Силовые кабели с резиновой изоляцией

Основным преимуществом кабелей с резиновой изоляцией, является их гибкость, позволяющая при прокладке допускать меньшие радиусы изгибов. Однако по электрическим параметрам такие кабели значительно уступают силовым кабелям с пропитанной бумажной или пластмассовой изоляцией. Кроме того, изоляционные оболочки кабелей с течением времени теряют свои эластичные свойства; физико-механические и электрические параметры их снижаются из-за старения резины Старение резины может происходить под воздействием различных факторов (высокая температура, наличие озона, кислорода, света и т.д.) и является следствием окислительной деструкции содержащегося в резине каучука. Все это не позволяет в настоящее время выпускать кабели с резиновой изоляцией на высокие напряжения. В частности, на практике максимальные рабочие напряжения кабелей с резиновой изоляцией не превышают 35 кВ, хотя отдельные зарубежные фирмы и выпускают кабели с изоляцией из этиленпропиленовой резины на напряжения 66 и 110 кВ.

Кабель с резиновой изоляцией
1 — токоведущая жила; 2 — изоляция; 3 — слой прорезиненной ленты; 4 — заполнение; 5 — слой прорезиненной ленты; 6 — мягкая прослойка; 7— броня; 8— защитный покров

Как показывают исследования, причиной пробоя кабелей с резиновой изоляцией является разрушение резины озоном, возникающим в кабеле при ионизации воздушных включений. Поэтому для создания кабелей высокого напряжения необходимо применять полупроводящие экраны на жиле и изоляции, а также озоностойкие резины.
Наиболее перспективными резинами для кабелей высокого напряжения являются резины на основе бутилкаучука и этиленпропиленового каучука. Молекулы бутилкаучука имеют линейную структуру и содержат малое количество двойных связей. Этиленпропиленовый каучук также имеет линейную структуру, причем двойные связи в нем полностью отсутствуют. Это объясняет высокую озоностойкость резин, полученных на основе этих каучуков.
Силовые кабели с резиновой изоляцией изготавливают со свинцовой оболочкой без брони или бронированные с наружным покровом, сечением жил до 500 мм², их применяют для неподвижной прокладки в установках напряжением до 660 В переменного и до 1000 В постоянного тока. Марки, области применения и условия прокладки силовых кабелей с резиновой изоляцией приведены в табл. 0.
Резиновую изоляцию выполняют из сплошного слоя резины или из резиновых лент с последующей вулканизацией. Силовые кабели с резиновой изоляцией применяют в сетях переменного тока напряжением до 1 кВ и постоянного тока напряжением до 10 кВ.
Основную массу силовых кабелей с резиновой изоляцией составляют низковольтные кабели. Под силовыми кабелями с резиновой изоляцией обычно понимают силовые кабели, предназначенные для стационарной прокладки. Однако большая группа гибких кабелей с резиновой изоляцией также предназначена для передачи и распределения электроэнергии и по существу относится к силовым кабелям. Силовые кабели с резиновой изоляцией, выпускаемые в России, предназначены для неподвижной прокладки в сетях переменного напряжения 660 В или переменного и постоянного напряжения 1,3,6 и 10 кВ.
Кабели имеют медные или алюминиевый токопроводящие жилы круглой формы сечением от 1 до 500 мм². Изоляцию выполняют из изоляционной резины; поверх изолированных жил накладывают оболочку из свинца, поливинилхлорида или шланговой резины. При необходимости кабели имеют упрочняющие покровы и защитные покровы обычной конструкции.
Кабели 660 В переменного напряжения (1000 В постоянного напряжения) могут быть одно-, двух-, трех- или четырехжильными (табл. 2)

Силовые кабели с резиновой изоляцией

Номенклатура кабелей с резиновой изоляцией на напряжение 660 В

Примечание. Двух- н трехжильные кабели могут изготовляться с дополнительной заземляющей или нейтральной жилой

