Kable elektroenergetyczne o żyłach aluminiowych

Przewody aluminiowe i kable elektroenergetyczne dla sieci NN i SN

Przewody aluminiowe są stosowane przede wszystkim w liniach zasilających, sieciach dystrybucyjnych oraz instalacjach przemysłowych, w których znaczenie mają masa kabla, długość trasy i koszt materiału przewodzącego. W porównaniu z miedzią aluminium ma niższą przewodność, dlatego wymaga odpowiednio większego przekroju. Dobór nie może jednak polegać wyłącznie na mechanicznym przeliczeniu przekroju żyły miedzianej na aluminiową.

W tej kategorii znajdują się aluminiowe kable elektryczne przeznaczone do profesjonalnych zastosowań energetycznych. Obejmują one rozwiązania niskiego napięcia 0,6/1 kV oraz kable średniego napięcia w wariantach od 6/10 kV do 12/20 kV. Dostępne typoszeregi obejmują YAKY, YAKXS, AYKY i AKFLEY. Ostateczną konstrukcję, napięcie znamionowe, przekrój, klasę żyły oraz dopuszczalny sposób układania należy potwierdzić w dokumentacji konkretnego kabla.

Najważniejsze właściwości żył aluminiowych

Podawana niekiedy proporcja około 1,6 razy większego przekroju aluminium jest jedynie wstępnym porównaniem wynikającym z rezystywności materiałów. Nie stanowi gotowej zasady zamiany kabla. Projektant musi sprawdzić obciążalność długotrwałą, spadek napięcia, warunki zwarciowe, sposób ułożenia, temperaturę otoczenia i wymagania zabezpieczeń.

YAKY a YAKXS, różnice konstrukcyjne i zastosowanie

W przypadku oznaczeń zawierających odniesienie do usieciowania określenie to dotyczy materiału izolacyjnego, na przykład XLPE, a nie metalowej żyły aluminiowej. Porównując YAKY a YAKXS, należy uwzględnić przede wszystkim klasę napięciową, budowę izolacji, obecność ekranu, konstrukcję powłoki oraz wymagany osprzęt zakończeniowy. YAKXS nie jest zamiennikiem YAKY o większym przekroju, lecz kablem przeznaczonym do innej klasy sieci.

YAKY do sieci niskiego napięcia

Kable YAKY 0,6/1 kV są stosowane w stałych liniach zasilających i sieciach dystrybucyjnych NN. W zależności od wykonania mogą mieć żyły okrągłe albo sektorowe oraz budowę trzyżyłową lub czterożyłową. Typowy zakres przekrojów występujący w tej grupie to 16 do 240 mm², przy czym dostępność konkretnej liczby żył i przekroju wymaga potwierdzenia.

Przykładem wariantu wykorzystywanego w projektach zasilania jest YAKY 4x95. Sam zapis liczby żył i przekroju nie wystarcza jednak do zamówienia kabla. W zestawieniu materiałowym należy podać pełny symbol, napięcie znamionowe, liczbę i przekrój żył, wymaganą klasę reakcji na ogień, długość odcinka oraz warunki dostawy.

YAKXS do linii średniego napięcia

Kable YAKXS wykorzystują izolację z polietylenu usieciowanego XLPE. Są przeznaczone do sieci SN, między innymi do połączeń stacji transformatorowych, linii dystrybucyjnych oraz infrastruktury farm fotowoltaicznych i wiatrowych. Typowe przekroje mieszczą się w zakresie od 35 do 400 mm², zależnie od wariantu i napięcia.

W projektach spotyka się układy trzech kabli jednożyłowych opisywane skrótowo jako 3 x (1 x 120) lub 3 x (1 x 150). Przy zamówieniu trzeba uzupełnić oznaczenie między innymi o napięcie znamionowe, przekrój ekranu i konstrukcję powłoki. Dostępne warianty można sprawdzić w kategorii kabli aluminiowych usieciowanych XLPE SN.

Gdzie stosuje się aluminiowe kable elektryczne

• Sieci dystrybucyjne NN: linie od stacji transformatorowej do rozdzielnic, szaf zasilających i obiektów odbiorczych.
• Linie kablowe SN: połączenia stacji, rozdzielni i transformatorów w sieciach 6 kV, 10 kV, 15 kV i 20 kV.
• Instalacje przemysłowe: zasilanie rozdzielnic, maszyn, napędów i urządzeń o dużej mocy na długich trasach.
• Farmy OZE: obwody zbiorcze i linie łączące sekcje instalacji ze stacjami transformatorowymi oraz punktami przyłączenia.
• Infrastruktura miejska i drogowa: zasilanie oświetlenia, urządzeń sterowania ruchem i obiektów technicznych.
• Trasy kablowe w obiektach: układanie na drabinach i korytach, jeżeli dopuszcza to dokumentacja kabla i projekt. Zasady organizacji takich tras opisuje również materiał o rodzajach koryt kablowych.

