Кабелі СН XRUHAKXS і NA2XS(F)2Y — як вони влаштовані і як їх читати

Чому в мережах СН переважають одножильні кабелі

У кабельних лініях середньої напруги десятиліттями застосовували трижильні кабелі з паперово-масляною, а згодом із полівінілхлоридною ізоляцією. Сьогодні в нових лініях 15 і 20 кВ оператори майже завжди проєктують три одножильні кабелі з ізоляцією зі зшитого поліетилену (XLPE), прокладені поруч або в пучку («трикутником»).

Причин кілька:

• Простіші транспортування та прокладання. Окремий кабель легший і гнучкіший, ніж трижильний того самого перерізу, а на барабан уміщується довший відрізок. Менше з'єднань — менше муфт на трасі.
• Простіший монтаж арматури. Муфти та кінцеві муфти для одножильних кабелів XLPE доступні в термоусаджуваному та холодноусаджуваному виконанні, а їхній монтаж стандартизований.
• Добрі характеристики ізоляції XLPE. Зшитий поліетилен добре витримує високу робочу температуру жили, має низькі діелектричні втрати і не потребує просочення маслом.
• Гнучкість під час аварії. Пошкодження одного кабелю потребує ремонту однієї фази, а не всього багатожильного кабелю.

На польському ринку трапляються дві «родини» маркувань таких кабелів: національні, наприклад XRUHAKXS, і німецькі (за системою VDE), наприклад NA2XS(F)2Y. Конструктивно ці кабелі дуже схожі — відрізняються передусім способом запису та деталями виконання в конкретних виробників.

Конструкція одножильного кабелю СН шар за шаром

Незалежно від маркування кабель СН з ізоляцією XLPE має подібну послідовність шарів. Від центру:

1. Робоча жила — найчастіше алюмінієва, багатодротова, ущільнена. У поздовжньо герметичних варіантах проміжки між дротами жили можуть бути додатково заповнені водоблокувальним матеріалом.
2. Екран по жилі — тонкий напівпровідний шар, який вирівнює електричне поле на межі жили та ізоляції.
3. Ізоляція XLPE — основний ізоляційний шар. Його товщина залежить від номінальної напруги кабелю.
4. Екран по ізоляції — другий напівпровідний шар, зазвичай легкознімний (т. зв. «peelable»), що полегшує монтаж арматури.
5. Герметизувальний шар — стрічки, що набухають у контакті з водою. Якщо оболонку пошкоджено, стрічка набухає й обмежує поширення вологи вздовж кабелю.
6. Металевий екран — мідні дроти, часто з мідною стрічкою зустрічної навивки. Відводить ємнісні струми та струми короткого замикання і забезпечує безпеку дотику.
7. Зовнішня оболонка — в обох розглянутих типах поліетиленова, стійка до вологи та механічних пошкоджень під час прокладання в землі.

Кожен із цих шарів має значення під час монтажу муфт і кінцевих муфт: монтажник мусить послідовно знімати їх на визначену довжину, зберігаючи чистоту й геометрію розробки. Від якості цієї роботи значною мірою залежить подальша безаварійність лінії.

Як прочитати маркування XRUHAKXS

Польська система маркування кабелів складається з літер, що описують послідовні елементи конструкції. Маркування XRUHAKXS можна прочитати так:

Фрагмент маркування	Значення
X	ізоляція зі зшитого поліетилену (XLPE)
RU	позначення, пов'язані з поздовжньою герметизацією конструкції (водонепроникністю) — точний обсяг герметизації, наприклад жили та зони екрана, виробник зазначає в технічному паспорті
H	екранований кабель (екран по ізоляції, металевий екран)
A	алюмінієва жила
K	силовий кабель
XS	зовнішня поліетиленова оболонка

Повне маркування містить також кількість жил, перерізи та номінальну напругу, наприклад XRUHAKXS 1×150/25 мм² 12/20 кВ. Оскільки окремі виробники можуть дещо по-різному тлумачити літери та конструкцію, завжди варто звірятися з технічним паспортом конкретного кабелю — особливо під час підбору арматури.

