Назначение каждого слоя — от жилы до оболочки

Конструкция низкого напряжения

Для стандартного силового кабеля XLPE 0,6/1 кВ описание конструкции у производителя краткое:

Жила — компактный многожильный медный провод, класс 2 по МЭК 60228 Изоляция — XLPE, расчётная температура 90 °C Оболочка — ПВХ или FR-PVC типа ST по МЭК 60502, чёрная

Три слоя — три задачи. Жила проводит ток; компактная скрутка обеспечивает меньший наружный диаметр по сравнению с некомпактированной скруткой при том же сечении. Изоляция выдерживает напряжение. Оболочка принимает механические и климатические воздействия при прокладке и эксплуатации, а в исполнении FR-PVC дополнительно обеспечивает нераспространение пламени.

Что меняется выше 1 кВ

При среднем напряжении в конструкцию добавляются три слоя. Описание конструкции производителя для кабеля 3,6/6 кВ и выше:

Жила — компактный многожильный медный провод, класс 2 по МЭК 60228 Экран по жиле — полупроводниковый слой Изоляция — XLPE, расчётная температура 90 °C Экран по изоляции — полупроводниковый слой Металлический экран — медная лента Оболочка — ПВХ или FR-PVC типа ST по МЭК 60502, чёрная

Два полупроводниковых экрана — существенное дополнение. При среднем напряжении напряжённость поля у поверхности жилы достаточно велика, и любая неоднородность — например промежутки между проволоками в многожильной жиле — вызывает локальную концентрацию поля и может инициировать частичный разряд, разрушающий изоляцию изнутри. Полупроводниковый слой поверх жилы создаёт гладкую эквипотенциальную поверхность, поэтому поле в изоляции распределяется равномерно. Экран поверх изоляции выполняет ту же задачу на внешней границе.

Металлический экран

Экран из медной ленты располагается за экраном по изоляции и выполняет две разные задачи. Он обеспечивает определённый путь для тока замыкания на землю и удерживает электрическое поле внутри кабеля, не давая ему распространяться в окружающие материалы.

Именно поэтому одножильные кабели среднего напряжения не прокладываются в стальных трубах. Переменный ток в жиле индуцирует ток в любой замкнутой магнитной цепи вокруг неё; стальная труба образует именно такую цепь, нагревается и добавляет потери, на которые прокладка изначально не рассчитана. В примечаниях по применению производитель указывает это ограничение прямо для серии силовых кабелей XLPE.

Слои, добавляемые по требованию

Помимо стандартной конструкции слои добавляются под конкретные условия эксплуатации, а не по умолчанию. Броня применяется там, где кабель должен выдерживать внешние механические воздействия: стандартное семейство YJV описано как способное выдержать тяговое усилие при прокладке, но не внешние механические силы, поэтому для прокладки непосредственно в грунте или в условиях механического воздействия требуется бронированная конструкция.

Слои водозащиты выполняют ту же адресную функцию для кабелей, подверженных воздействию влаги по всей длине. В безгалогенной огнестойкой конструкции поверх жилы наносится слюдяная лента, обеспечивающая целостность цепи при пожаре. Каждое из этих решений отвечает на конкретное заявленное условие, поэтому спецификация должна описывать условия эксплуатации, а не просто требовать более тяжёлый кабель.