Кабелі СН із зшитого поліетилену

Чому в нових лініях СН переважають одножильні кабелі XLPE

Значну частину наявних кабельних мереж 6–10 кВ в Україні збудовано трижильними кабелями з паперовою просоченою ізоляцією в алюмінієвій або свинцевій оболонці — наприклад, типів ААБл чи ААШв. У нових лініях і під час реконструкції проєктувальники здебільшого закладають три одножильні кабелі з ізоляцією зі зшитого поліетилену (XLPE), прокладені трикутником або в площині.

Причин кілька:

• Вища робоча температура. Ізоляція XLPE допускає вищу тривалу температуру жили, ніж паперова, тож кабель того самого перерізу може передавати більший струм.
• Відсутність масла та простіший монтаж. Немає просочувального складу, який може стікати на похилих трасах; муфти для кабелів XLPE виконуються у термоусаджуваній або холодноусаджуваній техніці за стандартизованими інструкціями.
• Зручніші транспортування та прокладання. Одножильний кабель легший і гнучкіший за трижильний відповідного перерізу, на барабан уміщується довша будівельна довжина, а отже на трасі менше муфт.
• Стійкість до вологи. Поліетиленова оболонка та поздовжня герметизація добре захищають кабель, прокладений у землі.

Конструкція кабелю шар за шаром

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

1. Струмопровідна жила — найчастіше алюмінієва (у позначенні — літера «А» на початку), багатодротова ущільнена. Мідну жилу застосовують, коли потрібна більша пропускна здатність за меншого перерізу.
2. Напівпровідний шар по жилі — вирівнює електричне поле на межі жили та ізоляції.
3. Ізоляція зі зшитого поліетилену — основний ізоляційний шар; його товщина залежить від класу напруги кабелю.
4. Напівпровідний шар по ізоляції — обмежує поле ізоляцією; у багатьох кабелях знімається без нагрівання, що полегшує монтаж арматури.
5. Металевий екран — мідні дроти, часто з мідною стрічкою. Проводить ємнісні струми та струми замикань і забезпечує безпеку дотику.
6. Водоблокувальні стрічки — у герметизованих кабелях набухають при контакті з водою й обмежують поширення вологи вздовж кабелю.
7. Зовнішня оболонка — з поліетилену або ПВХ-пластикату, залежно від умов прокладання.

Кожен шар має значення під час монтажу муфт: монтажник послідовно знімає їх на визначену інструкцією довжину, зберігаючи чистоту й геометрію розробки. Від якості цієї роботи значною мірою залежить безаварійність лінії.

Як прочитати позначення кабелю

В українських каталогах позначення кабелю складається з літер, що описують елементи конструкції від жили до оболонки. Поширена система виглядає так:

Літера	Значення
А	алюмінієва жила (якщо літери немає — мідна)
Пв	ізоляція зі зшитого (вулканізованого) поліетилену
Е	екран із мідних дротів і мідної стрічки
г	поздовжня герметизація водоблокувальними стрічками
П	оболонка з поліетилену
В	оболонка з ПВХ-пластикату
у	у позначеннях деяких виробників — посилена (потовщена) оболонка
нг	виконання, що не поширює горіння (зазвичай для кабелів з ПВХ-оболонкою)

Отже, АПвЕгП — кабель з алюмінієвою жилою, ізоляцією XLPE, мідним екраном, поздовжньою герметизацією та поліетиленовою оболонкою. АПвЕВ — той самий тип конструкції, але з оболонкою з ПВХ-пластикату і, як правило, без поздовжньої герметизації.

У частині каталогів застосовують систему, де мідний екран окремою літерою не позначається, бо він є обов'язковим елементом кабелю СН. Тоді той самий за призначенням кабель матиме позначення на кшталт АПвП (алюмінієва жила, XLPE, поліетиленова оболонка), АПвПг (з поздовжньою герметизацією) чи АПвПу (з посиленою оболонкою). Наявність і переріз екрана в такому разі видно з цифр після перерізу жили.

Після літер записують кількість і переріз жил, переріз екрана та клас напруги, наприклад АПвЕгП 1×240/35-10 або АПвЕгП 1×240/35 6/10 кВ. Порядок запису в різних виробників різниться, тому перед замовленням кабелю й арматури позначення звіряють із технічним паспортом.

Перерізи жил і екранів

Запис 1×240/35 мм² означає одножильний кабель із перерізом робочої жили 240 мм² і перерізом мідного екрана 35 мм². Переріз жили визначає допустимий тривалий струм і втрату напруги в лінії, а також термічну стійкість до струмів короткого замикання. Переріз екрана визначає, який струм замикання екран витримає протягом часу, поки спрацює захист.

Жили кабелів СН виготовляють стандартних перерізів — 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240 мм² і більше, екрани — зазвичай 16, 25, 35 або 50 мм². Конкретні значення обирає проєктувальник, ураховуючи навантаження, умови прокладання (глибину, сусідні кабелі, труби, ґрунт), струми замикань у точці приєднання, вимоги ОСР та перспективу розвитку мережі.

