Кабель ПвПу 35 кВ 500 мм

Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвПу 35 кВ 500 мм²: полный технический анализ

Кабель силовой марки ПвПу на напряжение 35 кВ с сечением жилы 500 мм² представляет собой высокотехнологичное изделие, предназначенное для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение частотой 50 Гц. Его применение обусловлено требованиями к высокой надежности, долговечности и пропускной способности в магистральных сетях, на промышленных предприятиях, в узлах подключения мощного оборудования и городской кабельной инфраструктуре.

Расшифровка маркировки и конструкция кабеля

Маркировка ПвПу расшифровывается согласно ГОСТ 31565-2012 (кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена) и техническим условиям производителей:

• П — изоляция из сшитого полиэтилена (Полиэтилен вулканизированный).
• в — наличие внутренней герметизации (водоблокирующие ленты или заполнители) в экране жилы для защиты от продольного распространения влаги.
• Пу — тип защитной оболочки. П — полиэтиленовая оболочка, у — усиленная (как правило, полиэтиленовая оболочка повышенной прочности, часто из полиэтилена среднего давления, ПЭСД).
• 35 кВ — номинальное напряжение 35 киловольт (междуфазное). Класс напряжения U₀/U (U_m): 20,5/35 (40,5) кВ, где U₀ = 20.5 кВ — напряжение между жилой и землей.
• 500 мм² — номинальное сечение токопроводящей жилы.

Детальное описание конструктивных элементов

1. Токопроводящая жила

Жила сечением 500 мм² выполняется из медной или алюминиевой проволоки, скрученной по правильной концентрической конструкции. Для меди это, как правило, класс 2 по ГОСТ 22483 (уплотненная). Жила может быть секторной или сегментной формы для оптимизации диаметра кабеля, но чаще при таком сечении и напряжении используется круглая форма. Медная жила обеспечивает более высокую проводимость, механическую прочность и стойкость к электрокоррозии, но алюминиевая применяется для снижения стоимости и веса кабеля.

2. Экранированная изоляция (ЭИЖТ — экран по изолированной жиле)

Это трехслойная система, наносимая экструзией на токопроводящую жилу:

• Внутренний полупроводящий экран (экран жилы). Выравнивает электрическое поле, устраняя микроскопические неровности поверхности жилы.
• Основная изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE). Полученный методом химической или радиационной сшивки, материал обладает высокой электрической прочностью, термостойкостью (допустимая температура длительной работы +90°C) и стойкостью к тепловым ударам.
• Наружный полупроводящий экран (экран по изоляции). Обычно выполнен в виде экструдированного слоя. В кабелях марки ПвПу этот экран часто имеет герметизирующий слой — водоблокирующие ленты или полимерный состав, препятствующий продольному перемещению влаги в случае повреждения оболочки.

3. Поясная изоляция и экран

Поверх скрученных изолированных жил (для трехжильных кабелей) накладывается поясная изоляция, которая может выполняться из полупроводящей бумаги или пленки. Далее следует металлический экран, который является ключевым элементом:

• Выполняется в виде медной ленты, наложенной продольно или спирально, или в виде медных проволок, наложенных поверх медной ленты (комбинированный экран). Для сечения 500 мм² чаще применяется комбинированный экран (лента + проволоки) для обеспечения высокой стойкости к токам короткого замыкания и низкого сопротивления.
• Металлический экран служит для замыкания емкостных токов, обеспечения симметрии электрического поля, а также в качестве заземляющего и нулевого проводника (при необходимости).

4. Заполнители и разделительный слой

Пространство между изолированными жилами и под оболочкой заполняется эластичными или жесткими заполнителями (например, из ПВХ, полиэтилена или полипропиленовых жгутов) для придания кабелю круглой формы и механической стабильности. Под оболочкой может находиться разделительный слой (например, битумированная бумага или полимерная лента) для защиты металлического экрана от контакта с оболочкой.

5. Наружная оболочка

Выполняется из полиэтилена повышенной прочности (ПЭСД или ПЭВП) черного цвета. Оболочка маркируется с указанием марки кабеля, сечения, напряжения, года изготовления и производителя. Полиэтиленовая оболочка обеспечивает отличную стойкость к влаге, агрессивным химическим средам, ультрафиолетовому излучению и механическим воздействиям.

Основные технические характеристики и параметры

Ниже приведены ключевые параметры для кабеля ПвПу 35 кВ 1х500 и 3х500 мм² с медными жилами.

Таблица 1. Электрические и механические характеристики

Параметр	Значение для 1х500 мм²	Значение для 3х500 мм²	Примечание
Наибольшее допустимое рабочее напряжение Um	40,5 кВ
Допустимая температура жилы при длительной работе	+90 °C
Максимальная температура при КЗ (длительность до 5 с)	+250 °C
Допустимая температура при перегрузке	+130 °C		Длительность до 8 ч, не более 100 дней в году
Минимальная температура прокладки (без предварительного подогрева)	-20 °C
Минимальный радиус изгиба при прокладке	20 x D	15 x D	D — наружный диаметр кабеля
Сопротивление изоляции, не менее	1000 МОм·км		При +20°C
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более (медь)	0,0361	0,0361	Согласно ГОСТ 22483
Индуктивное сопротивление, Ом/км	~0.15	~0.12 — 0.14	Зависит от конструкции и расстояния между жилами
Емкостное сопротивление, Ом·км	~0.002	~0.002 — 0.003

Таблица 2. Допустимые длительные токовые нагрузки (для кабеля 3х500 мм², проложенного в земле)

Условия прокладки	Токовая нагрузка, А	Уточняющие условия
В траншее (однокабельно)	~670 — 720 А	Глубина 0.7 м, температура грунта +15°C, удельное тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт
В воздухе (в помещении или на эстакаде)	~740 — 800 А	Температура воздуха +25°C, свободное расположение
В туннеле, канале	~620 — 680 А	С учетом взаимного нагрева нескольких кабелей

Примечание: Точные значения определяются по ПУЭ 7-го издания, гл. 1.3, с учетом всех поправочных коэффициентов (на температуру среды, количество работающих кабелей, удельное сопротивление грунта и т.д.).