Толщина изоляции в зависимости от напряжения и сечения жил составляет 1...2,5 мм. Эти кабели выпускают как в свинцовой, так и в поливинилхлоридной и резиновой оболочке. Многожильные кабели для получения треугольной формы имеют заполнение междужильного пространства из резиновых жгутов, а иногда из непропитанной кабельной пряжи или штапельного стекловолокна. Поверх скрученных жил, а также поверх изоляции одножильных кабелей обычно накладывают ленту из полиэтилентерефталатной пленки или прорезиненной ткани, которая играет роль сепаратора, препятствующего миграции из шланга компонентов, снижающих электрические параметры изоляционной резины (сажа, сера и т.д.) и ускоряющих ее старение.
Двух- и трехжильные кабели (за исключением бронированных) сечением до 16 мм² включительно могут быть выполнены плоскими, т.е. параллельно уложенными в одной плоскости. При прокладке кабелей в земле, а также внутри помещений, если кабель не подвергается значительным растягивающим усилиям, защитные покровы кабелей должны включать две бронеленты. Если при прокладке кабеля механические воздействия минимальны, то бронепокровы не применяют. Оболочки кабелей могут быть изготовлены из маслостойкой резины, не распространяющей горение.
Кабели на напряжения 3, 6 и 10 кВ изготовляют только одножильными. Толщина изоляции в зависимости от сечения жилы находится в пределах 1,8...3,8 мм для кабелей на 3 кВ и 3...4 мм для кабелей на напряжение 6 кВ. Кабели на напряжение 10 кВ выпускают только крупных сечений (240, 300 и 400 мм²) и имеют толщину изоляции 5 мм.

Таблица 2. Число жил и сечения кабелей с резиновой изоляцией (ГОСТ 433-73)

Примечание. Двух- и трехжильные кабели могут изготовляться с дополнительной заземляющей или нейтральной жилой.

