Кабели силовые 30 кВ сечение 95 мм с пластмассовой изоляцией

Классификация и конструкция силовых кабелей 30 кВ сечением 95 мм² с пластмассовой изоляцией

Силовые кабели на напряжение 30 кВ с сечением токопроводящей жилы 95 мм² и пластмассовой изоляцией относятся к классу кабельной продукции среднего напряжения. Их конструкция регламентируется такими стандартами, как ГОСТ 31996-2012 (для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена) и ТУ 16.К71-335-2004. Основное назначение – передача и распределение электрической энергии в стационарных установках с номинальным переменным напряжением 20 кВ и 30 кВ (междуфазное) частотой 50 Гц.

Конструктивные элементы:

1. Токопроводящая жила:
   • Материал: Медь или алюминий. Медные жилы обладают более высокой проводимостью и механической прочностью, алюминиевые – меньшим весом и стоимостью.
   • Сечение: 95 мм². Номинальное сечение соответствует площади поперечного сечения проводящего материала.
   • Класс гибкости: Как правило, для кабелей с однопроволочной (монолитной) жилой применяется класс 1 (круглая жила) или класс 2 (сегментная или секторная жила). Секторные жилы позволяют оптимизировать диаметр кабеля и снизить расход материалов. Для многопроволочных жил используется класс 2 и выше.
   • Форма: Круглая, секторная (сегментная).
2. Экран по жиле (для кабелей на 6 кВ и выше):
   • Обязательный элемент для выравнивания электрического поля вокруг жилы и предотвращения локальных перенапряжений.
   • Выполняется в виде экструдированного полупроводящего (электропроводящего) слоя, накладываемого поверх жилы. Материал – полупроводящий сшитый полиэтилен или полупроводящая термопластичная композиция.
3. Изоляция:
   • Материал: Сшитый полиэтилен (СПЭ, XLPE) или реже – поливинилхлорид (ПВХ) для определенных условий. Для напряжений 30 кВ преимущественно используется СПЭ из-за его превосходных диэлектрических и температурных характеристик.
   • Толщина: Нормируется стандартами. Для кабеля 30 кВ сечением 95 мм² с изоляцией из СПЭ минимальная толщина изоляции составляет 8,0 мм (по ГОСТ 31996-2012 для кабелей с медной жилой). Точное значение зависит от материала жилы и типа кабеля.
4. Экран по изоляции:
   • Состоит из двух элементов:
     • Полупроводящей ленты или экструдированного полупроводящего слоя, плотно прилегающего к изоляции.
     • Медные экранирующие элементы: в виде медных лент (горизонтальной и продольной наложения) или оплетки из медных проволок. Сечение экранирующих проводников нормируется в зависимости от тока короткого замыкания.
5. Поясная изоляция:
   • Представляет собой обмотку из полимерных пленок или электроизоляционных лент. Наносится поверх экрана для его фиксации и защиты от повреждения при наложении брони.
6. Броня (при наличии):
   • Защищает кабель от механических повреждений, растягивающих усилий и грызунов.
   • Выполняется из стальных оцинкованных лент (броня типа Бл) или стальных оцинкованных проволок (броня типа Бп).
   • Толщина лент/диаметр проволок нормируется стандартами.
7. Наружная оболочка:
   • Защищает все элементы кабеля от воздействия влаги, химикатов, солнечного излучения и механических воздействий.
   • Материал: Поливинилхлоридный пластикат (ПВХ), полиэтилен (ПЭ) или вулканизированный полиэтилен (ШПЭ). Для кабелей, прокладываемых в земле, часто применяется ПВХ пластикат типа Пс (светостабилизированный) или ШПЭ, обладающий высокой стойкостью к растрескиванию.