Области применения и особенности монтажа

Кабель ПвПу 35 кВ 500 мм² применяется для создания ответственных силовых линий:

• Вводы и выводы с подстанций 35/6(10) кВ.
• Питание крупных промышленных потребителей (металлургия, химическая промышленность, нефтегазовые комплексы).
• Магистральные линии в городских кабельных сетях.
• Прокладка в сложных условиях: в агрессивных грунтах, в зонах с высокой коррозионной активностью, в местах с риском механических повреждений (благодаря прочной оболочке).
• Прокладка в туннелях, коллекторах, по эстакадам и в помещениях.

Особенности монтажа: Перед монтажом необходимо проверить целостность оболочки и изоляции (мегомметром на 5000 В). Прокладка при температуре ниже -15°C…-20°C требует предварительного подогрева кабеля. При прокладке в траншее необходима песчаная подушка и засыпка, а также защита кирпичом или сигнальной лентой. Обязательно правильное соединение и заземление металлических экранов с обоих концов кабеля для устранения наведенных напряжений и обеспечения селективности защиты.

Сравнение с аналогами и преимущества

Основным аналогом кабеля ПвПу является кабель с бумажно-масляной изоляцией (например, марки СЦл). Преимущества ПвПу 35 кВ:

• Высокая надежность и долговечность: Срок службы не менее 30-40 лет. Отсутствие миграции масла исключает риск загрязнения окружающей среды и пожарной опасности.
• Безопасность: Не распространяет горение при одиночной прокладке (категория ПвПунг(А)-HF имеет огнестойкость и пониженное дымо- газовыделение).
• Удобство монтажа и эксплуатации: Допускает прокладку на вертикальных и наклонных трассах без ограничения по перепаду высот (в отличие от маслонаполненных).
• Высокие токовые нагрузки: Благодаря допустимой температуре жилы +90°C.
• Устойчивость к внешним воздействиям: Полиэтиленовая оболочка стойка к влаге, УФ-излучению, химикатам.
• Простота монтажа муфт: Технология монтажа муфт и концевых заделок для СИП хорошо отработана.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. В чем ключевое отличие ПвПу от ПвП?

Буква «у» в маркировке ПвПу указывает на усиленную (толстостенную) полиэтиленовую оболочку. В марке ПвП оболочка стандартной толщины. Усиленная оболочка обеспечивает повышенную механическую защиту при прокладке в кабельных сооружениях (тоннелях, эстакадах) или в грунтах с повышенными механическими воздействиями.

2. Как правильно выбрать между медной и алюминиевой жилой для сечения 500 мм²?

Выбор зависит от технико-экономического расчета. Медь имеет меньшее электрическое сопротивление, что дает меньшие потери на нагрев при одинаковом токе, большую стойкость к механическим растягивающим усилиям и лучшую коррозионную стойкость. Алюминий легче и значительно дешевле. Для проектов с высокими постоянными нагрузками и требованиями к энергоэффективности чаще выбирают медь. Для линий с умеренной нагрузкой, где критична стоимость, может быть оправдан алюминий.

3. Каковы требования к заземлению экрана кабеля ПвПу 35 кВ?

Металлический экран должен быть надежно заземлен с обоих концов кабельной линии. Это необходимо для обеспечения безопасности персонала (снятие опасного потенциала), защиты кабеля от перенапряжений и обеспечения нормальной работы релейной защиты. При большой длине линии (обычно более 1-2 км) для снижения потерь в экране от циркулирующих токов может применяться одностороннее заземление или установка поперечных связей, но это требует детального расчета и специальных мер защиты.

4. Какой метод контроля состояния изоляции наиболее эффективен для кабелей 35 кВ?

Помимо стандартных измерений сопротивления изоляции мегомметром, для диагностики кабелей на 35 кВ применяются:

• Измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) на переменном напряжении 10-20 кВ.
• Частичный разряд (ЧР/PD) диагностика — наиболее информативный метод для выявления локальных дефектов в изоляции и муфтах.
• Испытание повышенным выпрямленным напряжением (по нормам ПТЭЭП).

Регулярный тепловизионный контроль соединений также является обязательным.

5. Каков расчетный срок службы кабеля ПвПу 35 кВ?

Производители гарантируют срок службы не менее 30 лет. Фактический ресурс при соблюдении условий эксплуатации (непревышение токовых нагрузок, отсутствие частых перегрузок и КЗ, правильный монтаж) может превышать 40-50 лет. Критическим фактором является качество монтажа соединительных и концевых муфт — до 70% отказов происходят по этой причине.

6. Можно ли прокладывать кабель ПвПу 35 кВ 500 мм² в воде?

Конструкция кабеля с полиэтиленовой оболочкой и герметизацией экрана (индекс «в») обеспечивает стойкость к влаге, но прямое длительное погружение в воду не является стандартным режимом эксплуатации. Для прокладки в водоемах, по дну рек или в условиях постоянного подтопления необходимо применять специальные исполнения кабеля — бронированные (например, ПвПубГ или зарубежные аналоги с алюминиевой или свинцовой герметизирующей оболочкой и броней), либо прокладывать его в защитных трубах (полиэтиленовых, ПНД).