Як прочитати маркування NA2XS(F)2Y

Маркування NA2XS(F)2Y походить із німецької системи VDE, яка широко застосовується по всій Європі. Його читають так:

Фрагмент маркування	Значення
N	кабель, виготовлений за стандартом (нормований кабель)
A	алюмінієва жила (відсутність літери означає мідну жилу)
2X	ізоляція зі зшитого поліетилену (XLPE)
S	мідний екран
(F)	поздовжня герметизація зони екрана (набухаючі стрічки)
2Y	поліетиленова оболонка (PE)

З тієї самої системи походять споріднені маркування: NA2XS2Y (без поздовжньої герметизації), NA2XSY (з ПВХ-оболонкою) чи N2XS(F)2Y (з мідною жилою). Знаючи логіку запису, легко зрозуміти, чим відрізняються ці варіанти.

Перерізи жил і екранів та номінальні напруги

Запис 1×150/25 мм² означає одножильний кабель із перерізом робочої жили 150 мм² і перерізом мідного екрана 25 мм². Переріз жили визначає допустиме струмове навантаження лінії та втрати напруги, а переріз екрана — який струм короткого замикання екран може безпечно провести протягом короткого часу.

У розподільних мережах СН найчастіше трапляються алюмінієві жили перерізом від 70 до 240 мм², в окремих випадках більші. Екрани зазвичай мають 16, 25, 35 або 50 мм². Перерізи підбирає проєктувальник, ураховуючи, зокрема, навантаження, умови прокладання, вимоги оператора щодо струмів короткого замикання та можливість подальшого розвитку мережі.

Номінальну напругу кабелю записують як U₀/U, де U₀ — напруга між жилою та екраном (землею), а U — міжфазна напруга. Найпоширеніші рівні:

Номінальна напруга кабелю U0/U	Типове застосування
6/10 кВ	мережі 6 і 10 кВ, часто на промислових підприємствах
8,7/15 кВ	мережі 15 кВ
12/20 кВ	мережі 20 кВ, а також мережі 15 кВ, якщо оператор передбачає їх майбутній перехід на 20 кВ
18/30 кВ	мережі 30 кВ, зокрема внутрішні мережі деяких ВЕС

Який рівень номінальної напруги застосувати в конкретній мережі, визначають вимоги оператора та проєкт — на практиці багато ОСР стандартизують кабелі 12/20 кВ і для ліній, що працюють під напругою 15 кВ.

XRUHAKXS чи NA2XS(F)2Y — чим вони відрізняються на практиці

З погляду підрядника обидва типи кабелів дуже схожі: алюмінієва жила, ізоляція XLPE, мідний екран із герметизацією та поліетиленова оболонка. Відмінності стосуються переважно:

• системи маркування та документації — кабель із маркуванням VDE часто легше порівняти з пропозиціями іноземних виробників;
• конструктивних деталей — наприклад, обсягу поздовжньої герметизації (чи охоплює вона також жилу), будови екрана чи товщини оболонки в конкретного виробника;
• вимог конкретного оператора — ОСР у своїх технічних стандартах часто визначають допущені типи кабелів і арматури, а проєктувальник підбирає кабель відповідно до них.

Для інвестора важливіше за саму назву те, щоб кабель, арматура (муфти, кінцеві муфти) і спосіб прокладання утворювали цілісну систему, що відповідає проєкту. Муфту чи кінцеву муфту необхідно підбирати під конкретну конструкцію, переріз жили, діаметр ізоляції та тип екрана.

