Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвПс 1-х жильный на напряжение 35 кВ: полный технический анализ
Кабель марки ПвПс 1х жильный на напряжение 35 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE) с медной токопроводящей жилой, экранированный, с защитным покровом. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Его применение охватывает воздушные линии (в т.ч. с подвеской на тросах), кабельные эстакады, туннели, коллекторы, а также прокладку в земле (траншеях) при условии отсутствия растягивающих усилий и обеспечения защиты от механических повреждений.
Расшифровка маркировки и конструкция
Маркировка ПвПс расшифровывается согласно ГОСТ 31996-2012 и техническим условиям:
- П — изоляция из сшитого (полимеризованного) полиэтилена.
- в — наличие внутреннего экрана (экструдированного) поверх изоляции.
- П — наличие внешнего экрана (экструдированного) поверх изоляции.
- с — наличие защитного покрова (оболочки) в виде свинцовой или алюминиевой оболочки. В современных исполнениях чаще применяется гофрированная герметичная оболочка из алюминия или медного сплава (обозначается ПвПу).
- 1-х жильный — кабель имеет одну токопроводящую жилу.
- 35 кВ — номинальное напряжение 35 кВ (фазное/линейное: U0/U = 20,2/35 кВ).
- Битумная подушка или полимерная лента — для антикоррозионной защиты металла.
- Наружная оболочка из полиэтилена (ПЭ) или поливинилхлорида (ПВХ) — обеспечивает механическую и химическую стойкость. ПЭ (тип Шв) предпочтителен для прокладки в земле из-за высокой стойкости к влаге и агрессивным средам. ПВХ (тип Шп) применяется для открытой прокладки, обладает лучшей стойкостью к распространению горения.
- Вводы и выводы с подстанций 35/6(10) кВ.
- Питание крупных промышленных предприятий, насосных и компрессорных станций.
- Межсекционные связи и перемычки в распределительных сетях.
- Прокладка по мостам, эстакадам, в туннелях.
- Участки трасс с повышенными требованиями к коррозионной стойкости (для исполнения с алюминиевой оболочкой и оболочкой из ПЭ).
- ПвПу — с изоляцией XLPE и герметичной гофрированной оболочкой из алюминия или медного сплава. Легче, гибче, проще в монтаже.
- АПвПу — с алюминиевой жилой, что снижает стоимость при сохранении основных характеристик.
Детальное описание конструктивных элементов
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из медной проволоки. Для сечений от 50 мм² и выше, как правило, применяется уплотненная жила (многопроволочная, компактированная или секторной формы для оптимизации диаметра). Класс гибкости обычно 1 или 2 по ГОСТ 22483. Медь обеспечивает высокую электропроводность, стойкость к окислению и надежность контактных соединений.
2. Внутренний полупроводящий экран (экструдированный)
Наносится экструзией непосредственно на токопроводящую жилу. Представляет собой слой из полупроводящего сшитого полиэтилена или композиции на его основе. Его ключевая функция — выравнивание электрического поля, устранение микроскопических зазоров между жилой и изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов — основной причины старения и пробоя изоляции.
3. Изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE)
Основной диэлектрический барьер. Получается методом химической или радиационной сшивки молекул полиэтилена, что резко повышает его термостойкость (допустимая температура длительной эксплуатации +90°C) и стойкость к тепловым ударам (кратковременно до +250°C). Толщина изоляции нормирована и для 35 кВ составляет, как правило, от 9,0 до 10,5 мм в зависимости от сечения жилы и стандарта.
4. Внешний полупроводящий экран (экструдированный)
Аналогичен внутреннему, наносится поверх изоляции. Обеспечивает плавный переход электрического поля от диэлектрика к экрану. В современных кабелях часто выполняется в виде легко снимаемого слоя (stripable), что облегчает монтаж муфт.
5. Экран (металлический)
Выполняет несколько критически важных функций: замыкание токов утечки и емкостных токов, защита от внешних электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля вокруг жилы, а также выполнение роли заземляющего проводника при коротких замыканиях. В кабеле ПвПс традиционно используется свинцовая оболочка. Однако в современных аналогах (чаще маркируемых как ПвПу) применяется гофрированная продольно- или спирально-сварная оболочка из алюминия или медного сплава, которая легче и технологичнее.
