Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвБПу 3-х жильный на напряжение 15 кВ: конструкция, применение и технические характеристики

Кабель ПвБПу 3х жильный на напряжение 15 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для стационарной прокладки в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, включая трассы с наличием блуждающих токов, без дополнительной защиты. Его применение регламентировано для распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 15 кВ частотой 50 Гц. Расшифровка маркировки: П – изоляция из сшитого (вулканизированного) полиэтилена; в – внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката; Б – броня из двух стальных оцинкованных лент; Пу – наружная оболочка из полиэтилена; 3-х жильный – количество токопроводящих жил; 15 кВ – номинальное напряжение.

Конструкция кабеля ПвБПу 3х15 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, каждый элемент выполняет строго определенную функцию, обеспечивая долговечность и надежность в тяжелых условиях эксплуатации.

• Токопроводящая жила. Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки, соответствует классу 1 или 2 по ГОСТ 22483. Жилы секторной или круглой формы, многопроволочные. Сечение жил стандартизировано: 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240 мм² и более.
• Экран по жиле (полупроводящей слой). Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена. Выравнивает электрическое поле, предотвращая локальные перенапряжения на границе жила-изоляция.
• Изоляция. Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Толщина изоляции нормирована в зависимости от номинального напряжения. Для 15 кВ типичная толщина составляет 5,5-6,0 мм. СПЭ обладает высокой электрической прочностью, термостойкостью (допустимая длительная температура жилы +90°C) и стойкостью к тепловым ударам.
• Экран по изоляции (полупроводящей слой). Экструдируется поверх изоляции. Вместе с экраном по жиле формирует цилиндрический конденсатор, обеспечивая радиальное распределение электрического поля.
• Медный экран (поясной экран). Выполнен в виде медных проволок, наложенных поверх экрана по изоляции, или в виде медной ленты, наложенной спирально. Предназначен для отвода токов утечки и обеспечения безопасности при касании оболочки в аварийном режиме (замыкание на землю). Имеет сечение, нормированное стандартами (например, 25 мм² для сечений жил до 120 мм²).
• Разделительный слой. Битумная лента или полимерная пленка, наложенная поверх медного экрана для предотвращения его контакта с броней и защиты от коррозии.
• Внутренняя оболочка. Из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Заполняет межжильное пространство, придает кабелю практически круглую форму, служит подушкой под броню и защищает изоляцию и экраны от повреждения стальными лентами.
• Броня. Из двух оцинкованных стальных лент, наложенных с зазором (зигзагообразно). Защищает кабель от механических повреждений (удары, сдавливание грунтом, растягивающие усилия) и от грызунов.
• Наружная оболочка. Из полиэтилена (обозначение «у» в маркировке). Обладает высокой стойкостью к влаге, агрессивным химическим веществам, содержащимся в грунтах (кислоты, щелочи, соли), и к блуждающим токам. Цвет оболочки, как правило, черный.

Область применения и условия эксплуатации

Кабель ПвБПу 3х15 кВ предназначен для прокладки в земле (траншеях) без дополнительных защитных конструкций (лотков, труб), за исключением случаев высокой механической нагрузки (например, под дорогами). Он применяется для сооружения и реконструкции кабельных линий распределительных сетей 6-10 кВ, вводов на территории промышленных предприятий, питания мощных распределительных пунктов и трансформаторных подстанций. Кабель рассчитан на работу в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, а также в сетях с эффективно заземленной нейтралью.

Основные условия эксплуатации:

• Номинальное напряжение: 15 кВ (междуфазное). Для сетей 6/10(12) кВ.
• Максимально допустимое длительное рабочее напряжение: 12 кВ (для сети 10 кВ).
• Температура окружающей среды при прокладке: не ниже -15°C.
• Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля.
• Допустимая длительная температура токопроводящей жилы: +90°C.
• Допустимая температура при коротком замыкании (не более 4 сек): +250°C.
• Прокладка без предварительного подогрева возможна при температуре не ниже -15°C.
• Кабель является нераспространяющим горение при одиночной прокладке.

Технические и электрические параметры

Ключевые параметры регламентируются техническими условиями завода-изготовителя на основе ГОСТ 31996-2012 (кабели с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 1, 3 и 6 кВ) и стандартов МЭК. Ниже приведены типовые данные для кабеля с алюминиевыми жилами.

Таблица 1. Основные электрические характеристики при температуре жилы +90°C

Сечение жилы, мм²	Сопротивление жилы постоянному току, Ом/км, не более	Индуктивное сопротивление, Ом/км	Емкостной ток, А/км	Допустимый длительный ток нагрузки, А (проложен в земле)*
3х50	0.641	0.11	0.55	170
3х70	0.443	0.105	0.6	205
3х95	0.320	0.1	0.65	245
3х120	0.253	0.095	0.7	280
3х150	0.206	0.092	0.75	315
3х185	0.164	0.089	0.8	355
3х240	0.125	0.087	0.85	410

• Значения приведены для ориентировки. Фактический допустимый ток зависит от конкретных условий прокладки: температуры грунта, удельного теплового сопротивления, глубины заложения, количества работающих кабелей в траншее.

