В энергетике и при монтаже промышленного оборудования неправильный выбор типа «высоковольтного» или «низковольтного» кабеля может привести к выходу оборудования из строя, отключению электроэнергии, остановке производства, а в тяжёлых случаях — даже к несчастным случаям. Однако многие имеют лишь поверхностное представление о конструктивных различиях между ними и часто делают выбор, основываясь на опыте или соображениях «экономии», что приводит к повторяющимся ошибкам. Выбор неправильного кабеля может не только привести к сбоям в работе оборудования, но и создать потенциальную угрозу безопасности. Сегодня давайте обсудим основные различия между ними и три основных «подводных камня», которых следует избегать при выборе.
1. Структурный анализ: высоковольтные и низковольтные кабели
Многие думают: «Высоковольтные кабели — это просто более толстые низковольтные», но на самом деле их конструктивные решения имеют фундаментальные различия, и каждый слой точно соответствует уровню напряжения. Чтобы понять эти различия, начнём с определений понятий «высокое напряжение» и «низкое напряжение»:
Кабели низкого напряжения: номинальное напряжение ≤ 1 кВ (обычно 0,6/1 кВ), в основном используются для распределения электроэнергии в зданиях и электроснабжения небольшого оборудования;
Высоковольтные кабели: номинальное напряжение ≥ 1 кВ (обычно 6 кВ, 10 кВ, 35 кВ, 110 кВ), используются для передачи электроэнергии, подстанций и крупного промышленного оборудования.
(1) Проводник: не «толще», а «чистота имеет значение»
Жилы кабелей низкого напряжения обычно изготавливаются из многожильных тонких медных проволок (например, 19 жил в проводах BV), главным образом для удовлетворения требований «токопроводящей способности»;
Проводники высоковольтных кабелей, хотя они также изготовлены из меди или алюминия, имеют более высокую чистоту (≥99,95%) и изготовлены методом «компактной круглой скрутки» (что уменьшает пустоты) для снижения поверхностного сопротивления проводника и уменьшения «скин-эффекта» под высоким напряжением (ток концентрируется на поверхности проводника, вызывая нагрев).
(2) Изоляционный слой: основа «многослойной защиты» высоковольтных кабелей
Слои изоляции кабелей низкого напряжения относительно тонкие (например, толщина изоляции кабеля 0,6/1 кВ ~3,4 мм), в основном из ПВХ илиСшитый полиэтилен, в основном служащие для «изоляции проводника от внешней среды»;
Изоляционные слои высоковольтных кабелей значительно толще (кабель 6 кВ — ~10 мм, 110 кВ — до 20 мм) и должны проходить строгие испытания, такие как «выдерживаемое напряжение промышленной частоты» и «выдерживаемое напряжение грозового импульса». Что ещё важнее, в изоляции высоковольтных кабелей используются водоблокирующие ленты и полупроводящие слои:
Водоблокирующая лента: предотвращает проникновение воды (влага под высоким напряжением может вызвать образование «водяных тритингов», что приводит к пробою изоляции);
Полупроводящий слой: обеспечивает равномерное распределение электрического поля (предотвращает локальную концентрацию поля, которая может вызвать разряд).
Данные: На изоляционный слой приходится 40–50 % стоимости высоковольтного кабеля (и только 15–20 % для низковольтного), что является основной причиной более высокой стоимости высоковольтных кабелей.
(3) Экранирование и металлическая оболочка: «броня против помех» для высоковольтных кабелей
Кабели низкого напряжения, как правило, не имеют экранирующего слоя (за исключением сигнальных кабелей), их наружная оболочка в основном изготовлена из ПВХ или полиэтилена;
Высоковольтные кабели (особенно ≥6 кВ) должны иметь металлическую защиту (например,медная лента, медная оплетка) и металлические оболочки (например, свинцовая оболочка, гофрированная алюминиевая оболочка):
Металлическое экранирование: ограничивает поле высокого напряжения внутри изоляционного слоя, снижает электромагнитные помехи (ЭМП) и обеспечивает путь для тока короткого замыкания;
Металлическая оболочка: повышает механическую прочность (сопротивление растяжению и раздавливанию) и действует как «заземляющий экран», дополнительно снижая напряженность поля изоляции.
