Кабели силовые 10 кВ сечение 35 мм с пластмассовой изоляцией

Кабели силовые на напряжение 10 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена сечением 35 мм²: конструкция, применение и технические характеристики

Силовые кабели на напряжение 10 кВ с сечением токопроводящей жилы 35 мм² и пластмассовой изоляцией представляют собой ключевой элемент современных распределительных сетей среднего напряжения. Под термином «пластмассовая изоляция» в данном классе напряжения практически всегда подразумевается изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE), которая полностью вытеснила бумажно-масляную изоляцию благодаря совокупности эксплуатационных и монтажных преимуществ. Данный тип кабелей предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 6/10 кВ частотой 50 Гц.

Конструкция кабеля 10 кВ 35 мм²

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Стандартное исполнение соответствует ГОСТ 31996-2012 или международным стандартам IEC 60502-2.

• Токопроводящая жила: Номинальное сечение 35 мм². Жила выполняется из медной или алюминиевой проволоки, соответствующей классу 1 или 2 по гибкости. Для сечения 35 мм² жила может быть как однопроволочной (монолитной), так и многопроволочной. Медь обеспечивает более высокую проводимость и стойкость к электрокоррозии, алюминий — меньшую стоимость и массу.
• Экран по жиле (полупроводящей слой): Поверх жилы накладывается экструдированный полупроводящей слой из сшитого полиэтилена. Его назначение — выравнивание электрического поля и предотвращение микроразрядов на границе между жилой и основной изоляцией.
• Изоляция: Основной изолирующий слой из сшитого полиэтилена (XLPE). Номинальная толщина изоляции для кабеля на 10 кВ составляет 4,5 мм (для уровня напряжения 8,7/15 кВ). Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу повышенную термостойкость (до 90°C в длительном режиме) и стойкость к тепловым ударам.
• Экран по изоляции (полупроводящей слой): Поверх основной изоляции накладывается второй экструдированный полупроводящей слой. Он выполняет ту же функцию выравнивания поля, что и внутренний экран.
• Поясная изоляция: В кабелях на 6-10 кВ часто применяется поясная изоляция в виде обмотки из полупроводящей ленты поверх экрана по изоляции для улучшения цилиндричности экрана.
• Металлический экран: Обязательный элемент кабелей на напряжение 6 кВ и выше. Выполняется в виде медной или алюминиевой ленты, гофрированной медной ленты, либо в виде оплетки из медных проволок. Сечение медного экрана нормируется и для 35 мм² обычно составляет 16 или 25 мм². Назначение: защита от внешних электромагнитных помех, замыкание токов утечки и, главное, обеспечение пути для тока короткого замыкания.
• Заполнитель и оболочка: Пространство между экранированными жилами (в трехжильных кабелях) заполняется невулканизированной резиновой смесью или ПВХ-пластикатом для придания кабелю круглой формы. Внешняя оболочка выполняется из поливинилхлорида (ПВХ), полиэтилена (PE) или безгалогенных композиций (LSZH). Толщина оболочки нормируется. Она обеспечивает механическую защиту и стойкость к внешним воздействиям (влаге, химикатам, УФ-излучению).

Основные технические параметры и характеристики

Эксплуатационные параметры кабеля определяются его конструкцией и материалами. Ниже приведены ключевые характеристики для кабеля 10 кВ 35 мм² с изоляцией XLPE.

