Kable SN XRUHAKXS i NA2XS(F)2Y — jak są zbudowane i jak je czytać

Dlaczego w sieciach SN dominują kable jednożyłowe

W liniach kablowych średniego napięcia przez dziesięciolecia stosowano kable trójżyłowe z izolacją papierowo-olejową, a później z izolacją polwinitową. Dziś w nowych liniach 15 i 20 kV operatorzy niemal zawsze projektują trzy kable jednożyłowe z izolacją z polietylenu usieciowanego (XLPE), ułożone obok siebie albo w wiązce („w trójkącie”).

Powodów jest kilka:

• Łatwiejszy transport i układanie. Pojedynczy kabel jest lżejszy i bardziej giętki niż trójżyłowy o tym samym przekroju, a na bęben mieści się dłuższy odcinek. Mniej połączeń oznacza mniej muf na trasie.
• Prostszy montaż osprzętu. Mufy i głowice dla kabli jednożyłowych XLPE są dostępne w wersjach termokurczliwych i zimnokurczliwych, a ich montaż jest powtarzalny.
• Dobre parametry izolacji XLPE. Polietylen usieciowany dobrze znosi wysoką temperaturę pracy żyły, ma niskie straty dielektryczne i nie wymaga nasycania olejem.
• Elastyczność przy awarii. Uszkodzenie jednego kabla wymaga naprawy jednej fazy, a nie całego wielożyłowego kabla.

Na rynku polskim spotyka się dwie „rodziny” oznaczeń takich kabli: krajowe, np. XRUHAKXS, oraz niemieckie (według systemu VDE), np. NA2XS(F)2Y. Konstrukcyjnie kable te są do siebie bardzo podobne — różni je przede wszystkim sposób zapisu i szczegóły wykonania u konkretnych producentów.

Budowa jednożyłowego kabla SN warstwa po warstwie

Niezależnie od oznaczenia kabel SN z izolacją XLPE ma podobny układ warstw. Licząc od środka:

1. Żyła robocza — najczęściej aluminiowa, wielodrutowa, zagęszczona. W wersjach wzdłużnie szczelnych przestrzenie między drutami żyły mogą być dodatkowo wypełnione materiałem blokującym wodę.
2. Ekran na żyle — cienka warstwa półprzewodząca, która wygładza pole elektryczne na styku żyły z izolacją.
3. Izolacja XLPE — główna warstwa izolacyjna. Jej grubość zależy od napięcia znamionowego kabla.
4. Ekran na izolacji — druga warstwa półprzewodząca, zwykle łatwo oddzielana (tzw. „peelable”), co ułatwia montaż osprzętu.
5. Warstwa uszczelniająca — taśmy pęczniejące w kontakcie z wodą. Jeśli powłoka zostanie uszkodzona, taśma pęcznieje i ogranicza rozprzestrzenianie się wilgoci wzdłuż kabla.
6. Ekran metalowy — druty miedziane, często z przeciwskrętną taśmą miedzianą. Odprowadza prądy pojemnościowe i zwarciowe oraz zapewnia bezpieczeństwo dotykowe.
7. Powłoka zewnętrzna — w obu omawianych typach z polietylenu, odpornego na wilgoć i uszkodzenia mechaniczne przy układaniu w ziemi.

Każda z tych warstw ma znaczenie przy montażu muf i głowic: monter musi je kolejno odsłonić na określonych długościach, zachowując czystość i geometrię przygotowania. Od jakości tej pracy w dużej mierze zależy późniejsza bezawaryjność linii.

Jak odczytać oznaczenie XRUHAKXS

Polski system oznaczeń kabli składa się z liter opisujących kolejne elementy konstrukcji. W przypadku XRUHAKXS można go odczytać następująco:

Fragment oznaczenia	Znaczenie
X	izolacja z polietylenu usieciowanego (XLPE)
RU	oznaczenia związane z uszczelnieniem wzdłużnym konstrukcji (wodoszczelnością) — dokładny zakres uszczelnienia, np. żyły i obszaru ekranu, określa producent w karcie katalogowej
H	kabel ekranowany (ekran na izolacji, ekran metalowy)
A	żyła aluminiowa
K	kabel elektroenergetyczny
XS	powłoka zewnętrzna z polietylenu

Pełne oznaczenie zawiera też liczbę żył i przekroje oraz napięcie znamionowe, np. XRUHAKXS 1×150/25 mm² 12/20 kV. Ponieważ poszczególni producenci mogą stosować drobne różnice w interpretacji liter i w konstrukcji, zawsze warto sprawdzić kartę katalogową konkretnego kabla — szczególnie przy doborze osprzętu.