Класи напруги кабелю

Клас ізоляції кабелю записують як U₀/U, де U₀ — напруга між жилою та екраном, а U — міжфазна напруга мережі. Для мереж, що будують в Україні, найчастіше трапляються:

Клас кабелю U0/U	Мережа
3,6/6 кВ	мережі 6 кВ
6/10 кВ	мережі 10 кВ — найпоширеніший випадок у розподільних мережах
12/20 кВ	мережі 20 кВ
18/30 кВ і 20/35 кВ	мережі 35 кВ і внутрішні мережі СН великих електростанцій

Мережі 6–35 кВ в Україні працюють переважно з ізольованою або компенсованою нейтраллю, у якій однофазне замикання на землю може тривати певний час до відшукання. У таких умовах ізоляція неушкоджених фаз зазнає підвищеної напруги, тож проєктувальник або ОСР можуть вимагати кабель вищого класу, ніж формально відповідає номінальній напрузі мережі. Остаточно клас кабелю визначають проєкт і технічні вимоги оператора.

Який кабель де застосовують

Тип	Типові умови прокладання
АПвЕгП, АПвПг	у землі (траншеї), у трубах, зокрема в переходах ГНБ, у вологих ґрунтах; поліетиленова оболонка стійка до вологи та механічних навантажень під час протягування
АПвЕгПу, АПвПу	складні траси й ґрунти, протягування на довгих ділянках, де потрібна посилена оболонка
АПвЕВ, АПвЕВнг	кабельні споруди, приміщення РП і ТП, колектори, естакади, де важлива менша горючість оболонки; у землі — лише якщо це дозволяють виробник і проєкт

Поліетиленова оболонка поширює горіння, тому в кабельних спорудах і всередині будівель кабелі з такою оболонкою або не застосовують, або передбачають протипожежні заходи. Це одне з питань, яке проєктувальник вирішує на межі «земля — споруда», наприклад на вводі в РП.

Прокладання — на що ми звертаємо увагу

• Глибина та захист. ПУЕ встановлює мінімальну глибину прокладання кабельних ліній (для ліній до 20 кВ — 0,7 м від планувальної позначки, з більшою глибиною під вулицями та майданами) і вимоги до захисту від механічних пошкоджень. Конкретні значення та спосіб захисту визначає проєкт.
• Радіус вигину. Не менший за допустимий за даними виробника — для одножильних кабелів СН він, як правило, становить 15 і більше зовнішніх діаметрів. Надто різкий вигин пошкоджує ізоляцію або екран.
• Тягове зусилля. Під час механічного протягування кабелю зусилля контролюють, щоб не перевищити допустимого для жили значення. Ми використовуємо гідравлічну лебідку з контролем тягового зусилля.
• Температура. Виробник визначає мінімальну температуру, за якої кабель можна розмотувати й прокладати без попереднього підігріву.
• Подушка, засипка й позначення. Кабель укладають на шар піску чи дрібного ґрунту, засипають ним і позначають сигнальною стрічкою або захисними елементами відповідно до проєкту.
• Труби. На перетинах доріг і комунікацій кабель прокладають у трубах, діаметр яких забезпечує вільне протягування без пошкодження оболонки.
• Кінці кабелю. Кінці, що очікують на монтаж муфт, закривають герметичними ковпачками, щоб у кабель не потрапила волога.
• Заземлення екранів. Схему заземлення екранів одножильних кабелів (з обох кінців або з розземленням чи транспозицією на довгих лініях) визначає проєкт, бо від неї залежать струми в екранах і нагрів кабелю.

Кабельна арматура

Сам кабель — лише половина лінії. Друга половина — арматура, що з'єднує будівельні довжини та завершує кабель в обладнанні:

• з'єднувальні муфти — з'єднують дві довжини кабелю одного типу; у трифазній лінії з одножильних кабелів у місці з'єднання монтують комплект із трьох муфт;
• перехідні муфти — з'єднують новий кабель XLPE з наявним кабелем із паперовою ізоляцією, що часто трапляється під час реконструкції міських мереж;
• кінцеві муфти внутрішньої установки — у комірках РП і ТП;
• кінцеві муфти зовнішньої установки — на опорах, де кабельна лінія переходить у повітряну, разом з обмежувачами перенапруг;
• роз'ємні (Т-подібні) з'єднання — для компактних РУ з елегазовою ізоляцією та деяких трансформаторів.

Арматуру підбирають під конкретну конструкцію кабелю: переріз жили, діаметр по ізоляції, тип екрана. До кожного комплекту додається інструкція виробника з довжинами розробки шарів, способом очищення ізоляції та з'єднання екрана — її дотримання вирішальне для довговічності муфти.

Після прокладання та монтажу арматури лінія проходить приймально-здавальні випробування — докладніше в статті Від проєкту до приймання. Як ми будуємо кабельні лінії, дивіться на сторінці Кабельні лінії СН і НН, а терміни — у словнику.