Таблица 1. Электрические и нагрузочные характеристики (на примере трехжильного кабеля с алюминиевыми жилами)

Параметр	Значение	Условия
Номинальное напряжение U0/U (Um), кВ	6/10 (12)	Между жилой и землей / между жилами
Допустимый длительный ток нагрузки, А	~160 — 180 А	Для прокладки в земле (1 кабель в траншее, глубина 0,7 м, tгрунта=25°C, Rз=1.2 К*м/Вт)
Допустимый ток короткого замыкания (1 сек), кА	~6.5 кА (Al) / ~10.5 кА (Cu)	Расчетное значение, зависит от начальной и конечной температуры
Емкость, мкФ/км	~0.3 — 0.4	На 1 км длины
Индуктивное сопротивление, Ом/км	~0.1 — 0.15	На 1 км длины
Сопротивление жилы постоянному току при 20°C, Ом/км	0.868 (Al) / 0.524 (Cu)	Максимальное значение по ГОСТ
Испытательное переменное напряжение, кВ	18 (U0+12) или 22 (2U0+4)	Продолжительность 5 мин. после прокладки
Испытательное постоянное напряжение, кВ	36	Альтернатива переменному, продолжительность 15 мин.

Таблица 2. Механические и климатические характеристики

Параметр	Значение / Описание
Минимальный радиус изгиба при монтаже	15 x D (наружного диаметра кабеля) для одножильных; 12 x D для многожильных
Диапазон рабочих температур	От -50°C до +50°C (для монтажа без предварительного подогрева обычно до -20°C)
Допустимая температура жилы	Длительно: +90°C; Кратковременно при КЗ: +250°C (для XLPE)
Стойкость к распространению горения	Кабели производятся в исполнении с пониженной горючестью (О1) и нераспространением горения при одиночной (П1) и групповой (П2) прокладке.
Водостойкость	Обязательное требование. Кабели с пластмассовой изоляцией на 6-10 кВ являются водонепроницаемыми по всей длине.

Области применения и способы прокладки

Кабели 10 кВ 35 мм² находят широкое применение в качестве фидеров в распределительных сетях 10 кВ:

• Питание трансформаторных подстанций 10/0.4 кВ в городской и промышленной застройке.
• Прокладка в кабельных коллекторах, туннелях и по эстакадам для энергоснабжения промышленных предприятий.
• Подземная прокладка в траншеях для создания распределительных линий в жилых микрорайонах.
• Вводы в здания и сооружения (ГРЩ, ЦРП).
• Прокладка по стенам и конструкциям внутри производственных помещений (при условии защиты от механических повреждений).

Выбор способа прокладки напрямую влияет на допустимый длительный ток нагрузки. Наибольшая пропускная способность достигается при прокладке в воздухе (на открытом воздухе или в вентилируемых помещениях), наименьшая — при групповой прокладке в трубах или лотках. Прокладка в земле требует обязательной подготовки песчаной подушки и защитной обсыпки, а также укладки сигнальной ленты.

Особенности монтажа и оконцевания

Монтаж кабелей 10 кВ требует специальной подготовки и инструмента. Ключевые этапы:

• Раскатка: Запрещается сбрасывать барабаны с кабелем. Раскатка производится с применением кабельных роликов для минимизации механических напряжений и трения.
• Изгиб: Строгое соблюдение минимального радиуса изгиба (см. Таблицу 2) для предотвращения повреждения изоляции и экранов.
• Оконцевание: Требует установки кабельных концевой заделки (КНС) или муфты. Процесс включает послойное зачистку изоляции, монтаж полупроводящих и изолирующих элементов, установку заземляющего хвостовика на экран и герметизацию. Для кабелей 10 кВ применяются термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты.
• Заземление: Металлические экраны всех трех жил в конце и начале линии должны быть надежно соединены между собой и заземлены. Это критически важно для безопасности и нормальной работы релейной защиты.
• Испытания: После прокладки и монтажа муфт кабельная линия подвергается высоковольтным испытаниям повышенным постоянным или переменным напряжением (см. Таблицу 1) для проверки целостности изоляции.

Преимущества и недостатки по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией

Преимущества кабелей с изоляцией XLPE:

• Более высокая допустимая температура жилы (90°C против 70°C для бумажно-масляных).
• Отсутствие необходимости в сложных системах подпитки маслом и ограничений по перепаду высот.
• Меньший вес и наружный диаметр при аналогичных параметрах.
• Простота монтажа и обслуживания, меньшая трудоемкость установки муфт.
• Высокая стойкость к увлажнению и механическим повреждениям.
• Более высокие токи КЗ благодаря высокой термостойкости XLPE.