(4) Внешняя оболочка: более прочная для высоковольтных кабелей
Оболочки кабелей низкого напряжения в основном защищают от износа и коррозии;
Оболочки высоковольтных кабелей должны быть устойчивы к воздействию масла, холода, озона и т. д. (например, ПВХ с атмосферостойкими добавками). Для специальных применений (например, подводных кабелей) может также потребоваться стальная проволочная броня (выдерживающая давление воды и растяжение).
2. 3 основных «подводных камня», которых следует избегать при выборе кабелей
Поняв структурные различия, необходимо также избегать этих «скрытых ловушек» при выборе; в противном случае могут увеличиться затраты или возникнуть инциденты, связанные с безопасностью.
(1) Слепое стремление к «более высокому качеству» или «более низкой цене»
Заблуждение: Некоторые думают, что «использование высоковольтных кабелей вместо низковольтных безопаснее», или используют низковольтные кабели, чтобы сэкономить деньги.
Риск: Высоковольтные кабели стоят гораздо дороже; необоснованный выбор высоковольтных кабелей увеличивает бюджет. Использование низковольтных кабелей в условиях высокого напряжения может привести к мгновенному пробою изоляции, что может привести к коротким замыканиям, пожарам или создать опасность для персонала.
Правильный подход: выбирайте на основе фактического уровня напряжения и потребляемой мощности, например, для бытовой электросети (220 В/380 В) используются низковольтные кабели, промышленные высоковольтные двигатели (10 кВ) должны соответствовать высоковольтным кабелям — никогда не «понижайте» или «повышайте» мощность бездумно.
(2) Игнорирование «скрытого ущерба» от окружающей среды
Заблуждение: Принимайте во внимание только напряжение, игнорируя окружающую среду, например, используйте обычные кабели во влажных, высокотемпературных или химически агрессивных условиях.
Риск: высоковольтные кабели во влажной среде с поврежденными экранами или оболочками могут подвергаться старению изоляции под воздействием влаги; низковольтные кабели в высокотемпературных зонах (например, в котельных) могут размягчаться и выходить из строя.
Правильный подход: Уточните условия монтажа — бронированные кабели для подземной прокладки, водонепроницаемые бронированные кабели для подводной прокладки, высокотемпературные материалы (XLPE ≥90 ℃) для эксплуатации в условиях высоких температур, коррозионно-стойкие оболочки на химических заводах.
(3) Игнорирование соответствия «токопроводящей способности и способа прокладки»
Заблуждение: Сосредоточьтесь только на уровне напряжения, игнорируйте допустимую силу тока кабеля (максимально допустимый ток) или чрезмерно сжимайте/изгибайте его во время прокладки.
Риск: Недостаточная допустимая токовая нагрузка приводит к перегреву и ускоряет старение изоляции; неправильный радиус изгиба высоковольтных кабелей (например, сильное натяжение, чрезмерный изгиб) может повредить экранирование и изоляцию, создавая риск пробоя.
Правильный подход: Выбирайте характеристики кабеля на основе расчетного фактического тока (учитывайте пусковой ток, температуру окружающей среды); строго соблюдайте требования к радиусу изгиба при монтаже (радиус изгиба высоковольтного кабеля обычно ≥15× наружного диаметра проводника), избегайте сжатия и воздействия солнечных лучей.
3. Помните 3 «золотых правила», чтобы избежать ошибок при выборе
(1) Проверьте конструкцию по напряжению:
Изоляция и экранирующие слои высоковольтных кабелей являются основными; низковольтные кабели не требуют дополнительных усилий при проектировании.
(2) Соответствуйте оценкам:
Напряжение, мощность и окружающая среда должны соответствовать друг другу; не следует бездумно повышать или понижать характеристики.
(3) Проверьте данные на соответствие стандартам:
Допустимая токовая нагрузка, радиус изгиба и уровень защиты должны соответствовать национальным стандартам — не полагайтесь исключительно на опыт.
Время публикации: 29 августа 2025 г.