Jak odczytać oznaczenie NA2XS(F)2Y

Oznaczenie NA2XS(F)2Y pochodzi z niemieckiego systemu VDE, który jest szeroko stosowany w całej Europie. Odczytuje się je tak:

Fragment oznaczenia	Znaczenie
N	kabel wykonany według normy (kabel normowy)
A	żyła aluminiowa (brak litery oznacza żyłę miedzianą)
2X	izolacja z polietylenu usieciowanego (XLPE)
S	ekran z miedzi
(F)	wzdłużne uszczelnienie obszaru ekranu (taśmy pęczniejące)
2Y	powłoka z polietylenu (PE)

Z tego samego systemu wywodzą się pokrewne oznaczenia: NA2XS2Y (bez uszczelnienia wzdłużnego), NA2XSY (z powłoką polwinitową) czy N2XS(F)2Y (z żyłą miedzianą). Znając logikę zapisu, łatwo rozpoznać, czym różnią się te warianty.

Przekroje żył i ekranów oraz napięcia znamionowe

Zapis 1×150/25 mm² oznacza kabel jednożyłowy o przekroju żyły roboczej 150 mm² i przekroju ekranu miedzianego 25 mm². Przekrój żyły decyduje o obciążalności prądowej linii i spadkach napięcia, a przekrój ekranu — o tym, jaki prąd zwarciowy ekran może bezpiecznie przewodzić przez krótki czas.

W sieciach dystrybucyjnych SN najczęściej spotyka się aluminiowe żyły o przekrojach od 70 do 240 mm², w szczególnych przypadkach większe. Ekrany mają typowo 16, 25, 35 lub 50 mm². Dobór przekrojów należy do projektanta, który uwzględnia m.in. obciążenie, warunki ułożenia, wymagania operatora co do prądów zwarciowych i możliwość dalszej rozbudowy sieci.

Napięcie znamionowe kabla zapisuje się jako U₀/U, gdzie U₀ to napięcie między żyłą a ekranem (ziemią), a U — napięcie międzyprzewodowe. Najczęściej spotykane poziomy to:

Napięcie znamionowe kabla U0/U	Typowe zastosowanie
6/10 kV	sieci 6 i 10 kV, często w zakładach przemysłowych
8,7/15 kV	sieci 15 kV
12/20 kV	sieci 20 kV, a także sieci 15 kV, gdy operator przewiduje ich przyszłe przejście na 20 kV
18/30 kV	sieci 30 kV, m.in. wewnętrzne sieci niektórych farm wiatrowych

To, który poziom napięcia znamionowego zastosować w danej sieci, wynika z wymagań operatora i projektu — w praktyce wielu OSD standaryzuje kable 12/20 kV także dla linii pracujących pod napięciem 15 kV.

XRUHAKXS czy NA2XS(F)2Y — czym się różnią w praktyce

Z punktu widzenia wykonawcy oba typy kabli są bardzo zbliżone: mają aluminiową żyłę, izolację XLPE, miedziany ekran z uszczelnieniem i polietylenową powłokę. Różnice dotyczą głównie:

• systemu oznaczeń i dokumentacji — kabel z oznaczeniem VDE bywa łatwiej porównywalny z ofertami producentów zagranicznych;
• szczegółów konstrukcyjnych — np. zakresu uszczelnienia wzdłużnego (czy obejmuje również żyłę), budowy ekranu czy grubości powłoki u konkretnego producenta;
• wymagań konkretnego operatora — OSD w swoich standardach technicznych często wskazują dopuszczone typy kabli i osprzętu, a projektant dobiera kabel zgodnie z nimi.

Dla inwestora ważniejsze od samej nazwy jest to, by kabel, osprzęt (mufy, głowice) i sposób ułożenia tworzyły spójny, zgodny z projektem system. Mufa lub głowica musi być dobrana do konkretnej konstrukcji, przekroju żyły, średnicy izolacji i rodzaju ekranu.

