Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвБШп 70 мм²: технические характеристики, конструкция и область применения

Кабель ПвБШп 70 мм² представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), бронированный стальными оцинкованными лентами, с наружным защитным шлангом из полиэтилена. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 6, 10 или 35 кВ частотой 50 Гц. Цифра «70» в маркировке обозначает номинальное сечение токопроводящей жилы в квадратных миллиметрах. Кабель соответствует требованиям ТУ 16.К71-335-2004 и другим актуальным техническим условиям, а также международным стандартам (МЭК 60502, МЭК 60840).

Расшифровка маркировки ПвБШп

• П – Изоляция жил из сшитого полиэтилена (полиэтилена, подвергнутого поперечной сшивке).
• в – Наличие внутренней оболочки из поливинилхлоридного пластиката или полиэтилена (в данном случае, как правило, из полиэтилена).
• Б – Броня из двух стальных оцинкованных лент.
• Шп – Защитный шланг (наружная оболочка) из полиэтилена (шланг полиэтиленовый).
• 70 – Номинальное сечение основной жилы, 70 мм².

Конструкция кабеля ПвБШп 70 мм²

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

1. Токопроводящая жила

Жила сечением 70 мм² изготавливается из медной или алюминиевой проволоки (в зависимости от модификации: ПвБШп – с алюминиевой жилой, ПвБШп-нг – может быть с медной). Для данного сечения жила, как правило, имеет круглую форму и может быть как однопроволочной (монолитной), так и многопроволочной. Класс гибкости – 1 или 2. Медь обеспечивает более высокую проводимость и стойкость к электрохимической коррозии, алюминий – меньшую стоимость и массу.

2. Экран по жиле (полупроводящий слой)

Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный экран из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его основная функция – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов, которые разрушают изоляцию.

3. Основная изоляция

Изоляция жилы выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии. Этот материал, в отличие от традиционного поливинилхлорида или бумажно-масляной изоляции, обладает рядом ключевых преимуществ:

• Высокая рабочая температура: длительно допустимая +90°C, максимальная при коротком замыкании +250°C.
• Высокая стойкость к тепловому старению и перегрузкам.
• Отличные диэлектрические характеристики и низкие диэлектрические потери.
• Высокая влагостойкость и механическая прочность.

Толщина изоляции нормирована и зависит от номинального напряжения кабеля.

4. Экран по изоляции (полупроводящий слой)

Поверх изоляции накладывается экструдированный экран из полупроводящего сшитого полиэтилена. Он выполняет ту же функцию выравнивания поля, что и экран по жиле, но с внешней стороны изоляции.

5. Поясная изоляция

В трехжильных кабелях поверх скрученных изолированных жил может накладываться поясная изоляция в виде обмотки из полупроводящей или крепированной бумаги, либо экструдированного полупроводящего слоя. Она служит для формирования круглой формы сердечника и дополнительного выравнивания поля.

6. Медный экран (заземляющий)

Поверх поясной изоляции накладывается экран в виде медных лент или оплетки из медных проволок. Его функции:

• Защита от электромагнитных помех.
• Создание симметричного электрического поля внутри кабеля.
• Обеспечение пути для тока короткого замыкания.
• Защита персонала от поражения током при повреждении основной изоляции.

Для сечения 70 мм² экран должен быть рассчитан на ток не менее указанного в стандартах (например, 16 мм² по сечению для медного экрана).

7. Внутренняя оболочка (под броней)

Изготавливается из полиэтилена или поливинилхлоридного пластиката. Защищает экран от коррозии и механических повреждений броней, а также служит основой для наложения бронепокрова.

8. Броня

Выполнена из двух стальных оцинкованных лент, наложенных спирально с перекрытием. Обеспечивает механическую защиту от:

• Растягивающих усилий.
• Сдавливания.
• Грызунов.
• Проколов при монтаже и эксплуатации.

Оцинковка лент предотвращает коррозию стали.

9. Наружная оболочка (шланг)

Защитный шланг из полиэтилена черного цвета. Полиэтиленовая оболочка обладает высокой стойкостью к влаге, агрессивным химическим средам (кислоты, щелочи, соли, нефтепродукты), ультрафиолетовому излучению и перепадам температур. Она герметизирует бронепокров, предохраняя его от коррозии.