Толщина свинцовой оболочки находится в пределах 1...2 мм, толщина оболочки из резины 1,2...3,5 мм, а из поливинилхлорида — 1...2,6 мм.
В зависимости от типа применяемой резины длительная рабочая температура кабелей составляет 65 и 90 °С.
Силовые кабели с резиновой изоляцией для неподвижной прокладки маркируют по тому же принципу и теми же буквами, что и силовые кабели с бумажной изоляцией, с дополнением к марке буквы Р, наличие которой указывает на то, что кабель имеет резиновую изоляцию, и буквы Н, указывающей, что оболочка кабеля выполнена из маслостойкой найритовой резины.
Например, кабель марки СРГ имеет медную жилу, резиновую изоляцию и свинцовую оболочку; кабель марки АВРБ имеет алюминиевую жилу, резиновую изоляцию и поливинилхлоридную оболочку, бронированную двумя стальными лентами с защитным наружным покровом; кабель НРБ имеет медную жилу, резиновую изоляцию, резиновую найритовую оболочку и соответствующие защитные и упрочняющие покровы.
К силовым кабелям с резиновой изоляцией для нестационарной прокладки относится большая группа кабелей различного назначения, однако основную массу этих кабелей составляют гибкие кабели на напряжение до 660 В. Кабели предназначены для присоединения передвижных механизмов к электрическим сетям переменного или постоянного напряжения. Жилы кабелей медные, различной степени гибкости; число основных жил 3. Для заземления, когда это необходимо, используются четырехжильные кабели. Кроме того, отдельные марки кабелей имеют одну-две вспомогательные жилы. Сечение основных жил 0,75... 150 мм², заземляющих — от 0,75...50 мм², вспомогательных — 1,5...10 мм². Изоляция жилы заземления — желто-зеленого цвета. Изолированные жилы 4...6 -жильных кабелей скручиваются вокруг круглого или профилированного резинового сердечника. Поверх скрученных жил накладывают резиновую оболочку, которая может быть маслостойкой и нераспространяющей горение.
Кабели с сечением жил 6 мм² и более должны быть стойкими к изгибам на угол ±п/2 рад при номинальном растягивающем усилии 49 Н. Диаметр роликов, на которые производится изгиб, в зависимости от сечения жил может быть от 200 до 600 мм; число изгибов — не менее 4000... 12000. Кабели с сечением основных жил до 4 мм² включительно должны быть стойкими к многократным перегибам через систему роликов под токовой нагрузкой и выдерживать не менее 30000 циклов перегибов. Ряд кабелей такого типа должен быть стоек к раздавливающим усилиям (не более 8 кН). Длительная рабочая температура кабелей +75 °С. В зависимости от типа применяемых материалов морозостойкость кабелей находится в пределах от -10 до -60 °С.
При эксплуатации кабелей растягивающие усилия должны быть не более 19,6 Н на 1 мм² суммарного сечения всех жил. Радиус изгиба кабелей при монтаже и эксплуатации находится в пределах 5... 10 диаметров кабеля (в зависимости от типа кабелей).
Имеется большая группа специализированных гибких силовых кабелей с резиновой изоляцией, имеющих определенные особенности конструкции. К ним, в частности, относятся особо гибкие экранированные кабели на переменное напряжение до 660 В с изолированной нейтралью, предназначенные для присоединения шахтного бурильного электроинструмента; кабели для башенных кранов, предназначенные для подключения аппаратуры управления механизмами, средств сигнализации и других устройств к сети переменного тока при переменном напряжении до 660 В; шахтные кабели, предназначенные для присоединения передвижных машин и механизмов к сети на переменное напряжение 1140 В на основных жилах и 220 В на вспомогательных. Особенностью шахтных кабелей является наличие гибких экранов из электропроводящей резины.
Для присоединения экскаваторов и других передвижных механизмов к электрическим сетям с изолированной нейтралью при переменном напряжении 6 кВ используются гибкие четырех- и пятижильные кабели сечением от 3 x 10+1x6 + 1x6 мм² до 3 х 150 + 1 х 50 + 1x10 мм². Кабели имеют экраны по жиле и изоляции из электропроводящей резины. Номинальная толщина изоляции основных жил 4 мм, вспомогательных жил 2,0...2,5 мм, электропроводящих экранов 0,4...0,6 мм. Напряжение возникновения частичных разрядов в изоляции экранированных основных жил не должно быть менее 9 кВ, напряжение прекращения разрядов — не менее 6 кВ. Кабели стойки к знакопеременным изгибам вокруг роликов на угол я рад с растягивающим усилием 196 Н. Диаметр роликов, на которые производится изгиб, 400...600 мм; число знакопеременных изгибов 30000...40000. После таких воздействий число обрывов проволок в каждой жиле не должно превышать 30%. Длительно допустимая максимальная рабочая температура этих кабелей находится в пределах +(75...80) °С. Минимальная допустимая температура окружающей среды — (40...60) °С. Сроки службы гибких силовых кабелей по сравнению со сроками службы кабелей для стационарной прокладки (20...25 лет) значительно меньше. Так, минимальный срок службы экскаваторного кабеля на напряжение 6 кВ составляет 3 года, а при эксплуатации с использованием механизмов, оборудованных кабелеприемными барабанами, 5 лет.
На переменное напряжение до 6-10 кВ выпускается также широкая гамма гибких кабелей общего назначения, предназначенных для присоединения передвижных машин, механизмов и оборудования к электрическим сетям и передвижным источникам электрической энергии. Кабели различают прежде всего по степени гибкости токопроводящей жилы. Число основных жил — 1...3, заземляющих — 1...2, вспомогательных — 1, 2, 3, 5, 7. Номинальное сечение основной жилы от 0,75 до 150 мм². Сроки службы кабелей — от 1 до 6 лет.
Специфические характеристики силовых кабелей с резиновой изоляцией, особенно их повышенная гибкость обусловливают их дальнейшее совершенствование и развитие. В настоящее время вопрос о замене таких кабелей кабелями с пластмассовой изоляцией не может быть решен положительно. Возможно со временем эта задача будет решаться при внедрении ряда термо- эластопластов.
Номенклатура выпускаемых кабелей и проводов с резиновой и пластмассовой изоляцией очень широка, поэтому ниже приводятся сведения только о некоторых важнейших типах кабельной продукции, используемой для передачи и распределения электроэнергии.
Наиболее широкую группу кабелей с резиновой изоляцией и в резиновой оболочке составляют медные гибкие кабели общего применения, предназначенные для присоединения передвижных механизмов к электрическим сетям на номинальное переменное напряжение 660 В частоты до 400 Гц или постоянное напряжение до 1000 В. В соответствии с ГОСТ 13497-77 выпускаются кабели семи марок. Кабели выпускаются с числом основных жил 1...3, номинальное сечение которых может составлять от 0,75 до 150 мм². Некоторые кабели имеют заземляющую жилу и 1...2 вспомогательные жилы. Сечения заземляющих жил в зависимости от сечения основной жилы составляют 0,75... 150 мм² сечение вспомогательных жил — 0,75... 10 мм². Кабели марок КРТП и КРПТН имеют жилу, по гибкости уступающую жилам кабелей остальных марок, перечисленных в табл. 0 и 1. Так если жила кабелей марок КРТП и КРПТН сечением 70 мм² состоит из 189 проволок диаметром 0,68 мм, то для кабелей марок КРПГ, КРПГН, КРПС, КРПСН, КРШК это же сечение выполняется 266 проволоками диаметром 0,58 мм каждая. Основные жилы кабелей должны иметь расцветку, отличающую их друг от друга, или другие способы различия. Жила заземления (кроме жилы заземления кабелей марки КРШК) должна быть черного или желто-зеленого цвета. Средний срок службы кабелей находится в пределах от 2 до 4 лет, причем в течение этого срока службы кабели должны выдерживать от 4000 до 15000 знакопеременных изгибов с диаметром не менее 200...400 мм (в зависимости от марок кабелей). Длительно допустимая температура токопроводящих жил кабелей должна быть не более 65 °С. Растягивающие нагрузки на кабель должны быть не более 19,6 Н на 1 мм² суммарного сечения всех жил.
Резиновая изоляция и оболочка продолжают сохранять своё доминирующее положение в ряде кабелей специального назначения, среди которых можно выделить следующие:

