Кабель ПвКПу 3-х жильный 35 кВ: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена марки ПвКПу на напряжение 35 кВ представляет собой современное высокотехнологичное решение для передачи и распределения электрической энергии в трехфазных сетях переменного тока частотой 50 Гц. Данный тип кабеля предназначен для стационарной прокладки в земле (в траншеях), кабельных каналах, туннелях, шахтах, коллекторах, в том числе в условиях повышенной влажности, при наличии блуждающих токов и в местах с повышенной коррозионной активностью грунтов. Расшифровка маркировки: П – изоляция из сшитого полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, К – броня из круглых стальных оцинкованных проволок, Пу – усиленная наружная оболочка из полиэтилена.
Конструкция кабеля ПвКПу 3х35 кВ
Конструкция кабеля является многослойной и включает в себя несколько ключевых элементов, каждый из которых выполняет строго определенную функцию.
- Токопроводящая жила. Изготавливается из медной проволоки (материал — М), соответствует 1 или 2 классу по ГОСТ 22483. Для сечения 35 мм² жила, как правило, имеет круглую форму и может быть как однопроволочной (секторной или круглой для больших сечений), так и многопроволочной. Медь обеспечивает высокую электропроводность, механическую прочность и стойкость к повторным изгибам.
- Экран по жиле (полупроводящей экран). Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена. Выравнивает распределение электрического поля вокруг жилы, предотвращая локальные перенапряжения в изоляции.
- Изоляция. Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Толщина изоляции нормируется стандартами (например, ГОСТ 15125 или ТУ 16-705.500-2006) и для напряжения 35 кВ составляет несколько миллиметров. Сшивание молекул полиэтилена (химическое или радиационное) придает материалу повышенные температурные характеристики: длительно допустимая температура жилы увеличивается до +90°C, стойкость к тепловым ударам и механическим нагрузкам.
- Экран по изоляции (полупроводящей). Наносится поверх изоляции. Вместе с экраном по жиле формирует цилиндрический конденсатор, ограничивая электрическое поле внутри изоляции. Обычно выполняется в виде экструдированного слоя.
- Поясная изоляция. Выполняется из медных или медных луженых проволок (реже — лент), наложенных поверх экрана по изоляции каждой жилы. Служит для замыкания токов утечки и токов короткого замыкания. В трехжильных кабелях экраны каждой жилы часто соединяются между собой и заземляются.
- Заполнение. Пространство между экранированными жилами заполняется эластичным материалом (например, ПВХ-пластикатом или резиной) для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.
- Разделительный слой (подброневой). Изготавливается из битумированной бумаги, крепированной бумаги, ПЭТ-ленты или аналогичных материалов. Защищает внутренние элементы кабеля от повреждения броней и обеспечивает легкое снятие бронепокрова при монтаже.
- Броня. Выполняется из оцинкованных стальных проволок круглого сечения (индекс «К» в маркировке). Обеспечивает механическую защиту от растягивающих усилий, ударов, грызунов. Оцинковка предотвращает коррозию.
- Наружная оболочка (Пу). Выполняется из полиэтилена (индекс «пу» означает «усиленная оболочка из полиэтилена»). Обладает высокой стойкостью к влаге, агрессивным химическим средам (кислоты, щелочи, соли), грибкам и бактериям. Цвет оболочки, как правило, черный.
- Точные значения зависят от конкретной конструкции и условий прокладки, указываются в технической документации.
- Вводы и выводы мощности на подстанциях и распределительных пунктах.
- Питание крупных промышленных предприятий, рудников, нефтедобывающих платформ.
- Соединение распределительных устройств разных напряжений.
- Прокладка в сложных грунтовых условиях: в заболоченной местности, в грунтах с высокой коррозионной активностью, с присутствием блуждающих токов.
- Прокладка в кабельных сооружениях (коллекторах, туннелях), где требуется повышенная стойкость оболочки к влаге и механическим воздействиям.
- Преимущества:
- Более высокая допустимая температура эксплуатации (+90°C против +70°C для кабелей с бумажной изоляцией, пропитанной вязким составом).
- Меньший вес и наружный диаметр при аналогичных параметрах, что упрощает транспортировку и монтаж.
- Высокая стойкость к влаге. Даже при повреждении оболочки сшитый полиэтилен не впитывает воду, что ограничивает распространение повреждения.
- Отсутствие необходимости в сложных концевых муфтах с системой подпитки маслом или массы. Монтаж концевых и соединительных муфт проще и быстрее.
- Большая допустимая длина участка без ограничений по перепаду уровней (нет течения пропиточного состава).
- Высокая стойкость оболочки из полиэтилена к агрессивным средам.
- Недостатки:
- Более высокая чувствительность к частичным разрядам при наличии дефектов в изоляции или монтаже.
- Требовательность к качеству монтажа муфт: необходима идеальная зачистка и обезжиривание, соблюдение геометрии.
- Относительно высокая стоимость по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией (ААШв).
- Необходимость использования специального инструмента для разделки и монтажа.
- Для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE) испытательное напряжение составляет 84 кВ постоянного тока.
- Длительность приложения полного испытательного напряжения — 15 минут.
- Перед испытанием измеряется сопротивление изоляции мегаомметром на 2500 В.
- Также проверяется целостность и фазировка жил, правильность подключения и заземления экранов.
Основные технические характеристики и параметры
Параметры кабеля ПвКПу 3х35 35 кВ регламентируются техническими условиями завода-изготовителя, разработанными на основе ГОСТ Р 53769-2010 (кабели на напряжение 30 и 35 кВ).