Основные технические характеристики кабеля ПвБШп 70 мм² на напряжение 10 кВ

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение, U0/U (Um)	6/10 (12) кВ или 20/35 (40.5) кВ
Количество и сечение жил	1 x 70 мм², 3 x 70 мм²
Материал жилы	Алюминий (А) или медь (по спецзаказу)
Класс гибкости жилы	1 (однопроволочная) или 2 (многопроволочная)
Материал изоляции	Сшитый полиэтилен (XLPE)
Длительно допустимая температура жилы	+90°C
Макс. температура при КЗ (до 5 сек)	+250°C
Минимальная температура монтажа (без предварительного подогрева)	-15°C
Минимальный радиус изгиба при монтаже	15 x наружный диаметр кабеля
Строительная длина	Не менее 250 м (для одножильных), не менее 150 м (для трехжильных)
Срок службы	Не менее 30 лет

Электрические и механические параметры (пример для 3×70 мм², 10 кВ)

Параметр	Значение
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, не более (для алюминия)	0.443 Ом/км
Рабочая емкость	~0.3 мкФ/км
Индуктивное сопротивление	~0.1 Ом/км
Допустимый длительный ток нагрузки (в земле, при +25°C грунта)	~205 А (зависит от условий прокладки)
Ток короткого замыкания (1 сек)	~5.7 кА (для алюминия)
Масса 1 км кабеля (3×70)	Приблизительно 4500 — 5000 кг
Наружный диаметр (3×70)	Приблизительно 55 — 60 мм

Область применения

Кабель ПвБШп 70 мм² предназначен для прокладки в земле (траншеях), тоннелях, каналах, шахтах, коллекторах, в том числе в условиях повышенной влажности и наличия агрессивных сред (засоленные, болотистые грунты, вблизи химических производств). Благодаря броне и полиэтиленовому шлангу он может применяться в местах с риском механических повреждений, в сейсмически активных зонах, а также для прокладки по мостам и эстакадам. Основные объекты применения:

• Магистральные и распределительные линии электроснабжения городов и промышленных предприятий напряжением 6-35 кВ.
• Вводы электроэнергии на территорию крупных объектов.
• Питание мощных трансформаторных подстанций и распределительных пунктов.
• Резервные и кольцевые линии в сетях.
• Участки трасс с тяжелыми условиями прокладки.

Кабель не предназначен для прокладки в воздухе (по опорам ЛЭП) без дополнительной защиты от УФ-излучения, хотя полиэтилен обладает определенной стойкостью, для длительной открытой прокладки рекомендуется кабель с оболочкой из светостабилизированного полиэтилена.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами (например, с ААБл, ЦААБл)

Преимущества кабеля ПвБШп:

• Более высокая допустимая температура: +90°C против +70°C у кабелей с бумажно-масляной изоляцией (ААБл). Это позволяет передавать большую мощность при том же сечении или использовать меньшее сечение при той же мощности.
• Отсутствие риска течи пропиточного состава: В отличие от маслонаполненных или бумажно-масляных кабелей, СПЭ-кабель не требует сложных систем подпитки и не представляет угрозы загрязнения окружающей среды.
• Высокая стойкость к влаге и агрессивным средам: Полиэтиленовая оболочка и изоляция не впитывают влагу.
• Меньший вес и наружный диаметр при аналогичных электрических параметрах.
• Проще и быстрее монтаж: Не требуется сушка и герметизация концов, как у бумажно-масляных кабелей. Монтаж муфт и концевых заделок проще.
• Большая строительная длина.

Недостатки:

• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями с изоляцией из ПВХ или бумажно-масляной.
• Чувствительность к качеству монтажа концевых заделок: Требуется абсолютная чистота и точность при заделке, чтобы избежать частичных разрядов на торце изоляции.
• Ограничение по минимальной температуре монтажа (риск растрескивания изоляции при изгибе на морозе).

