Кабель ПвБПу 35 кВ

Кабель ПвБПу 35 кВ: конструкция, технические характеристики и область применения

Кабель ПвБПу 35 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Аббревиатура расшифровывается следующим образом: П – изоляция из полиэтилена, в – вулканизированного (сшитого), Б – броня из стальных оцинкованных лент, П – наружная оболочка из полиэтилена, у – индекс, обозначающий, что кабель предназначен для прокладки в грунте (универсальный, но с усиленной защитой). Данный тип кабеля является современной и высоконадежной альтернативой маслонаполненным и кабелям с бумажной пропитанной изоляцией.

Конструкция кабеля ПвБПу 35 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая механическую прочность, электрическую изоляцию и защиту от внешних воздействий.

Токопроводящая жила: Выполняется из медной или алюминиевой проволоки, круглой или секторной (сегментной) формы. Секторная форма позволяет оптимизировать использование пространства, уменьшая общий диаметр и вес кабеля. Жила может быть однопроволочной (монолитной) для малых сечений или многопроволочной для обеспечения гибкости.
Экран по жиле (внутренний полупроводящий слой): Наносится поверх токопроводящей жилы методом экструзии. Выполнен из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его основная функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – основной причины старения изоляции.
Изоляция: Основной изоляционный слой из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивания (вулканизации) молекул полиэтилена под высоким давлением и температурой придает материалу исключительные свойства: высокую электрическую прочность, стойкость к термическим перегрузкам (допустимая температура длительной работы +90°C, аварийной перегрузки +130°C, короткого замыкания +250°C), низкие диэлектрические потери и стойкость к влаге.
Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой): Также выполнен из полупроводящего сшитого полиэтилена. Вместе с экраном по жиле формирует цилиндрический конденсатор, равномерно распределяющий электрическое поле радиально и ограничивающий его строго внутри изоляционного слоя.
Поясная изоляция: В трехжильных кабелях поверх скрученных экранированных жил может накладываться поясная изоляция из полупроводящей ленты или экструдированного полиэтилена для симметризации электрического поля.
Металлический экран (заземляющий): Выполняется в виде медной ленты, гофрированной медной ленты или оплетки из медных проволок. Он выполняет несколько ключевых функций: является нулевой точкой для протекания емкостных токов, обеспечивает путь для тока короткого замыкания на землю, защищает от электромагнитных помех и механически защищает изоляцию.
Броня: Выполнена из двух стальных оцинкованных лент, наложенных с перекрытием. Основное назначение – защита кабеля от механических повреждений (натяжение, удары, давление грунта, грызуны) при прокладке в земле.
Наружная оболочка: Изготавливается из полиэтилена (обозначение «П» в маркировке) или поливинилхлоридного пластиката (в марке ПвБШв). Полиэтиленовая оболочка обладает высокой стойкостью к влаге, агрессивным химическим средам (кислоты, щелочи, соли) и коррозии, что делает кабель пригодным для прокладки в грунтах с высокой коррозионной активностью.

Основные технические характеристики и параметры

Технические характеристики кабеля ПвБПу 35 кВ регламентируются ГОСТ 18410-73, ТУ 16.К71-310-2001 и международным стандартом МЭК 60502-2. Ниже приведены ключевые параметры.

Таблица 1. Номинальные сечения токопроводящих жил

Кабель выпускается как в одножильном, так и в трехжильном исполнении. Наиболее распространены трехжильные кабели.

Медь: от 50 до 800 мм² (иногда до 1200 мм²)
Алюминий: от 70 до 800 мм² (иногда до 1200 мм²)

Таблица 2. Электрические параметры (для трехжильного кабеля)

Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 20,6 / 35 кВ (40,5 кВ)
Максимальная рабочая температура жилы: +90°C
Допустимая температура при перегрузке: +130°C (не более 100 часов в год)

Допустимая температура при КЗ: +250°C (не более 5 секунд)

Минимальная температура прокладки (без предварительного подогрева): -20°C
Минимальный радиус изгиба при прокладке: 20 x D (наружного диаметра кабеля) для одножильных; 15 x D для многожильных.
Сопротивление изоляции: Не менее 1000 МОм·км при +20°C.
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 65 кВ (для новых кабелей после прокладки – 52 кВ), продолжительность 10 минут.
Импульсное испытательное напряжение: 170 кВ.

Таблица 3. Допустимые длительные токовые нагрузки (пример для трехжильного кабеля в земле, +90°C, температура земли +25°C, глубина прокладки 0.7 м, тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт)

Сечение 3х70 мм² (Al) – 170 А
Сечение 3х120 мм² (Al) – 225 А
Сечение 3х150 мм² (Cu) – 310 А
Сечение 3х240 мм² (Cu) – 410 А
Сечение 3х400 мм² (Cu) – 580 А

Примечание: Точные значения зависят от конкретных условий прокладки и должны рассчитываться по методике, указанной в ПУЭ 7-го издания.

Область применения и особенности прокладки

Кабель ПвБПу 35 кВ предназначен для прокладки в земле (траншеях) с низкой, нормальной и высокой коррозионной активностью, в том числе в болотистой местности, в грунтах с блуждающими токами. Благодаря броне и полиэтиленовой оболочке он устойчив к растягивающим усилиям, что позволяет использовать его для прокладки через водные преграды (реки, каналы) при условии дополнительной защиты от механических повреждений. Также допускается прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах и по эстакадам, за исключением вертикальных участков без дополнительного крепления, так как полиэтиленовая оболочка обладает скользкой поверхностью.