Маркировка и обозначения

Маркировка кабеля осуществляется в соответствии с единой системой обозначений.
Пример условного обозначения кабеля АПвБбШп 1х95-30:

• А – алюминиевая жила (отсутствует – медная).
• П – изоляция из сшитого полиэтилена.
• в – оболочка из ПВХ пластиката.
• Бб – броня из двух стальных оцинкованных лент.
• Шп – защитный шланг (оболочка) из полиэтилена.
• 1х95 – одна жила сечением 95 мм².
• 30 – номинальное напряжение 30 кВ.

Основные технические характеристики

Электрические параметры:

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 18/30 (36) кВ. Где U₀ – номинальное напряжение между жилой и землей, U – между жилами, U_m – максимальное рабочее напряжение.
• Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц: 60 кВ (продолжительность 10 минут).
• Испытательное постоянное напряжение: 90 кВ (продолжительность 15 минут).
• Сопротивление изоляции: Не менее 100 МОм·км при температуре 20°C.
• Допустимый длительный ток нагрузки: Зависит от условий прокладки. Для кабеля с медной жилой 95 мм², проложенного в земле (траншее), допустимый ток составляет примерно 280-320 А. Для алюминиевой жилы – 220-250 А.
• Сопротивление жилы постоянному току при 20°C:
  • Медная жила: не более 0,193 Ом/км.
  • Алюминиевая жила: не более 0,320 Ом/км.

Таблица 1: Сравнение допустимых длительных токов для кабелей 30 кВ 95 мм² (ориентировочно)

Условия прокладки	Медная жила, А	Алюминиевая жила, А
В воздухе (одиночная прокладка)	300 — 340	235 — 265
В земле (в траншее, теплопроводность грунта 1,0 К·м/Вт)	320 — 360	250 — 280
В трубе (в земле)	290 — 320	225 — 250

Механические и климатические параметры:

• Минимальный радиус изгиба: Одножильные кабели с поясной изоляцией – не менее 15-20 наружных диаметров кабеля.
• Диапазон рабочих температур: От -50°C до +50°C.
• Максимальная допустимая температура жилы:
  • Длительно: +90°C для СПЭ.
  • При коротком замыкании (до 5 сек): +250°C.
• Стойкость к тепловому старению: Кабели проходят испытания на циклический нагрев и охлаждение.

Области применения

Кабели данного типа применяются для:

• Создания питающих линий от подстанций 35/10(6) кВ к городским и промышленным распределительным пунктам.
• Питания мощных электроприемников (двигатели, печи, трансформаторы собственных нужд) на промышленных предприятиях.
• Прокладки в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах), в земле (траншеях), а также в помещениях и на открытом воздухе.
• Устройства ответвлений в кабельных сетях среднего напряжения.

Особенности монтажа и эксплуатации

1. Прокладка: При прокладке в земле необходима песчаная подушка толщиной не менее 100 мм, а после укладки – засыпка песком и защитным слоем кирпича или сигнальной ленты. Запрещена прокладка в одной траншее с кабелями низкого напряжения и кабелями связи без специальных перегородок.
2. Монтаж муфт: Установка соединительных и концевых муфт должна производиться квалифицированным персоналом с использованием специального инструмента и материалов. Некачественный монтаж муфт – одна из основных причин отказов.
3. Заземление: Медные экраны кабеля подлежат обязательному заземлению с двух концов для обеспечения нормального режима работы и безопасности. В схемах с односторонним заземлением экранов необходимо предусмотреть устройства для защиты от перенапряжений.
4. Испытания: После монтажа кабельные линии подвергаются высоковольтным испытаниям постоянным напряжением.

Таблица 2: Сравнение изоляционных материалов для кабелей 30 кВ

Параметр	Сшитый полиэтилен (XLPE)	Поливинилхлорид (ПВХ)
Макс. рабочая температура жилы	+90°C	+70°C
Температура при КЗ	+250°C	+160°C
Диэлектрические потери	Низкие	Высокие
Стойкость к влаге	Высокая	Средняя
Гибкость при низких температурах	Средняя	Низкая (дубеет)
Стойкость к растрескиванию	Высокая	Средняя
Основная область применения	Основной материал для сетей 6-35 кВ	Ограниченно для специфических задач

---

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. В чем основное отличие кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE) от кабелей с бумажно-масляной изоляцией?
Кабели с изоляцией из СПЭ не требуют сложной системы подпитки маслом, имеют меньший вес и габариты, более просты в монтаже и эксплуатации. Они не горючи и исключают риск утечки масла. СПЭ кабели имеют более высокую допустимую температуру при КЗ и лучшие диэлектрические характеристики (меньшие диэлектрические потери).

