Кабель ПвВ 1-х жильный 35 кВ

Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвВ 1х жильный на напряжение 35 кВ: полный технический анализ

Кабель марки ПвВ 1х жильный на напряжение 35 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Данный тип кабеля является ключевым элементом современных распределительных сетей среднего и высокого напряжения, обеспечивая высокую надежность, долговечность и эксплуатационные характеристики.

Расшифровка маркировки и конструкция

Маркировка ПвВ расшифровывается следующим образом:

• П – изоляция из сшитого (вулканизированного) полиэтилена (XLPE).
• в – внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката (может отсутствовать в некоторых исполнениях, заменяясь экраном).
• В – внешняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката.
• 1х жильный – кабель имеет одну токопроводящую жилу.
• 35 кВ – номинальное напряжение сети, для которой предназначен кабель.

Конструкция кабеля ПвВ 1х35 кВ является многослойной и включает в себя следующие обязательные элементы:

1. Токопроводящая жила. Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки, круглой или секторной формы. Для сечений от 120 мм² и выше, как правило, применяется уплотненная конструкция. Медь обеспечивает более высокую проводимость и стойкость к электродинамическим воздействиям, алюминий – меньший вес и стоимость.
2. Экран по жиле (полупроводящий экран). Наносится поверх жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Выравнивает распределение электрического поля, предотвращая локальные перенапряжения на границе жила-изоляция.
3. Основная изоляция. Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии. Толщина изоляции нормирована стандартами (например, ГОСТ 15150) и для 35 кВ составляет, как правило, 10.5 мм или 9.3 мм в зависимости от класса напряжения (U₀/U). Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу повышенную термостойкость (до 90°C в длительном режиме и до 250°C в режиме короткого замыкания), стойкость к механическим нагрузкам и трекингу.
4. Экран по изоляции (полупроводящий экран). Аналогичен экрану по жиле. Вместе с экраном по жиле создает коаксиальную конструкцию, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции.
5. Металлический экран (заземляющий). Выполняется в виде медной или алюминиевой ленты, гофрированной медной трубки (ГОСТ) или проволок (проволок круглых или плоских). Основные функции: защита от внешних электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля, использование в качестве заземляющего проводника для токов короткого замыкания.
6. Поясная изоляция (разделительный слой). Как правило, представляет собой ленту из ПЭТ или крепированной бумаги, наложенную поверх металлического экрана для предотвращения его контакта с оболочкой.
7. Наружная оболочка. Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Защищает внутренние элементы кабеля от механических повреждений, влаги, агрессивных сред и обеспечивает необходимые противопожарные свойства (не распространяет горение при одиночной прокладке). Цвет оболочки для одножильных кабелей 35 кВ – черный.

Основные технические характеристики и условия применения

Кабель ПвВ 1х35 кВ предназначен для эксплуатации в сетях с изолированной, компенсированной или эффективно заземленной нейтралью. Класс напряжения определяется соотношением U₀/U (Um), где:

• U₀ – номинальное напряжение между жилой и землей (фазное).
• U – номинальное междуфазное напряжение.
• U_m – максимальное длительно допустимое междуфазное напряжение.

Для кабеля 35 кВ существуют два основных класса:

Таблица 1. Классы напряжения кабеля 35 кВ

Класс напряжения	U0/U (Um), кВ	Толщина изоляции, мм (примерно)	Назначение
20/35 (40.5)	20 / 35 (40.5)	9.3	Сети с изолированной или компенсированной нейтралью
21/36 (42)	21 / 36 (42)	10.5	Сети с эффективно заземленной нейтралью

Допустимые токовые нагрузки (ДДТ) определяются сечением жилы, условиями прокладки (в земле, воздухе, каналах), температурой окружающей среды и количеством рабочих кабелей в группе. Для предварительной оценки можно использовать табличные данные из ПУЭ 7-го издания, глава 1.3.

Таблица 2. Примерные длительно допустимые токи нагрузки для одножильных кабелей ПвВ 35 кВ с медной жилой (прокладка в земле, температура грунта +15°C, глубина прокладки 0.7 м, тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт)

Сечение жилы, мм²	ДДТ, А	Сечение жилы, мм²	ДДТ, А
50	215	240	475
70	265	300	535
95	320	400	625
120	365	500	710
150	410	630	805
185	455	800	920

Условия эксплуатации:

• Рабочая температура жилы: длительно +90°C, в режиме перегрузки +130°C, в режиме КЗ (до 4 сек) +250°C.
• Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -15°C.
• Допустимый радиус изгиба при прокладке: не менее 15-20 наружных диаметров кабеля.
• Прокладка: в земле (траншеях), кабельных каналах, туннелях, на эстакадах, в помещениях. При прокладке в земле требуется защита от механических повреждений (броневыми лентами или плитами).

Преимущества и недостатки по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией (СБ)

Преимущества кабеля ПвВ:

• Более высокая допустимая рабочая температура (+90°C против +70°C для СБ).
• Отсутствие необходимости в сложных системах маслоподпитки и постоянном контроле уровня масла.
• Меньший вес и радиус изгиба, что упрощает транспортировку и монтаж.
• Возможность прокладки на вертикальных и наклонных трассах без ограничений, связанных с течением масла.
• Высокая стойкость к термоциклированию и перегрузкам.
• Меньшая трудоемкость монтажа муфт и концевых заделок.