Электрические характеристики
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U, кВ | 20,6/35 |
| Максимальное рабочее напряжение Umax, кВ | 40,5 |
| Частота, Гц | 50 |
| Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц, кВ (продолжительность 10 мин.) | 65 |
| Испытательное постоянное напряжение (для приемо-сдаточных испытаний), кВ | 84 |
| Допустимый длительный ток нагрузки (при прокладке в земле +25°С, глубине 0.7м, удельном тепловом сопротивлении грунта 1.0 К·м/Вт), А | ~180-220* |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более | 0.524 |
| Емкость жилы относительно экрана, мкФ/км | ~0.2-0.3* |
Механические и климатические характеристики
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Длительно допустимая температура нагрева жилы | +90°C |
| Максимальная температура жилы при КЗ (продолжительность до 4 сек) | +250°C |
| Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева | -15°C |
| Минимальная температура эксплуатации | -50°C |
| Допустимый радиус изгиба при прокладке | Не менее 15-20 наружных диаметров кабеля |
| Стойкость к удару при -15°C | Соответствует нормам ГОСТ |
| Герметичность | Оболочка выдерживает испытание на водонепроницаемость |
Область применения и особенности прокладки
Кабель ПвКПу 3х35 35 кВ применяется для создания кабельных линий электропередачи (КЛ) в сетях 35 кВ. Основные сферы использования:
Особенности прокладки в земле: Кабель укладывается на подготовленную песчаную подушку толщиной не менее 100 мм. Глубина траншеи обычно 0.7-1.0 м. При пересечении с коммуникациями или дорогами кабель защищается плитами или трубами. Сверху засыпается слоем мягкого грунта или песка без камней толщиной 200 мм, затем укладывается сигнальная лента и производится полная засыпка. Обязательно составление исполнительных чертежей трассы.
Преимущества и недостатки кабеля ПвКПу по сравнению с аналогами (например, ААШв, АПвБ)
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие ПвКПу от ПвБбШп?
Основное отличие — в типе брони и материале наружной оболочки. У ПвКПу броня из круглых проволок (К), что обеспечивает повышенную стойкость к растяжению. У ПвБбШп броня из двух стальных оцинкованных лент (Бб), которая лучше защищает от механических повреждений (ударов, сдавливания) но хуже на растяжение. Также у ПвКПу оболочка из полиэтилена (Пу), а у ПвБбШп — из полиэтилена или ПВХ-пластиката Шв (шланг защитный) с подушкой под броней. ПвКПу чаще применяется для прокладки в грунтах с риском растягивающих нагрузок.
Какой срок службы у кабеля ПвКПу 35 кВ?
Номинальный срок службы, заявленный производителями, составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс зависит от условий эксплуатации: корректности монтажа, качества заземления экранов, отсутствия перегрузок, агрессивности среды. Регулярный мониторинг состояния (диагностика частичных разрядов, измерение tg δ) позволяет прогнозировать и продлевать срок службы.
Как правильно выбрать сечение жилы 35 мм²? Не является ли оно малым для напряжения 35 кВ?
Сечение жилы выбирается исключительно по току нагрузки, а не по напряжению. Сечение 35 мм² является стандартным для данного класса напряжения и рассчитано на токи нагрузки порядка 180-220 А (в земле). Этого достаточно для питания многих распределительных пунктов, трансформаторных подстанций средней мощности или отдельных крупных электродвигателей. Для больших мощностей выбираются сечения 50, 70, 95, 120 мм² и более. Расчет сечения проводится согласно ПУЭ гл. 1.3.
Обязательно ли заземлять экраны (поясную изоляцию) жил кабеля ПвКПу?
Да, это обязательное требование ПУЭ и условие безопасной эксплуатации. Экраны должны быть заземлены с обеих сторон кабельной линии. Это необходимо для обеспечения потенциала земли на экране, устранения опасности поражения персонала, отвода токов утечки и обеспечения нормальной работы релейной защиты. Существуют различные схемы заземления: двустороннее, одностороннее, поперечное соединение экранов с установкой устройств для ограничения индуцированных токов. Выбор схемы зависит от длины линии и требований к надежности.
Какие муфты применяются для монтажа кабеля ПвКПу 35 кВ?
Для монтажа применяются термоусаживаемые или холодноусаживаемые (на основе EPDM-резины) муфты на напряжение 35 кВ. Концевые муфты (КНТ, STK) предназначены для вывода кабеля на открытые шины распределительного устройства. Соединительные муфты (СТ, SST) используются для сращивания строительных длин кабеля. Переходные муфты применяются для соединения кабелей с разным типом изоляции (например, XLPE-маслонаполненный). Все работы должны выполняться квалифицированным персоналом с соблюдением технологических карт.
Как производится приемо-сдаточные испытания кабельной линии после монтажа?
Согласно ПУЭ и СО 153-34.20.507-2003, кабельные линии 35 кВ после монтажа испытываются повышенным выпрямленным напряжением.
Заключение
Кабель ПвКПу 3х35 35 кВ является надежным и современным решением для построения кабельных линий среднего напряжения в условиях, требующих повышенной механической прочности на растяжение и высокой коррозионной стойкости. Его конструкция, основанная на изоляции из сшитого полиэтилена и защите из стальных оцинкованных проволок в полиэтиленовой оболочке, обеспечивает длительный срок службы, высокую пропускную способность и возможность прокладки в сложных грунтовых условиях. Успешная эксплуатация такого кабеля напрямую зависит от правильности выбора, качества монтажа, включая установку муфт и заземление экранов, а также от проведения регулярных испытаний и диагностики в соответствии с действующими нормативами.