Недостатки:

• Чувствительность к точечным повреждениям (уколам) при монтаже.
• Более высокая требовательность к качеству изготовления и монтажа концевых заделок.
• Возможность развития водных триингов (древовидных разрядов) при наличии дефектов и влаги.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кабель АПвПу 35 кв. мм от кабеля АПвЭг 35 кв. мм?

Это различия в конструкции внешних защитных покровов по ГОСТ 31996-2012:
АПвПу – кабель с алюминиевой жилой, изоляцией из сшитого полиэтилена, в Полиэтиленовой усиленной оболочке. «Усиленная» означает большую толщину и стойкость к механическим воздействиям.
АПвЭг – то же, но в Экранированной герметизированной оболочке. Экран – медная сетка поверх оболочки, герметизация – наличие гидрофобного заполнителя в подушке под оболочкой. Кабель АПвЭг предназначен для прокладки в условиях высокой коррозионной активности и повышенной влажности.

Какой кабель выбрать: с медной или алюминиевой жилой на 35 мм² для 10 кВ?

Выбор зависит от технико-экономического расчета. Медь (марка, например, ПвПу) имеет меньшее электрическое сопротивление, больший допустимый ток нагрузки и стойкость к электрокоррозии в муфтах. Алюминий (АПвПу) существенно дешевле и легче. Для большинства распределительных сетей с длинами линий до нескольких километров и токами до 200А экономически оправдано применение алюминиевых кабелей. Для ответственных объектов, вводов в здания или при необходимости минимизации сечения часто выбирают медь.

Обязательно ли использовать кабели с негорючей оболочкой (LSZH) для прокладки внутри здания?

Согласно требованиям ПУЭ (Глава 7.4 и 7.5) и СП 256.1325800.2016, для прокладки в помещениях и коллекторах зданий необходимо использовать кабели, не распространяющие горение, с низким дымовыделением и безгалогенными оболочками (LSZH). Это критически важно для безопасности людей: при пожаре такой кабель не выделяет коррозионных и токсичных галогеносодержащих газов. Для прокладки в земле или на открытом воздухе допускается применение кабелей с оболочкой из ПВХ или полиэтилена.

Как правильно выбрать сечение экрана для кабеля 10 кВ 35 мм²?

Сечение медного экрана нормируется стандартами (например, 16 мм² для данного сечения по ГОСТ) и подбирается производителем исходя из условий токов короткого замыкания. При проектировании важно проверить соответствие сечения экрана расчетному току КЗ в точке установки. Недостаточное сечение экрана может привести к его перегоранию при КЗ с тяжелыми последствиями.

Можно ли соединять кабели 10 кВ с изоляцией XLPE и бумажно-масляной изоляцией?

Прямое соединение таких кабелей в одной линии не рекомендуется из-за принципиально разных диэлектрических и температурных характеристик, а также из-за риска перетекания пропиточного состава из бумажно-масляного кабеля в XLPE. Соединение возможно только через трансформатор или распределительное устройство (ячейку КРУ). Для перехода с одной технологии на другую существуют специальные переходные муфты, но их применение требует глубокого анализа и должно выполняться специалистами высокой квалификации.

Каков срок службы кабеля 10 кВ с изоляцией XLPE?

Номинальный срок службы, заявленный производителями и стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации зависит от условий прокладки, режимов нагрузки (перегрузок), качества монтажа муфт и воздействия внешних дестабилизирующих факторов (вибрация, удары, блуждающие токи). Регулярный мониторинг состояния изоляции (диагностика частичных разрядов, измерение тангенса дельта) позволяет прогнозировать остаточный ресурс.