Układanie kabli SN — na co zwracamy uwagę

Jakość linii kablowej zależy nie tylko od kabla, ale przede wszystkim od sposobu jego ułożenia. Na budowie najważniejsze są:

• Promień gięcia — nie może być mniejszy niż dopuszczalny według producenta (dla kabli SN to zwykle kilkanaście średnic zewnętrznych kabla). Zbyt ostre zagięcie może uszkodzić izolację lub ekran.
• Siła uciągu — przy przeciąganiu kabla wciągarką trzeba kontrolować siłę, by nie przekroczyć wartości dopuszczalnych dla żyły. Do tego służą wciągarki hydrauliczne z kontrolą siły uciągu — w naszym parku maszynowym jest to Tesmec ARS405.
• Temperatura układania — producent określa minimalną temperaturę, w której kabel można rozwijać i układać. Poniżej niej powłoka i izolacja tracą elastyczność.
• Podsypka, zasypka i oznakowanie — kabel układa się na warstwie piasku lub odpowiedniego gruntu, przykrywa, a nad nim kładzie folię ostrzegawczą. Głębokość ułożenia określa projekt zgodnie z wymaganiami operatora.
• Rury osłonowe — pod drogami, w przewiertach i na skrzyżowaniach z innym uzbrojeniem kabel prowadzi się w rurach. Średnica rury musi pozwalać na swobodne wciągnięcie kabla.
• Uszczelnienie końców — końce kabla czekające na montaż muf lub głowic zabezpiecza się kapturkami, by nie dopuścić do zawilgocenia.

Po ułożeniu i zmontowaniu osprzętu linia przechodzi pomiary odbiorcze, w tym badanie izolacji i próby napięciowe powłoki — więcej piszemy o tym w artykule Od projektu do odbioru.

Osprzęt kablowy: mufy i głowice

Sam kabel to dopiero połowa linii. Druga połowa to osprzęt, który łączy odcinki kabla i zakańcza je w urządzeniach. W liniach SN z kablami jednożyłowymi XLPE stosuje się przede wszystkim:

• Mufy przelotowe — łączą dwa odcinki kabla tego samego typu, np. tam, gdzie kończy się długość z jednego bębna. Przy linii trójfazowej z kabli jednożyłowych w jednym miejscu montuje się komplet trzech muf.
• Mufy przejściowe — łączą kable różnych konstrukcji, np. nowy kabel XLPE ze starszym kablem o izolacji papierowej, co jest częste przy przebudowach istniejących sieci.
• Głowice wnętrzowe — zakończenia kabla w rozdzielnicach umieszczonych w budynkach i stacjach.
• Głowice napowietrzne — zakończenia kabla na słupie, w miejscu przejścia linii kablowej w napowietrzną. Montuje się przy nich zwykle ograniczniki przepięć.
• Głowice konektorowe — ekranowane wtyki nasuwane na przepusty rozdzielnic kompaktowych, np. w złączach ZKSN czy w stacjach kontenerowych.

Osprzęt wykonuje się najczęściej w technice termokurczliwej (elementy obkurczane palnikiem) lub zimnokurczliwej (elementy rozprężone na spirali, którą usuwa się po nałożeniu). Każdy zestaw ma instrukcję producenta, która określa długości zdejmowania poszczególnych warstw, sposób czyszczenia izolacji i połączenia ekranu. Dokładność i czystość montażu decydują o tym, czy mufa będzie pracować bezawaryjnie przez wiele lat — dlatego montaż osprzętu powierza się doświadczonym monterom.

Kable XRUHAKXS i NA2XS(F)2Y w naszych realizacjach

Oba typy kabli układaliśmy w zadaniach potwierdzonych referencjami zamawiających:

Zadanie	Kabel	Długość
Toruń — skablowanie linii SN-15 kV GPZ Toruń Podgórz – Włocławek 3	3×XRUHAKXS 1×150 mm²	5725 m (długość trasowa)
Konin — rozdzielnia 15 kV RS Maliniec	3×XRUHAKXS 1×240/50 mm² (6 odcinków) oraz 3×XRUHAKXS 1×240/25 mm²	łącznie 2890 m oraz 2520 m
Przebudowa sieci SN i nn w 8 miejscowościach	3×NA2XS(F)2Y 1×150/25 mm²	5606 m (długość trasowa)

W Toruniu i Koninie oprócz układania kabli wykonywaliśmy także montaż muf kablowych SN oraz głowic — konektorowych, wnętrzowych i napowietrznych — a także przewierty sterowane pod przeszkodami terenowymi. Przy przebudowie sieci w okolicach Międzychodu kabel NA2XS(F)2Y prowadzony był częściowo w rurach osłonowych układanych przewiertami sterowanymi i przeciskami.

Jeśli przygotowujesz inwestycję z linią kablową SN, zobacz, jak realizujemy budowę linii kablowych SN i nn, albo sprawdź pojęcia w naszym słowniku.