Прокладання кабелів СН — на що ми звертаємо увагу

Якість кабельної лінії залежить не лише від кабелю, а насамперед від способу його прокладання. На будівництві найважливіші:

• Радіус вигину — не може бути меншим за допустимий за даними виробника (для кабелів СН це зазвичай понад десять зовнішніх діаметрів кабелю). Надто різкий вигин може пошкодити ізоляцію або екран.
• Тягове зусилля — під час протягування кабелю лебідкою необхідно контролювати зусилля, щоб не перевищити допустимих для жили значень. Для цього служать гідравлічні лебідки з контролем тягового зусилля — у нашому парку техніки це Tesmec ARS405.
• Температура прокладання — виробник визначає мінімальну температуру, за якої кабель можна розмотувати та прокладати. Нижче неї оболонка та ізоляція втрачають еластичність.
• Подушка, засипка та маркування — кабель укладають на шар піску або відповідного ґрунту, засипають, а над ним кладуть сигнальну стрічку. Глибину прокладання визначає проєкт відповідно до вимог оператора.
• Захисні труби — під дорогами, у свердловинах ГНБ і на перетинах з іншими комунікаціями кабель прокладають у трубах. Діаметр труби має забезпечувати вільне затягування кабелю.
• Герметизація кінців — кінці кабелю, що очікують на монтаж муфт або кінцевих муфт, закривають ковпачками, щоб запобігти зволоженню.

Після прокладання та монтажу арматури лінія проходить приймальні вимірювання, зокрема перевірку ізоляції та випробування оболонки напругою — докладніше про це в статті Від проєкту до приймання.

Кабельна арматура: муфти та кінцеві муфти

Сам кабель — це лише половина лінії. Друга половина — арматура, яка з'єднує відрізки кабелю та завершує їх в обладнанні. У лініях СН з одножильними кабелями XLPE застосовують передусім:

• З'єднувальні муфти — з'єднують два відрізки кабелю одного типу, наприклад там, де закінчується довжина з одного барабана. У трифазній лінії з одножильних кабелів в одному місці монтують комплект із трьох муфт.
• Перехідні муфти — з'єднують кабелі різних конструкцій, наприклад новий кабель XLPE зі старішим кабелем із паперовою ізоляцією, що часто трапляється під час реконструкції наявних мереж.
• Кінцеві муфти внутрішньої установки — закінчення кабелю в РП, розміщених у будівлях і на підстанціях.
• Кінцеві муфти зовнішньої установки — закінчення кабелю на опорі, у місці переходу кабельної лінії в повітряну. Поруч із ними зазвичай монтують обмежувачі перенапруг.
• Роз'ємні (конекторні) кінцеві муфти — екрановані штекери, що насуваються на прохідні ізолятори компактних РП, наприклад у шафах ZKSN чи на контейнерних підстанціях.

Арматуру найчастіше виконують у термоусаджуваній техніці (елементи усаджують пальником) або холодноусаджуваній (елементи розтягнуті на спіралі, яку видаляють після встановлення). До кожного комплекту додається інструкція виробника, що визначає довжини зняття окремих шарів, спосіб очищення ізоляції та з'єднання екрана. Точність і чистота монтажу визначають, чи працюватиме муфта безаварійно багато років, — тому монтаж арматури доручають досвідченим монтажникам.

Кабелі XRUHAKXS і NA2XS(F)2Y у наших проєктах

Обидва типи кабелів ми прокладали в роботах, підтверджених рекомендаційними листами замовників:

Робота	Кабель	Довжина
Торунь — кабелювання лінії СН-15 кВ GPZ Toruń Podgórz – Włocławek 3	3×XRUHAKXS 1×150 мм²	5725 м (довжина траси)
Конін — розподільний пункт 15 кВ RS Maliniec	3×XRUHAKXS 1×240/50 мм² (6 ділянок) та 3×XRUHAKXS 1×240/25 мм²	разом 2890 м та 2520 м
Реконструкція мереж СН і НН у 8 населених пунктах	3×NA2XS(F)2Y 1×150/25 мм²	5606 м (довжина траси)

У Торуні та Коніні, крім прокладання кабелів, ми також монтували кабельні муфти СН і кінцеві муфти — роз'ємні, внутрішньої та зовнішньої установки, — а також виконували ГНБ під перешкодами. Під час реконструкції мережі поблизу Мендзиходу кабель NA2XS(F)2Y частково прокладали в захисних трубах, укладених методом ГНБ і проколами.

Якщо ви готуєте проєкт із кабельною лінією СН, подивіться, як ми виконуємо будівництво кабельних ліній СН і НН, або перевірте терміни в нашому словнику.