Кабели силовые на напряжение 35 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена сечением 70 мм²: конструкция, применение, технические характеристики

Силовые кабели на напряжение 35 кВ с сечением токопроводящей жилы 70 мм² и изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) представляют собой современный класс кабельной продукции, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Они пришли на смену кабелям с бумажно-масляной изоляцией и широко используются при строительстве и модернизации воздушных (в габаритах ЛЭП), подземных и кабельных линий в сетях с изолированной или эффективно заземленной нейтралью. Основное преимущество — использование полимерной изоляции, которая не требует сложных систем подпитки маслом и обеспечивает высокую надежность, простоту монтажа и эксплуатации.

Конструкция кабеля 35 кВ 70 мм²

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Типовая конструкция соответствует требованиям ГОСТ 31996-2012 или техническим условиям производителей.

• Токопроводящая жила: Номинальное сечение 70 мм². Выполняется из медной или алюминиевой проволоки по классу 2 (многопроволочная) для обеспечения необходимой гибкости. Форма жилы — круглая или секторная. Для кабелей на 35 кВ чаще применяется круглая форма.
• Экран по жиле (полупроводящей экран): Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Выравнивает распределение электрического поля, устраняя микроскопические неровности поверхности жилы, и предотвращает локальные перенапряжения в изоляции.
• Изоляция: Основной слой из сшитого полиэтилена (XLPE). Толщина изоляции нормирована стандартами. Для кабеля на 35 кВ с сечением 70 мм² типичная толщина составляет 9,0-10,0 мм. СПЭ обладает высокой электрической прочностью, термостойкостью (допустимая длительная температура жилы +90°C) и стойкостью к тепловым деформациям.
• Экран по изоляции (полупроводящей экран): Наносится поверх изоляции. Аналогичен экрану по жиле. Вместе с экраном по жиле создает коаксиальную конструкцию, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции.
• Поясная изоляция: Может выполняться в виде полупроводящей ленты или экструдированного слоя. Выравнивает поле в многожильных кабелях. В одножильных кабелях часто отсутствует.
• Металлический экран (заземляющий): Выполняется из медных или алюминиевых проволок, гофрированной медной или алюминиевой ленты. Основные функции: защита от электромагнитных помех, замыкание тока однофазного короткого замыкания на землю, механическая защита. Для сечения 70 мм² часто применяется экран из медных проволок сечением не менее 25 мм².
• Заполнитель и поясная изоляция: Пространство между изолированными жилами (в трехжильных кабелях) заполняется полимерным материалом или жгутами для придания кабелю круглой формы.
• Оболочка: Наружный защитный слой из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ) или полиэтилена (PE). Защищает внутренние слои от механических повреждений, влаги, агрессивных сред. Цвет оболочки, как правило, черный. На оболочку может наноситься маркировка с указанием характеристик.

Основные технические характеристики и параметры

Параметры кабеля регламентируются стандартами и должны быть указаны в паспорте изделия.

Таблица 1. Ключевые электрические и механические параметры

Параметр	Значение для кабеля 35 кВ 70 мм² (типовое)	Примечание / Стандарт
Номинальное напряжение, U0/U (Um)	20 / 35 кВ (40,5 кВ)	U0 — напряжение между жилой и землей, U — между жилами, Um — максимальное
Частота	50 Гц	Стандартная промышленная частота
Допустимая длительная температура жилы	+90°C	В нормальном режиме работы
Максимальная температура при КЗ	+250°C	Длительность не более 5 сек
Минимальная температура монтажа	-20°C	Без предварительного прогрева
Минимальный радиус изгиба	15-20 x D кабеля	D — наружный диаметр кабеля
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C	Медь: ≤ 0.268 Ом/км Алюминий: ≤ 0.443 Ом/км	По ГОСТ 22483
Допустимый длительный ток нагрузки	~200-250 А (зависит от условий прокладки)	Определяется по ПУЭ, зависит от способа прокладки, температуры грунта/воздуха

Таблица 2. Сравнение материалов жилы

Материал жилы	Преимущества	Недостатки	Типовые области применения
Медь	Более высокая проводимость, меньшее сечение при том же токе; лучшая стойкость к коррозии и механическим деформациям; более высокая надежность контактных соединений.	Высокая стоимость; большая масса (по сравнению с Al при том же сопротивлении).	Ответственные объекты (ТЭЦ, ГЭС, АЭС), городские кабельные сети, объекты с высокими требованиями к пожарной безопасности.
Алюминий	Значительно меньшая стоимость и масса; достаточная проводимость для многих задач.	Большее удельное сопротивление; склонность к окислению; ползучесть под давлением; более сложный монтаж концевых заделок.	Магистральные линии электропередачи, распределительные сети, промышленные предприятия при ограниченном бюджете.

Области применения и способы прокладки

Кабели данного типа применяются для создания кабельных вставок в ВЛ 35 кВ, питания мощных потребителей (трансформаторные подстанции, крупные промышленные предприятия), в городских кабельных сетях глубокого ввода, на территориях портов, аэропортов, нефтехимических комплексов.

• Прокладка в земле (траншеях): Наиболее распространенный способ. Требует подготовки песчаной подушки, защиты кирпичом или сигнальными лентами, составления исполнительной схемы. Глубина прокладки — не менее 0,7-1,0 м. Необходим расчет допустимых токовых нагрузок с учетом удельного теплового сопротивления грунта.
• Прокладка в кабельных сооружениях: В туннелях, коллекторах, эстакадах, галереях. Позволяет компактно разместить большое количество кабелей, обеспечивает удобный доступ для осмотра и ремонта. Требует соблюдения правил пожарной безопасности (использование нераспространяющих горение оболочек, систем пожаротушения).
• Прокладка в блоках: В асбестоцементных или полиэтиленовых трубах. Применяется при необходимости защиты от механических повреждений или в условиях агрессивных грунтов.
• Воздушная прокладка: По опорам ЛЭП (самонесущие кабели или на тросе) с использованием грозозащитного троса. Применяется при пересечении сложных terrain, водных преград.