6. Защитный покров (оболочка)
Защищает металлический экран от коррозии и механических повреждений. Обычно состоит из двух слоев:
Основные технические и электрические характеристики
Таблица 1. Номинальные токовые нагрузки для кабеля ПвПс 1х жильный 35 кВ при прокладке в земле (траншее)
| Номинальное сечение жилы, мм² | Допустимый длительный ток, А (при температуре земли +25°C, глубине заложения 0.7 м) | Примерный наружный диаметр, мм | Примерная масса 1 км кабеля, кг |
|---|---|---|---|
| 50 | 215 | 55-60 | 3500-4000 |
| 95 | 300 | 60-65 | 4500-5000 |
| 150 | 370 | 65-70 | 5500-6200 |
| 240 | 465 | 75-80 | 7500-8500 |
| 400 | 610 | 85-95 | 11000-12500 |
Примечание: Точные значения определяются по ПУЭ 7-го издания, глава 1.3, с учетом поправочных коэффициентов на температуру земли, количество работающих кабелей в траншее и т.д.
Таблица 2. Электрические характеристики
| Параметр | Значение / Требование |
|---|---|
| Испытательное переменное напряжение промышленной частоты, 10 мин. | 65 кВ |
| Импульсное испытательное напряжение (грозоимпульс 1,2/50 мкс) | 170 кВ |
| Допустимая температура жилы при длительной эксплуатации | +90°C |
| Допустимая температура жилы при коротком замыкании (до 4 сек) | +250°C |
| Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева | -20°C |
| Сопротивление изоляции при +20°C, не менее | 1000 МОм·км |
| Емкость на 1 км длины | ~0,2-0,4 мкФ/км (зависит от сечения) |
Области применения и особенности прокладки
Кабель ПвПс 1х35 кВ применяется в сетях среднего напряжения, где требуется высокая надежность и передача значительных мощностей. Основные сферы:
Особенности прокладки: При прокладке в земле обязательна песчаная подушка и засыпка, защита кирпичом или плитами от механических повреждений. Радиус изгиба при прокладке составляет не менее 15-20 наружных диаметров кабеля. Для однофазных кабелей в трехфазных сетях крайне важно соблюдать треугольное или плоскостное расположение с перевязкой, а также правильное выполнение транспозиции и перекрестного соединения экранов на концах линии для снижения потерь в оболочках и обеспечения симметрии системы.
Сравнение с аналогами и современные тенденции
Классический кабель ПвПс (со свинцовой оболочкой) постепенно вытесняется более современными модификациями:
Преимущество кабелей с изоляцией XLPE перед старыми типами с бумажно-масляной изоляцией (например, СБ) очевидно: более высокая допустимая температура, отсутствие риска течи масла, меньший вес, возможность прокладки на вертикальных участках, большая длина строительных отрезков.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается кабель ПвПс от ПвПу?
Основное отличие — в конструкции металлического экрана. ПвПс имеет сплошную свинцовую оболочку. ПвПу имеет гофрированную оболочку из алюминия или медного сплава (указано в маркировке: «у» — усиленная защитная оболочка). Кабель ПвПу легче, гибче, обладает лучшей стойкостью к вибрациям и часто имеет улучшенные барьерные свойства против влаги.
Как правильно выбрать сечение жилы для проекта?
Выбор сечения осуществляется по двум основным критериям: по допустимому длительному току нагрузки (с учетом условий прокладки и поправочных коэффициентов) и по проверке на термическую стойкость к токам короткого замыкания. Для проектов 35 кВ обязателен также расчет по потерям напряжения и экономической плотности тока.
Каковы требования к монтажу концевых и соединительных муфт на кабель ПвПс 35 кВ?
Монтаж должен выполняться квалифицированным персоналом с использованием специального инструмента для разделки. Обязательна полная очистка от полупроводящих слоев, наложение геометрически точных изоляционных и экранирующих элементов. Критически важна герметизация узла для предотвращения проникновения влаги. Для кабеля со свинцовой оболочкой требуется специальная пайка заземляющих проводников.
Какой срок службы у данного кабеля?
Номинальный срок службы кабеля ПвПс 35 кВ, при соблюдении условий эксплуатации, транспортировки, монтажа и хранения, составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс может быть значительно больше и определяется в первую очередь качеством монтажа муфт и отсутствием внешних механических повреждений.
Нужно ли использовать устройства для перекрестного соединения экранов (cross-bonding) при прокладке трех одножильных кабелей?
При прокладке в земле или в длинных туннелях на мощность свыше нескольких мегаватт — да, обязательно. Это позволяет разорвать электрическую цепь для токов, наводимых в экранах (оболочках) от основного магнитного поля, и снизить потери, нагрев оболочек и падение напряжения. Для коротких участков (менее 200-300 м) может применяться одноточечное или двухточечное заземление экранов.
Какой документ является основным для заказа и приемки кабеля?
Основным документом является ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ». Для напряжений 6 кВ и выше кабели производятся по Техническим Условиям (ТУ), которые разрабатываются в соответствии с этим ГОСТ и международным стандартом МЭК 60502-2. Приемка осуществляется по протоколам испытаний, предоставляемым заводом-изготовителем, которые включают данные об испытаниях изоляции высоким напряжением, измерении емкости и сопротивления изоляции.
Комментарии