2. Почему экран кабеля необходимо заземлять с двух сторон?
Заземление экранов с двух концов обеспечивает циркуляцию токов нулевой последовательности при однофазных замыканиях на землю, что необходимо для корректной работы релейной защиты. Кроме того, оно ограничивает электромагнитное влияние на окружающие объекты и обеспечивает безопасность персонала, предотвращая появление опасного потенциала на экране.

3. Как правильно выбрать между медным и алюминиевым кабелем?
Выбор основан на технико-экономическом расчете. Медный кабель имеет меньшие потери энергии (более высокий КПД линии), большую стойкость к механическим нагрузкам и коррозии, но его стоимость значительно выше. Алюминиевый кабель дешевле и легче, но требует большего сечения для передачи той же мощности и более чувствителен к вибрационной усталости в концевых заделках.

4. Каков минимальный радиус изгиба для кабеля АПвПу 1х95-30?
Для одножильных кабелей с пластмассовой изоляцией и алюминиевой жилой минимальный радиус изгиба, как правило, составляет 20 наружных диаметров кабеля. Для кабеля с наружным диаметром, например, 55 мм, радиус изгиба будет не менее 1100 мм.

5. Можно ли прокладывать кабель 30 кВ совместно с кабелями низкого напряжения 0,4 кВ?
Прямая совместная прокладка в одной траншее без разделительного слоя не рекомендуется из-за опасности возникновения высокого потенциала на кабелях 0,4 кВ при повреждении кабеля 30 кВ. При необходимости такой прокладки следует соблюдать нормативные расстояния (не менее 0,5 м) или использовать разделительные перегородки.

6. Как определяется необходимость применения бронированного кабеля?
Бронированный кабель (марки БбШв, БбШп и т.д.) применяется при прокладке в земле (траншеях) с высокой вероятностью механических повреждений (камни, строительный мусор, деятельность грызунов), а также при наличии растягивающих усилий. Для прокладки в кабельных сооружениях и по эстакадам часто достаточно небронированного кабеля в ПВХ или ШПЭ оболочке.

7. Что означают цифры 18/30 (36) кВ в маркировке?
Это обозначение номинального напряжения:

• 18 кВ – напряжение между жилой и землей (U₀).
• 30 кВ – напряжение между жилами (U).
• 36 кВ – максимальное рабочее напряжение системы (U_m), в которой может эксплуатироваться кабель.

8. Каков срок службы такого кабеля?
Номинальный срок службы кабелей с изоляцией из СПЭ составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации зависит от условий прокладки, соблюдения режимов нагрузки, качества монтажа и воздействия внешних факторов.

9. Как производится контроль качества изоляции после прокладки?
Основным методом является испытание повышенным постоянным напряжением. Для кабелей на 30 кВ величина испытательного напряжения составляет 90 кВ, а продолжительность приложения – 15 минут. Также измеряется сопротивление изоляции мегомметром на 2500 В.

10. В чем разница между кабелями с оболочкой из ПВХ и ШПЭ?

• ПВХ пластикат: Обладает хорошей гибкостью, маслостойкостью, не распространяет горение. Может выделять хлористый водород при горении. Чувствителен к низким температурам (дубеет).
• ШПЭ (вулканизированный полиэтилен): Обладает высокой стойкостью к растрескиванию под напряжением, УФ-излучению, влаге и химикатам. Сохраняет гибкость при низких температурах. Является предпочтительным материалом для прокладки на открытом воздухе и в агрессивных средах.