Монтаж и соединение. Концевые заделки и соединительные муфты.

Качественный монтаж — залог долговечной работы кабельной линии. Для кабелей 35 кВ с СПЭ-изоляцией применяются специальные комплекты.

• Концевые заделки (концевая муфта, КНС — конец кабельный с наружной изоляцией): Предназначены для оконцевания кабеля при подключении к шинам РУ или силового трансформатора. Включают в себя изолятор (фарфоровый или полимерный), элементы для заземления экрана, наконечник для соединения с шиной. Монтаж требует высокой квалификации, соблюдения чистоты (отсутствие пыли, влаги) и технологии послойного восстановления экранов и изоляции.
• Соединительные муфты: Используются для соединения двух отрезков кабеля. Конструктивно сложнее концевых, так как должны обеспечить непрерывность токоведущей жилы, экранов и изоляции. Требуют специального монтажного оборудования (например, для опрессовки соединителей жил).
• Ответвительные муфты: Для создания отводов от основной магистрали.

Все работы должны выполняться сертифицированными специалистами с использованием инструмента и материалов, рекомендованных производителем кабеля и муфт.

Контроль, испытания и диагностика

После монтажа кабельная линия 35 кВ подлежит приемо-сдаточным испытаниям повышенным напряжением постоянного тока.

• Испытание постоянным напряжением: Согласно ПУЭ 7-го изд., кабели на U_ном=35 кВ испытываются напряжением 85 кВ в течение 10 мин. Цель — выявление грубых дефектов изоляции.
• Измерение сопротивления изоляции: Мегаомметром на 2,5 или 5 кВ. Сопротивление изоляции должно быть не менее 1000 МОм (конкретные нормы указаны в ПУЭ).
• Измерение сопротивления постоянному току жил и экранов: Проверяется целостьность и качество соединений.
• Эксплуатационная диагностика: Включает измерение частичных разрядов (ЧР), диагностику изоляции методом спектроскопии диэлектрического отклика (FDS/DLCS), тепловизионный контроль соединений. Позволяет выявить развивающиеся дефекты на ранней стадии.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем кабель с изоляцией из СПЭ принципиально лучше кабеля с бумажно-масляной изоляцией?

Кабель с СПЭ-изоляцией не содержит масла, что исключает риск утечек и необходимость в системах подпитки и контроля давления масла. Он обладает более высокой допустимой температурой жилы (+90°C против +70°C для маслонаполненных), что позволяет пропускать больший ток при том же сечении. Монтаж проще и чище, допускаются большие перепады по трассе, ниже требования к квалификации персонала для монтажа муфт. СПЭ-кабель менее пожароопасен.

Как правильно выбрать между медной и алюминиевой жилой для проекта?

Выбор основывается на технико-экономическом расчете. Медь выбирают при жестких ограничениях по габаритам трассы (меньший диаметр при том же токе), на ответственных объектах с высокими требованиями к надежности и долговечности соединений, при наличии агрессивных сред. Алюминий экономически выгоден для протяженных магистральных линий, где решающим фактором является снижение капитальных затрат, а требования к токовой нагрузке не являются предельными.

Каков реальный срок службы такого кабеля и от чего он зависит?

Заявленный срок службы качественного кабеля 35 кВ с СПЭ-изоляцией составляет не менее 30-40 лет. Фактический срок зависит от соблюдения условий эксплуатации (недопущение длительных перегрузок), качества монтажа (особенно муфт и заделок), отсутствия механических повреждений при прокладке, коррозионной активности среды. Регулярная диагностика позволяет продлить срок службы, своевременно выявляя проблемные участки.

Можно ли прокладывать кабель 35 кВ 70 мм² в одном лотке с кабелями более низкого напряжения?

ПУЭ (Глава 2.3) допускает совместную прокладку силовых кабелей до и выше 1 кВ в одном лотке, коробе, на одном эстакаде. Однако при этом должны быть выполнены условия: кабели выше 1 кВ располагаются сверху; между группами кабелей разных напряжений рекомендуется устанавливать разделительные несгораемые перегородки; все кабели должны быть с оболочками из материалов, не распространяющих горение. Для кабелей 35 кВ совместная прокладка требует дополнительного обоснования и соблюдения мер пожарной безопасности.

Как определить необходимое сечение экрана по току КЗ?

Сечение экрана (обычно медных проволок) выбирается исходя из условия термической стойкости при протекании тока однофазного КЗ на землю за время его отключения защитой. Расчет выполняется по формуле, учитывающей действующее значение тока КЗ и время его протекания. Для кабеля 35 кВ сечением 70 мм² типовое сечение экрана составляет 25-35 мм² по меди, но окончательный выбор должен быть сделан на основе проекта, учитывающего параметры конкретной сети.

Какие основные дефекты возникают при неправильном хранении бухты кабеля?

Нарушение правил хранения (бухта лежит на земле без поддонов, подвергается прямому УФ-излучению, механическим воздействиям) может привести к:
— Деформации и повреждению оболочки.
— Проникновению влаги в торцы кабеля (если торцы не герметизированы), что для СПЭ-изоляции критично и требует отрезания значительного участка.
— Снижению механической прочности и эластичности оболочки и изоляции.
Хранить кабель следует на деревянных поддонах, под навесом, с защитой торцевых заглушек.