Недостатки/особенности:

• Чувствительность к точечным механическим повреждениям изоляции (требуется аккуратный монтаж).
• Необходимость тщательной подготовки и герметизации концевых заделок для предотвращения проникновения влаги (древовидные образования – триинги).
• При групповой прокладке в земле или каналах требуется учет взаимного нагрева, что может снизить пропускную способность.
• Более высокая стоимость по сравнению с алюминиевыми СБ кабелями, но сравнимая или ниже, чем у медных СБ.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж одножильных кабелей 35 кВ имеет критически важные особенности, связанные с наведенными токами в металлических экранах. При протекании переменного тока по жиле в окружающем ее металлическом экране наводится ЭДС, которая при заземлении экрана с двух сторон приводит к циркуляции значительных токов, вызывающих дополнительные потери и нагрев. Существует несколько схем заземления экранов:

1. Заземление с двух сторон. Применяется на коротких отрезках (до нескольких сотен метров). Простая схема, но приводит к максимальным циркулирующим токам, снижающим пропускную способность.
2. Одностороннее заземление. Экран заземляется только в одной точке (обычно на конце кабеля). Циркулирующие токи отсутствуют, но на незаземленном конце появляется опасное напряжение относительно земли, требующее установки ограничителя напряжения (ОПН) или защитного устройства.
3. Поперечное соединение экранов (транспозиция). При прокладке трех одножильных кабелей в треугольник или плоскостью их экраны поперечно соединяются и заземляются в нескольких точках вдоль трассы. Это позволяет скомпенсировать магнитные поля и существенно снизить токи в экранах. Является наиболее распространенным и эффективным методом для протяженных линий.

Для соединения и оконцевания кабелей ПвВ 35 кВ применяются специальные кабельные муфты: соединительные (СТ), концевые (КНт, КНв) и стопорные. Монтаж муфт требует высокой квалификации персонала и соблюдения абсолютной чистоты для обеспечения надежной адгезии и изоляции.

Контроль состояния и диагностика

Для оценки состояния изоляции кабельных линий 35 кВ применяются следующие методы диагностики:

• Измерение сопротивления изоляции мегаомметром на 2.5-5 кВ.
• Измерение коэффициента абсорбции и поляризационного индекса.
• Измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) и его зависимости от напряжения.
• Частичный разрядный контроль (ЧР). Является наиболее информативным методом для выявления локальных дефектов в изоляции и муфтах.
• Измерение емкости жила-экран.

Регулярный диагностический контроль позволяет выявить деградацию изоляции на ранней стадии и спланировать превентивные ремонты.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями ПвВ и ПвП?

Основное отличие – в материале внешней оболочки. У кабеля ПвП внешняя оболочка выполнена из полиэтилена, а у ПвВ – из поливинилхлорида (ПВХ). Полиэтиленовая оболочка обладает более высокой стойкостью к влаге и агрессивным средам, но ПВХ-оболочка, как правило, имеет лучшие противопожарные характеристики (меньшая горючесть, меньшее дымообразование при наличии специальных добавок). Выбор зависит от условий прокладки.

Как правильно выбрать сечение жилы для кабеля 35 кВ?

Выбор сечения осуществляется на основе:

1. Расчетного длительного рабочего тока с учетом всех возможных режимов (нормального, послеаварийного, ремонтного).
2. Условий прокладки (в земле, воздухе, количестве кабелей в группе, температуре окружающей среды).
3. Экономической плотности тока (для сетей 35 кВ это особенно актуально).
4. Проверки по термической стойкости к токам короткого замыкания.
5. Допустимой потери напряжения (для протяженных линий).

Окончательный расчет должен быть выполнен в соответствии с ПУЭ гл. 1.3 и другими нормативными документами.

Почему для одножильных кабелей 35 кВ так важна схема заземления экранов?

Металлический экран, окружающий жилу, работает как вторичная обмотка трансформатора. Протекающий по жиле переменный ток наводит в экране значительную ЭДС. Если экран замкнут на землю с двух концов, по нему начинает протекать циркулирующий ток, иногда достигающий 70-90% от тока жилы. Эти токи вызывают дополнительные потери мощности и нагрев, что снижает пропускную способность кабеля на 30-50%. Правильный выбор схемы заземления (поперечное соединение) минимизирует эти эффекты.

Каков срок службы кабеля ПвВ 35 кВ и от чего он зависит?

Номинальный срок службы кабеля ПвВ, заявленный производителями, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации зависит от:

• Соблюдения режимов нагрузки (перегрузки сокращают срок службы).
• Качества монтажа, особенно муфт и заделок.
• Условий окружающей среды (агрессивность грунта, блуждающие токи, механические воздействия).
• Регулярности и качества проводимых диагностических мероприятий.

Деградация изоляции из сшитого полиэтилена происходит в основном под воздействием тепла, влаги и частичных разрядов.

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

Прокладка совместно с кабелями до 1 кВ допускается, но с соблюдением требований ПУЭ (п. 2.1.16, 2.3.86). Кабели на напряжение выше 1 кВ рекомендуется размещать в верхней части лотков или эстакад. Обязательно должны быть выполнены мероприятия по защите кабелей более низкого напряжения от наведенного напряжения и повреждения в случае аварии на кабеле 35 кВ. Часто для разделения используют несгораемые перегородки или прокладку в отдельных секциях.

Какой документ является основным для определения технических требований к кабелю ПвВ 35 кВ в РФ?

Основным национальным стандартом является ГОСТ 15150 (частично) и серия ТУ 16.К71-335-2004 и аналогичные. Однако для конкретных проектов часто используются более современные и жесткие технические условия (ТУ) производителей или стандарты МЭК (IEC 60840). При закупке необходимо четко указывать все требуемые параметры: класс напряжения (20/35 или 21/36), материал и сечение жилы, конструкцию металлического экрана, тип оболочки, требования к противопожарным свойствам.