Dobór przekroju przewodu aluminiowego

Pytanie, jaki przekrój kabla zastosować, wymaga obliczeń dla konkretnego obwodu. Nie należy dobierać kabla wyłącznie na podstawie mocy odbiornika ani tabeli z ogólną wartością prądu. Obciążalność tego samego przekroju zmienia się zależnie od sposobu ułożenia, temperatury gruntu lub powietrza, rezystywności cieplnej gruntu, liczby obciążonych żył i grupowania kabli.

1. Ustalić napięcie sieci, prąd obliczeniowy oraz charakter obciążenia.
2. Dobrać liczbę żył i układ sieciowy, w tym sposób prowadzenia przewodu neutralnego i ochronnego.
3. Sprawdzić obciążalność długotrwałą z uwzględnieniem współczynników korekcyjnych.
4. Obliczyć spadek napięcia na całej długości trasy.
5. Zweryfikować cieplną wytrzymałość zwarciową żyły roboczej i ekranu.
6. Sprawdzić samoczynne wyłączenie zasilania i koordynację z zabezpieczeniami.
7. Uwzględnić promień gięcia, siłę ciągnięcia, sposób mocowania i warunki środowiskowe.
8. Potwierdzić wymagania dotyczące reakcji na ogień, dokumentacji i oznakowania kabla.

Do obliczeń obciążalności stosuje się zasady właściwe dla danej instalacji, między innymi serię PN-EN IEC 60287 oraz PN-HD 60364-5-52. Rezystancję i klasy żył określa PN-EN 60228. Dla kabli o izolacji wytłaczanej znaczenie mogą mieć również IEC 60502-1 dla kabli niskiego napięcia oraz IEC 60502-2 dla kabli średniego napięcia. Zgodność należy zawsze potwierdzić w deklaracji i karcie producenta konkretnego wyrobu.

Aluminiowe odpowiedniki kabli miedzianych

Instalacja miedziana i instalacja aluminiowa nie są równoważne przy zachowaniu tego samego przekroju. Aluminium ma większą rezystancję, ale pozwala ograniczyć masę żył i koszt materiałowy. Miedź umożliwia zastosowanie mniejszego przekroju i jest łatwiejsza w realizacji połączeń, szczególnie w obwodach o małych przekrojach i dużej liczbie zakończeń.

Przy przygotowaniu aluminiowego odpowiednika kabla miedzianego trzeba sprawdzić również średnicę zewnętrzną, kompatybilność dławików, zakres końcówek, miejsce w rozdzielnicy i dopuszczalny promień gięcia. Większy przekrój aluminium może wymagać zmiany całego toru przyłączeniowego, mimo że wynik elektryczny jest prawidłowy.

Oznaczenia małych przekrojów i określenie linka aluminiowa

Zapis taki jak przewód aluminiowy 2x2 5 należy najpierw ujednolicić do postaci 2 x 2,5 mm², a następnie potwierdzić materiał żyły, napięcie znamionowe, rodzaj izolacji i przeznaczenie wyrobu. Sama liczba żył i przekrój nie określają typu kabla. Nie należy na tej podstawie zastępować przewodu instalacyjnego kablem YAKY ani odwrotnie. Sposób interpretowania symboli opisuje poradnik o oznaczeniach przewodów elektrycznych.

Określenie linka aluminiowa energetyczna jest nieprecyzyjne. Może oznaczać goły przewód wielodrutowy do linii napowietrznej, żyłę wielodrutową klasy 2 w kablu energetycznym albo przewód giętki. Żyła klasy 2 nie jest automatycznie linką elastyczną klasy 5 lub 6. W zapytaniu projektowym należy wskazać normę, klasę żyły, przekrój, izolację i warunki pracy.

Stare kable aluminiowe, ocena przed modernizacją

Stare kable aluminiowe spotykane w istniejących obiektach nie powinny być oceniane wyłącznie według wieku. O dalszej eksploatacji decydują wyniki oględzin i pomiarów, stan izolacji, obciążenie obwodu, jakość zakończeń oraz zgodność z aktualnym projektem ochrony przeciwporażeniowej i przeciwpożarowej.

• Sprawdzenia wymagają ślady przegrzania, przebarwienia i poluzowane zaciski.
• Należy ocenić stan izolacji oraz wykonać pomiary przewidziane dla danego napięcia i typu obwodu.
• Połączenia aluminium z miedzią trzeba zweryfikować pod kątem zastosowania właściwego osprzętu Al/Cu.
• Modernizacja odbiorów lub zwiększenie mocy wymaga ponownego sprawdzenia obciążalności i spadku napięcia.
• Wymiana kabla powinna wynikać z projektu, pomiarów oraz oceny stanu technicznego, a nie z samego materiału żyły.