1. Кабели и провода для горных разработок и землеройных работ. Эти кабели предназначены для присоединения различных передвижных машин и механизмов, например экскаваторов, шахтных комбайнов, шахтного бурильного инструмента и т. д. к электрическим сетям. К таким кабелям относят гибкие силовые экскаваторные кабели на напряжения 6 и 10 кВ, гибкие шахтные кабели, в том числе с экранированными жилами, гибкие экранированные шахтные кабели для бурильного инструмента.
2. Высоковольтные рентгеновские кабели. Эти кабели предназначены для подвода тока накала и высокого напряжения к рентгеновским трубкам. Кабели рассчитаны на выпрямленное пульсирующее напряжение до 150 кВ или переменное напряжение 55 кВ.
3. Кабели для радиоустановок. Такие кабели предназначены для монтажа радиоустановок на переменные напряжения 380, 660 и 3000 В частотой до 400 Гц или постоянные 700, 1000 и 6000 В. Если требуется защита от радиопомех, то кабели выполняют экранированными.
4. Кабели аэродромные. Рассчитаны на переменные напряжения 250, 660, 3000 и 6000 В. Низковольтные кабели на напряжение 250 В предназначены для подключения аэродромных огней или светосигнальных знаков ко вторичной обмотке трансформаторов, а также кабельных вводов трансформаторов. Низковольтные кабели на напряжение 660 В соединяют аэродромные огни, освещающие площадки посадок самолетов. Высоковольтные кабели на напряжения 3 и 6 кВ соединяют в общую цепь первичные обмотки трансформаторов, питающих аэродромные огни, и используются для присоединения к регуляторам яркости. Кроме того, кабели на напряжение 3 кВ соединяют высоковольтные обмотки трансформаторов для аэросветосигналов.