Таблица 2. Испытательные напряжения

Вид испытания	Параметры	Примечание
Испытание переменным напряжением промышленной частоты на готовом кабеле	30 кВ, продолжительность 10 мин.	Приемо-сдаточные испытания на заводе и после монтажа.
Испытание постоянным напряжением (выпрямленным)	45 кВ, продолжительность 10 мин.	Альтернатива испытанию переменным током, часто используется при диагностике.
Импульсное испытание напряжением 1,2/50 мкс	95 кВ	Контроль способности выдерживать грозовые перенапряжения.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабеля ПвБПу требует соблюдения ряда правил. Прокладка осуществляется на подготовленное песчаное основание в траншее глубиной не менее 0,7 м (до 1 м в городских условиях). При пересечении с коммуникациями и дорогами кабель защищают футлярами (трубами) из ПНД, асбоцемента или стали. Расстояние между параллельно проложенными кабелями должно быть не менее 100 мм. После укладки кабель засыпают слоем мягкого грунта или песка без камней толщиной 100-150 мм, затем укладывают сигнальную ленту и производят полную засыпку траншеи.

Соединение и оконцевание жил кабеля производятся с помощью специальных кабельных муфт: соединительных, концевых (в том числе для КРУ). Технология требует тщательной ступенчатой зачистки изоляции и экранов с последующим восстановлением полупроводящих слоев, экрана и изоляции. Для изоляции применяются термоусаживаемые или холодноусаживаемые комплекты, обеспечивающие герметичность и электрическую прочность соединения, равную прочности основного кабеля.

Сравнение с аналогами и выбор

ПвБПу является одним из ряда кабелей для прокладки в земле. Его ключевые отличия от других марок:

• От ПвБбШв: У ПвБПу наружная оболочка из полиэтилена, а у ПвБбШв – из ПВХ-шланга. Полиэтиленовая оболочка (Пу) обладает значительно более высокой стойкостью к влаге и химической агрессии, что критически важно при прокладке в грунтах с высокой влажностью и наличием блуждающих токов. ПвБбШв в таких условиях может подвергаться электрокоррозии.
• От АПвБПу: Разница в материале токопроводящей жилы. «А» в начале марки означает алюминиевую жилу, отсутствие буквы «А» (ПвБПу) по умолчанию означает медь. Алюминиевый кабель легче и дешевле, но имеет большее электрическое сопротивление и меньшую стойкость к механическим изгибам.
• От кабелей в свинцовой оболочке (например, СБ): Кабель ПвБПу значительно легче, проще в монтаже и не требует специальных мер по защите от коррозии свинца. СПЭ-изоляция имеет лучшие диэлектрические характеристики по сравнению с пропитанной бумажной.

Выбор в пользу ПвБПу 3х15 кВ обоснован при необходимости прокладки в грунтах средней и высокой коррозионной активности, в условиях возможного наличия блуждающих токов, а также при высоких требованиях к надежности и долговечности линии.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие изоляции из сшитого полиэтилена (СПЭ) от поливинилхлоридной (ПВХ) или бумажно-пропитанной?

Сшитый полиэтилен получают путем создания поперечных молекулярных связей в полимерной цепи под воздействием химических агентов или радиации. Это придает материалу повышенную термостойкость: максимальная рабочая температура жилы +90°C против +70°C для ПВХ. СПЭ не плавится и не течет при перегрузках, обладает высокой диэлектрической прочностью и низким влагопоглощением, что исключает необходимость металлической герметизирующей оболочки, в отличие от бумажной изоляции.

Почему в маркировке указано 15 кВ, а применяется кабель в сетях 6/10 кВ?

Указание 15 кВ означает номинальное междуфазное напряжение, на которое рассчитана изоляция кабеля. Согласно классификации, кабели на напряжение 15 кВ относятся к группе на среднее напряжение и используются в сетях с номинальным напряжением 6, 10, реже 12 кВ. Запас по напряжению обеспечивает надежность и длительный срок службы. Испытательное напряжение для такого кабеля составляет 30 кВ, что гарантирует его работу в нормальном режиме сети 10 кВ с возможными кратковременными перенапряжениями.

Как правильно выбрать сечение жил кабеля ПвБПу 3х15 кВ?

Выбор сечения производится по двум основным критериям: по допустимому длительному току нагрузки (нагреву) и по потере напряжения. Первый критерий является определяющим. Необходимо рассчитать максимальный рабочий ток линии, затем, используя таблицы ПУЭ или расчетные программы, определить сечение, учитывая конкретные условия прокладки (температура грунта, удельное тепловое сопротивление, количество кабелей в траншее, близость к другим кабельным линиям). Для предварительной оценки можно использовать таблицу 1, но окончательный расчет должен выполнять проектировщик.

Можно ли прокладывать кабель ПвБПу в воде (через водоемы)?

Нет, стандартная конструкция ПвБПу не предназначена для прокладки в воде. Броня из стальных лент, даже с полиэтиленовой оболочкой, со временем может подвергнуться коррозии при постоянном контакте с водой. Для прокладки через водоемы применяются специальные кабели с усиленной гидрозащитой, например, с алюминиевой или свинцовой герметизирующей оболочкой поверх брони (марки АПвБп, АПвПу и аналоги).

Что означает требование «прокладка без натяжения» и как его обеспечить?

Кабель с изоляцией из СПЭ чувствителен к механическим напряжениям, которые могут повредить экраны и изоляцию. Прокладка «без натяжения» означает, что кабель укладывается в траншею с небольшим запасом длины («змейкой»), чтобы компенсировать температурные расширения/сжатия и избежать продольных растягивающих усилий. Это особенно важно при прокладке методом протяжки в трубах, где необходимо использовать специальные чулки и смазки для снижения трения и контроля усилия.

Какой срок службы у кабеля ПвБПу 3х15 кВ?

Номинальный срок службы кабеля, заявленный производителями при соблюдении условий эксплуатации, монтажа и обслуживания, составляет не менее 30 лет. Фактический срок службы может превышать 40-50 лет и определяется в первую очередь состоянием внешней полиэтиленовой оболочки и отсутствием длительных перегрузок, приводящих к термическому старению изоляции.