W istniejących instalacjach nie należy bez instrukcji producenta wykonywać okresowego dokręcania wszystkich zacisków. Wymagania dotyczące momentu, przygotowania powierzchni, użycia pasty antyoksydacyjnej i ewentualnej kontroli połączenia określa producent zastosowanego systemu zaciskowego.

Osprzęt do kabli aluminiowych

Kompletacja kabla musi obejmować osprzęt dopasowany do materiału żyły, jej klasy i przekroju. Dotyczy to w szczególności końcówek, złączek, zacisków, muf, głowic oraz elementów uziemienia ekranów. Końcówka przeznaczona wyłącznie do miedzi nie może być traktowana jako uniwersalne zakończenie żyły aluminiowej.

• Połączenia Al/Al: złączki i końcówki dopuszczone do aluminium.
• Połączenia Al/Cu: elementy bimetaliczne ograniczające ryzyko korozji elektrochemicznej.
• Kable NN: dobór osprzętu według liczby żył, przekroju, napięcia i warunków środowiskowych.
• Kable SN: dobór muf i głowic według napięcia, średnicy izolacji, przekroju żyły i ekranu oraz konstrukcji kabla.

Poltel dostarcza mufy kablowe energetyczne, głowice kablowe energetyczne oraz materiały termokurczliwe dobierane do parametrów linii.

Normy, CPR i dokumentacja do przetargu

Jeżeli kabel jest przeznaczony do stałego wbudowania w obiekt budowlany i podlega wymaganiom CPR, należy zweryfikować klasę reakcji na ogień oraz deklarację właściwości użytkowych zgodną z PN-EN 50575. Klasy CPR nie można przypisać wyłącznie na podstawie symbolu YAKY lub YAKXS, ponieważ zależy ona od konkretnej konstrukcji wyrobu.

Przy przygotowaniu zapytania ofertowego lub zestawienia materiałowego warto podać:

• pełny symbol kabla i napięcie znamionowe,
• liczbę, materiał, klasę i przekrój żył,
• dla kabla SN także wymagany przekrój ekranu,
• rodzaj izolacji i powłoki zewnętrznej,
• wymaganą klasę CPR, jeżeli dotyczy inwestycji,
• długości poszczególnych odcinków i dopuszczalne tolerancje,
• wymagania dotyczące bębnów, oznakowania i terminów dostaw,
• normę wyrobu oraz wymagane dokumenty odbiorowe,
• typ i liczbę muf, głowic, końcówek oraz złączek.

Dostawa kabli aluminiowych pod projekt

Poltel realizuje dostawy materiałów dla wykonawców sieci, integratorów, operatorów, generalnych wykonawców i biur projektowych. Kable YAKY i YAKXS mogą być przygotowywane w zamówionych długościach zgodnie z ustaleniami handlowymi i możliwościami technicznymi dla danego typu kabla. Ułatwia to ograniczenie liczby łączeń, przypisanie odcinków do tras oraz koordynację dostaw z harmonogramem robót.

Przy inwestycjach obejmujących różne poziomy napięcia można również skorzystać z kategorii kabli energetycznych NN i SN. W celu doboru przekroju, konstrukcji, osprzętu i dokumentacji należy przekazać doradcy technicznemu Poltel specyfikację projektową, zestawienie długości oraz wymagania przetargowe.

FAQ

Czy kabel YAKXS można układać bezpośrednio w ziemi?

Tak, jeżeli dany wariant jest do tego przeznaczony zgodnie z kartą produktu. Głębokość, sposób zabezpieczenia, oznakowanie i promienie gięcia wynikają z projektu, warunków lokalnych oraz wymagań operatora sieci.

Czy YAKY można zastąpić kablem miedzianym o takim samym przekroju?

Nie należy wykonywać takiej zamiany bez obliczeń. Zmiana materiału żyły wpływa na rezystancję, obciążalność, spadek napięcia, warunki zwarciowe, średnicę kabla i dobór osprzętu przyłączeniowego.

Jak łączyć aluminium z miedzią?

Należy stosować elementy oznaczone do połączeń Al/Cu, najczęściej końcówki lub złączki bimetaliczne. Powierzchnię żyły przygotowuje się, a połączenie zaciska i dokręca zgodnie z instrukcją producenta osprzętu.

Czy każdy przewód wielodrutowy aluminiowy jest linką?

Nie. Żyła wielodrutowa klasy 2 stosowana w kablach energetycznych nie ma takiej samej elastyczności jak linka klasy 5 lub 6. Klasa żyły powinna być potwierdzona według PN-EN 60228 i dokumentacji kabla.

Jak zamówić kabel aluminiowy pod przetarg?

Należy przekazać pełne oznaczenie, napięcie, liczbę i przekrój żył, długości odcinków, warunki ułożenia, wymagane normy, klasę CPR oraz zestaw osprzętu. Na tej podstawie Poltel może przygotować ofertę i kompletację materiałów pod harmonogram wykonawstwa.