Высоковольтные кабели: типы, характеристики и области применения

Высоковольтные кабели широко используются в промышленности, энергетике, на транспорте для передачи электроэнергии. От их надежности и качества зависит бесперебойная работа многих объектов. В этой статье мы разберем основные типы высоковольтных кабелей, их характеристики и области применения. Узнаете, как правильно выбрать кабель для конкретных задач. Получите советы по монтажу и тестированию линий.

1. Общие сведения о высоковольтных кабелях

Высоковольтные кабели предназначены для передачи электроэнергии с напряжением свыше 1 кВ. В зависимости от рабочего напряжения их делят на классы:

• 1-10 кВ
• 10-35 кВ
• 35-110 кВ
• 110-220 кВ
• 220-330 кВ
• 330-750 кВ

Конструктивно высоковольтный кабель состоит из следующих элементов:

1. Токопроводящая жила из меди или алюминия
2. Изоляция из полимерных или пропитанных бумажных материалов
3. Экраны из медной проволоки или ленты
4. Защитная оболочка из пластиката или металла

По сравнению с воздушными линиями кабельные линии обладают рядом преимуществ:

• Выше надежность, меньше аварий из-за погодных условий
• Нет необходимости расчистки просек
• Меньшее влияние электромагнитных полей на окружающую среду

К недостаткам можно отнести:

• Более высокая стоимость
• Сложность обнаружения и устранения повреждений

Высоковольтные кабели используются практически во всех отраслях промышленности и энергетике. Например:

• В электрических сетях для передачи и распределения электроэнергии
• В нефтегазовой отрасли на месторождениях, нефтеперерабатывающих и газоперекачивающих станциях
• На железнодорожном транспорте для электрификации линий

При проектировании, строительстве и эксплуатации кабельных линий должны соблюдаться требования пожарной безопасности. Кабели и муфты должны иметь сертификаты соответствия.

2. Основные типы высоковольтных кабелей

Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) широко используются для напряжений 20-500 кВ. СПЭ обеспечивает высокую эластичность изоляции и ее стойкость к токам утечки. Кабели не распространяют горение, выдерживают высокие перегрузки.

Пример обозначения: ААБл-10 3x185/25.

Где ААБл – марка кабеля с изоляцией из СПЭ, 10 – напряжение 10 кВ, 3x185 – три медные жилы сечением 185 мм2 каждая, 25 – толщина изоляции 25 мм.

Кабели с бумажно-масляной изоляцией сейчас применяются реже, чем раньше, из-за больших габаритов и пожароопасности. Их основное преимущество – способность работать при очень высоких напряжениях в сотни киловольт. Кабели заполняются специальным трансформаторным маслом, которое обеспечивает охлаждение.

Пример: кабель на напряжение 110 кВ с медными жилами 120 мм2 и бумажно-масляной изоляцией толщиной 13 мм обозначается как МК110-3x120/13.

Одножильные кабели имеют только одну токоведущую жилу в изоляции. Их используют на напряжение до 35 кВ. Преимущество в more компактности и возможности прокладки по нестандартным трассам.

Многожильные кабели содержат от двух до пяти медных или алюминиевых жил в общей изоляции. Позволяют передавать большие мощности. Чаще всего трехжильные, реже четырех- или пятижильные.

Кабели с резиновой изоляцией эксплуатируют в сетях 6-35 кВ. Изоляция на основе этиленпропиленовой резины или силанмодифицированного полиэтилена. Обеспечивают гибкость, стойкость к агрессивным средам.

Пример: АПвПу2г 3x240/25

Гибкие кабели используются в электротехнических установках, где требуются многократные перемещения и изгибы. Например, в рентгеновских аппаратах, станках, кранах, экскаваторах. Выпускают гибкие кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией.

Пример: КГЭ 4x16

Для специальных целей, например на морском и речном флоте, железнодорожном транспорте, аэродромах используются кабели особого назначения. К ним предъявляют повышенные требования по гибкости, влаго- и маслостойкости, виброустойчивости.

Таким образом, высоковольтные кабели отличаются огромным разнообразием типов и конструкций. Правильный выбор кабеля позволяет реализовать практически любые задачи по передаче электроэнергии с требуемыми параметрами.

3. Выбор кабеля для конкретных условий

При выборе высоковольтного кабеля для конкретного объекта необходимо учитывать ряд факторов.

В первую очередь - это климатические условия в месте прокладки. Для районов с холодным климатом нужны морозостойкие кабели, для влажного тропического - влагостойкие. Определяющим параметром является минимальная расчетная температура.

Важны механические воздействия - наличие растягивающих усилий, изгибов, вибраций, ударов. Для защиты от них применяют бронированные кабели или дополнительные меры при прокладке.

Необходимо оценить химическую активность среды в местах прокладки - почвы, грунтовых вод. При наличии агрессивных веществ требуются кабели со специальным защитным покрытием.

Рекомендации по выбору кабелей для различных условий прокладки

Для подземной прокладки в траншеях обычно используют бронированные кабели в полиэтиленовой, резиновой или пластикатной оболочке. Например АПвПг, АПвВг, ААБл.

При прокладке по дну рек, морей, водоемов применяют кабели с водоблокирующими элементами, в алюмополимерной или свинцовой оболочке. Например ААБ2л, АСБ, ПвП2г.

Для эксплуатации кабелей внутри сухих помещений достаточно кабелей без брони, в поливинилхлоридной или резиновой оболочке. Например ВВГнг, АВВГнг, КВВГэ.

Определение нужного сечения жил кабеля

Сечение токоведущих жил кабеля рассчитывают по длительно допустимому току. Он зависит от мощности нагрузки, потерь напряжения в кабеле, способа прокладки.

Для упрощенного расчета можно использовать типовые значения длительно допустимых токов в зависимости от сечения и напряжения.

Выбор кабельных муфт и концевых заделок

Для соединения отрезков высоковольтного кабеля в линиях используют специальные муфты. Они герметизируют стык и восстанавливают все слои кабеля.

Тип муфты выбирают в соответствии с напряжением, конструкцией и сечением кабеля. Концевые заделки герметизируют торцы кабеля для предотвращения попадания влаги.