Кабель

КАБЕЛЬ (голландский kabel - канат, трос) электрический, один или более изолированных проводников (токопроводящих жил), заключённых в защитную (обычно герметичную) оболочку. Кабели предназначены для передачи электрической энергии или информационных сигналов; могут прокладываться в земле, воздушной среде, под водой.

Основные конструктивные элементы кабеля: токопроводящие жилы, изоляция и оболочка, а также экраны и защитные покровы. Токопроводящие жилы изготовляются из материалов с низким удельным электрическим сопротивлением (р), обычно из меди или алюминия (для меди р составляет 1,72·10^-8 Ом м; для алюминия - 2,65·10^-8 Ом·м); могут быть одно и многопроволочными, то есть состоящими из скрученных проволок. Токопроводящие жилы кабеля энергетического назначения нормируются по сечению, которое находится в пределах от 0,75 до 2000 мм². В зависимости от количества скрученных проволок и способа скрутки жилы имеют различную гибкость; выбор степени гибкости определяется условиями монтажа и/или эксплуатации. Токопроводящие жилы кабеля телекоммуникационного назначения (смотри Кабель связи) нормируются по диаметру - от 0,32 до 6-7 мм.

Изоляция кабеля выполняется в виде сплошного слоя диэлектрика или может быть многослойной, состоящей из лент. В качестве материала изоляции используют полиэтилен (в том числе сшитый), пластифицированный поливинилхлорид (так называемый пластикат), различные резины, пропитанные специальными составами бумажные ленты и др. Применяемые изоляционные материалы, как правило, должны обладать высокими электрической прочностью и электрическим сопротивлением, низкими диэлектрическими потерями и диэлектрической проницаемостью (прежде всего, это относится к полиэтилену и пропитанной бумажной изоляции). Другой важной характеристикой является нагревостойкость, под которой понимается способность изоляции выполнять свои функции при воздействии рабочей температуры в течение времени, сравнимого с расчётным сроком эксплуатации. Для большей части изоляционных материалов рабочая температура при длительной эксплуатации составляет 65-70°С; для сшитого полиэтилена и специальных типов резин - 85-90°С.

Экраны кабеля служат для подавления влияния внешних электромагнитных полей, помех и наводок; выполняются из электропроводящего немагнитного и/или магнитного материала (например, медной ленты, электропроводящих резин, композиций на основе полиэтилена) в виде цилиндрического слоя вокруг токопроводящей жилы, одной или нескольких изолированных жил (сердечника) либо в виде разделительного слоя различной конфигурации.

Оболочка кабеля - сплошная металлическая или неметаллическая трубка, расположенная поверх сердечника и предназначенная для защиты его от механических повреждений, воздействия влаги, света и др. Материалом для металлических оболочек обычно служат свинец и алюминий, в отдельных случаях медь и сталь. Оболочки из полиэтилена и пластиката, как правило, пигментированы, так как в них добавляется небольшое количество сажи (1-2%), что придаёт оболочке повышенную стойкость к тепловому и световому воздействию. Резиновые оболочки (также с добавлением сажи) обеспечивают кабелю повышенную гибкость. К оболочкам из полимерных материалов в зависимости от назначения кабеля предъявляются дополнительные требования (нераспространение горения, повышенные влагостойкость, морозостойкость, нефтемаслостойкость, озоностойкость и др.).

Защитные покровы кабеля представляют собой элементы, наложенные поверх изоляции, экрана или оболочки с целью дополнительной защиты от внешних воздействий. Частью защитного покрова кабеля нередко является броня, состоящая из стальных лент либо одного или двух слоёв стальной круглой проволоки. Проволочная броня также повышает стойкость кабеля к воздействию растягивающих нагрузок. Для предохранения от коррозии и механических воздействий поверх брони могут накладываться слоистые защитные покровы или защитный шланг (оболочка) из пластмассы или резины. Бумаги и волокнистые материалы, входящие в состав кабельного защитного покрова, обычно пропитываются специальными составами.

Среди кабелей энергетического назначения основную роль играют силовые кабели, предназначенные для передачи и распределения электрической энергии от места её производства к промышленным предприятиям, силовым и осветительным установкам, транспортным и коммунальным объектам. В зависимости от величины рабочего напряжения они делятся на кабели низкого напряжения (НН) - до 1 кВ включительно; среднего напряжения (СН) - от 6 до 35 кВ и высокого напряжения (ВН) - от 110 до 500 кВ.

Кабели НН имеют пропитанную бумажную или пластмассовую изоляцию. Для кабелей с изоляцией из пропитанных бумажных лент металлическая оболочка выполняется из свинца или алюминия. Токопроводящие жилы - медные или алюминиевые, круглой, секторной или сегментной формы; число жил обычно от 1 до 5 (рисунок 1). Кабели СН имеют либо бумажно-пропитанную изоляцию, либо изоляцию из сшитого полиэтилена (наиболее распространены). В кабелях с изоляцией из сшитого полиэтилена не обязательно использование металлической оболочки. Типовая конструкция силового кабеля на напряжение 10 кВ приведена на рисунке 2. Кабельные сети на напряжение 10-35 кВ широко применяются при электроснабжении городов и крупных предприятий. Кабели ВН помимо электроснабжения служат для вывода мощности и схемных соединений на электростанциях. В кабельных линиях ВН наибольшее распространение получили маслонаполненные кабели низкого (до 0,5 МПа) и высокого (до 1,6 МПа) давления. Высокое давление масла, пропитывающего бумажную изоляцию в таких кабелях, препятствует образованию в изоляции воздушных включений и тем самым повышает её электрическую прочность. До начала 2000-х годов в отечественной практике основным видом силовых кабелей для напряжений 110-500 кВ оставались маслонаполненные кабели высокого давления в стальной трубе (рисунок 3); в настоящее время практически завершён переход на использование в кабелях ВН изоляции из сшитого полиэтилена.

В группу кабелей, применяемых для различных типов транспорта, входят сигнально-блокировочные, бортовые и судовые кабели, а также кабели для подвижного состава. Группу кабелей, являющихся комплектующими для машин и оборудования, составляют, прежде всего, силовые кабели для нестационарной прокладки (в основном с применением резиновой изоляции и оболочек), кабели для питания погружных электронасосов, кабели для геофизических работ и др. Производство кабелей двух последних групп определяется динамикой выпуска транспортных средств, машин и оборудования, в которых эти кабели применяются. Кроме того, существует большое количество различных типов кабеля для промышленности и сельского хозяйства, имеющих специальное назначение. Важной разновидностью кабеля энергетического назначения являются также контрольные кабели.

Лит.: Ларина Э. Т. Силовые кабели и высоковольтные кабельные линии. 2-е изд. М., 1996; Основы современной электроэнергетики / Под редакцией Е. В. Аметистова. М., 2003. Ч. 2; Основы кабельной техники / Под редакцией И. Б. Пешкова. М., 2006.