При прокладке в земле необходимо соблюдать следующие требования:

Глубина прокладки от планировочной отметки – не менее 0,7 м для линий до 35 кВ.
Дно траншеи должно быть выровнено и очищено от твердых включений. Рекомендуется подсыпка из мелкого грунта или песка толщиной 100 мм.
После укладки кабель засыпается мягким грунтом без камней на 200 мм, затем укладывается сигнальная лента или защитная плита.
Радиус изгиба кабеля при укладке не должен превышать 15-20 его наружных диаметров.
При пересечении с инженерными коммуникациями и дорогами кабель должен быть защищен футлярами (трубами) из несгораемых материалов.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества кабеля ПвБПу 35 кВ:

Высокая надежность и долгий срок службы: Более 30 лет при соблюдении условий эксплуатации.
Высокая пропускная способность: Допустимая температура жилы +90°C против +70°C у кабелей с бумажной изоляцией, что позволяет передавать большую мощность при том же сечении.
Устойчивость к влаге: Отсутствие гигроскопичных материалов в конструкции исключает необходимость поддержания постоянного давления масла или пропитки.
Простота монтажа и эксплуатации: Отсутствие ограничений по перепаду высот, меньший вес и радиус изгиба по сравнению с маслонаполненными кабелями.
Высокая стойкость к коротким замыканиям.
Экологическая безопасность: Отсутствие масла, возможность вторичной переработки материалов.

Недостатки:

Чувствительность к точечным механическим повреждениям изоляции при монтаже: Требуется аккуратность при раскатке и затяжке.
Склонность полиэтилена к дендритному старению (трекингу): Современные материалы содержат специальные добавки, минимизирующие этот эффект.
Более высокая стоимость по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией на низкие напряжения, но сравнимая или ниже стоимости маслонаполненных кабелей на 35 кВ.

Маркировка, сертификация и выбор

Кабель должен иметь четкую маркировку на наружной оболочке через каждые 0,5-1 метр с указанием завода-изготовителя, года выпуска, марки кабеля, сечения, напряжения и длины. Обязательным является наличие сертификата соответствия требованиям Технического регламента Таможенного союза (ТР ТС 004/2011, ТР ТС 020/2011) и протоколов испытаний. При выборе кабеля ПвБПу 35 кВ необходимо учитывать:

Условия прокладки (в земле, в воде, в агрессивной среде).
Требуемую пропускную способность (расчетный ток нагрузки).
Условия короткого замыкания (требуемое термическое сопротивление).
Наличие блуждающих токов (может потребоваться кабель с усиленной защитой оболочки).
Экономическую целесообразность (медь/алюминий).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие ПвБПу от ПвБШв?

Основное отличие – в материале наружной оболочки. У ПвБПу оболочка из полиэтилена (П), у ПвБШв – из поливинилхлоридного пластиката (Шв). Полиэтилен более стоек к влаге и химикатам, но менее устойчив к ультрафиолету. ПвБШв чаще применяется для прокладки в кабельных сооружениях, а ПвБПу – преимущественно в грунте, в том числе агрессивном.

Можно ли прокладывать кабель ПвБПу 35 кВ по воздуху (по опорам)?

Прямая прокладка по воздуху на открытом солнце не рекомендуется из-за низкой стойкости полиэтиленовой оболочки к ультрафиолетовому излучению. Для воздушных линий следует применять кабели с оболочкой из светостабилизированного полиэтилена (часто в маркировке добавляется «С») или ПВХ, либо прокладывать его в защитных трубах (гофрах).

Какой срок службы у этого кабеля?

Номинальный срок службы кабеля ПвБПу 35 кВ, заявленный производителями и нормируемый стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать 40-50 лет при соблюдении условий прокладки, монтажа и эксплуатационных нагрузок.

Как правильно выполнить монтаж концевых муфт на кабель с СПЭ-изоляцией?

Монтаж концевых муфт (КНС/КНБ) является критически важной операцией. Необходимо строго следовать инструкции производителя муфт. Ключевые этапы: точная разделка кабеля с удалением полупроводящих слоев (часто методом шлифовки), обеспечение абсолютной чистоты поверхности изоляции, правильное наложение геометрических и изолирующих компонентов, герметизация. Работы должны выполняться квалифицированным персоналом с использованием специального инструмента.

Что означает цифра «35» в маркировке и какому испытательному напряжению это соответствует?

Цифра «35» означает номинальное междуфазное напряжение сети, в которой может работать кабель, в киловольтах. Соответствующее фазное напряжение U₀ составляет 20,6 кВ. Для новых кабелей на заводе проводятся приемо-сдаточные испытания переменным напряжением 65 кВ в течение 10 минут. После монтажа на объекте кабельная линия испытывается напряжением 52 кВ в течение 10 минут.

Как рассчитать ток короткого замыкания, который выдержит кабель?

Термическая стойкость к току короткого замыкания определяется по формуле: S = I

√t / k, где S – минимальное сечение жилы (мм²), I – ток КЗ (кА), t – время действия защиты (с), k – коэффициент, зависящий от материала жилы (для меди ~141, для алюминия ~93 при конечной температуре +250°C). Данные о допустимых токах КЗ также приводятся в технических каталогах производителя.

Заключение

Кабель ПвБПу 35 кВ является современным, технологичным и надежным решением для создания кабельных линий электропередачи среднего класса напряжения. Его конструкция, основанная на изоляции из сшитого полиэтилена, обеспечивает высокие электрические и механические характеристики, длительный срок службы и простоту эксплуатации. Правильный выбор сечения, соблюдение норм прокладки и монтажа, а также квалифицированное проведение соединительных и концевых работ являются залогом безаварийной работы линии на протяжении десятилетий. При проектировании новых и реконструкции существующих сетей 35 кВ кабель ПвБПу следует рассматривать как один из основных вариантов.