также для предохранения ее от механических повреждений кабели снабжают оболочками. Лучшими материалами для оболочек в отношении герметичности и влагостойкости, гибкости и теплостойкости являются металлы (свинец, алюминий). Кабели с резиновой И пластмассовой изоляцией не нуждаются в металлической оболочке, поэтому их выпускают обычно в пластмассовой или резиновой оболочке.
Защитные покровы располагаются поверх оболочки и состоят из подушки, брони и наружного покрова. Подушка кабеля представляет из себя слой волокнистого материала или битумного состава и предназначена для предохранения оболочки кабеля от поврежденной стальными лентами или проволоками брони. Броня служит для защиты кабеля от механических повреждений. Для кабелей, не подвергающихся в процессе эксплуатации растягивающим усилиям, применяют ленточную броню, состоящую из двух стальных лент, накладываемых так, чтобы верхняя лента перекрывала зазоры между витками нижней.
Для кабелей, подвергающихся растягивающим усилиям, применяют броню из оцинкованных плоских или круглых проволок. Наружный покров, состоящий из пропитанной пряжи и покрытия из слоя битумного состава, защищает броню кабеля от коррозии.
Маркировка кабелей в соответствии с их конструкцией выполняется буквенно-цифровая. Буквы в марке кабеля указывают на следующее:
А — алюминиевые жилы;
АА — алюминиевые жилы и оболочка;
Б — броня из стальных лент с антикоррозионным наружным покровом;
Бн — то же, но с негорючим покровом из стеклопряжи и негорючего состава;
В — поливинилхлоридная изоляция и оболочка;
В (в конце обозначения) — обедненно пропитанная бумажная изоляция;
М- маслонаполненный кабель;
Н — негорючая резина;
П — броня из оцинкованных плоских проволок;
Пс — негорючий полиэтилен (самозатухающий);
Р — резиновая изоляция;
Г — отсутствие наружного покрова поверх брони.
Цифры после буквенного обозначения указывают следующее: первая группа — номинальное напряжение; вторая — количество жил (фаз); третья — сечение жил; четвертая — наличие нулевой жилы; пятая — сечение нулевой жилы.
Ниже дана расшифровка марки кабеля:
На рисунке показан трехжильный силовой кабель с изоляцией из пропитанной бумаги. Наружный вид кабеля с секторными жилами на рисунке, а и его разрез на рисунке, в, а также разрез кабеля с круглыми жилами на рисунке, б имеют одинаковые цифровые обозначения. Три жилы кабеля 9 изолированы кабельной бумагой 8. Свободное пространство между жилами и поясной изоляцией б заполняется джутовым наполнителем 7 из пряжи. Поверх поясной изоляции располагается гидрооболочка 5, предотвращающая высыхание изоляции и попадание влаги внутрь кабеля. Для защиты оболочки от действия кислот и щелочей оболочку покрывают кабельной бумагой 4, пропитанной компаундом, и прослойкой 3 из джута или пропитанной кабельной пряжи. Броня 2 из стальных лент защищена от химического воздействия почвы, пропитанной битумом кабельной пряжей 1, которую снимают из-за опасности распространения пожара при прокладке кабеля в помещении.
Силовой кабель:
а — конструкция кабеля; б — сечения кабеля с круглыми жилами; в — сечения кабеля с секторными жилами
Контрольные кабели выполняются многожильными от 4 до 61 жилы в одном кабеле сечением от 0,7.5 до 10 мм2. Их изоляция преимущественно резиновая или пластмассовая. В марку кабеля входит буква К (контрольный), например, КРВБГ-10х1,5 (контрольный, с резиновой изоляцией и оболочкой ПВХ, бронированный, голый, десять медных жил сечением 1,5 мм2). Если жилы алюминиевые, то первая буква марки кабеля А.