Особенности монтажа и эксплуатации

Прокладка кабеля ПвБШп 70 мм² должна осуществляться с соблюдением ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок), СНиП и инструкций завода-изготовителя. Ключевые требования:

• Подготовка трассы: Дно траншеи должно быть очищено от острых камней и мусора, выполнена подсыпка и защита песчаной подушкой и кирпичом/бетонными плитами.
• Радиус изгиба: Не менее 15 наружных диаметров кабеля при прокладке. Для трехжильного кабеля 70 мм² это обычно 800-900 мм.
• Раскатка: Запрещается сбрасывать кабель с барабана, использовать лебедки с захватом за оболочку. Барабан должен монтироваться на кабелеукладчик.
• Соединение и оконцевание: Должны применяться только предназначенные для кабелей с СПЭ-изоляцией муфты (соединительные, стопорные) и концевые заделки (наружной или внутренней установки). Обязательна обработка торца изоляции (шлифовка, нанесение полупроводящего и изоляционного слоев) специальным инструментом.
• Заземление: Медные экраны всех трех жил и броня должны быть надежно заземлены с двух сторон кабельной линии. Это критически важно для безопасности и правильной работы релейной защиты.
• Испытания после монтажа: Линия должна быть испытана повышенным выпрямленным напряжением (например, 36 кВ для кабеля 10 кВ в течение 10 минут) и измерено сопротивление изоляции мегомметром на 2500 В.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается ПвБШп от ПвБбШп?

Маркировка ПвБбШп указывает на наличие битумной подушки под броней (вторая буква «б»). Эта подушка, обычно из битумного состава или крепированной бумаги с битумной пропиткой, служит для дополнительной защиты стальных лент от коррозии при возможном повреждении внешней оболочки и предотвращает повреждение внутренней оболочки острыми кромками лент. В кабеле ПвБШп такой подушки нет, а защитная функция возложена на внутреннюю полиэтиленовую оболочку.

Можно ли прокладывать ПвБШп 70 мм² в воздухе (по фасадам, эстакадам)?

Да, можно, но с учетом стойкости оболочки к ультрафиолету. Стандартный полиэтиленовый шланг (Шп) имеет ограниченную стойкость к УФ-излучению. Для длительной открытой прокладки рекомендуется выбирать модификации кабеля со светостабилизированным полиэтиленом в наружной оболочке или предусматривать дополнительные защитные кожухи/лотки. При этом необходимо обеспечить надежное крепление кабеля с учетом его веса и теплового расширения.

Какой токовый нагрузки можно ожидать для кабеля 3×70 мм² на 10 кВ?

Допустимый длительный ток нагрузки зависит от множества факторов: способ прокладки (в земле, в воздухе), температуры окружающей среды, глубины прокладки, удельного теплового сопротивления грунта, количества работающих рядом кабелей. Для ориентировочной оценки можно использовать таблицы ПУЭ. Например, для кабеля с алюминиевыми жилами 3×70 мм², проложенного в земле (в одной траншее, грунт с тепловым сопротивлением 1.2 К·м/Вт, температура грунта +15°C), допустимый ток составляет примерно 205 А. Для точного расчета необходимо выполнять теплотехнический расчет с учетом конкретных условий трассы.

Нужно ли заземлять броню и экран кабеля ПвБШп?

Да, это обязательное требование. Медный экран (по изоляции) и стальная броня должны быть заземлены с обоих концов кабельной линии. Это делается для:

• Обеспечения безопасности персонала (снятие напряжения с экрана и брони при повреждении).
• Создания пути для тока короткого замыкания.
• Правильной работы устройств релейной защиты (дифференциальной, направленной защиты от замыканий на землю).

Заземление выполняется через специальные заземляющие зажимы в концевых и соединительных муфтах.

Что означает «сшитый полиэтилен» и в чем его преимущество перед ПВХ?

Сшитый полиэтилен (XLPE) – это полимер, молекулы которого соединены поперечными химическими связями («сшиты») в трехмерную сетку. Этот процесс радикально меняет свойства материала: он становится не плавким (при нагреве не переходит в жидкость, а при превышении температуры разлагается), резко повышается его теплостойкость, механическая прочность и стойкость к растрескиванию. По сравнению с ПВХ (поливинилхлорид), который для кабелей среднего напряжения практически не используется из-за высоких диэлектрических потерь, XLPE имеет:

• Более высокую рабочую температуру (+90°C против +70°C для ПВХ).
• Меньшие диэлектрические потери, что снижает нагрев кабеля в рабочем режиме.
• Лучшие диэлектрические характеристики, позволяющие использовать для напряжений до 500 кВ.
• Большую стойкость к тепловому старению.

Как выбрать между одножильным и трехжильным кабелем ПвБШп 70 мм²?

Выбор определяется схемой электроснабжения и экономическими соображениями.

• Трехжильный кабель (3×70): Стандартное решение для трехфазных сетей. Все жилы в общей оболочке, броне и защитном шланге. Проще в прокладке (одна позиция), требуется одна траншея. Меньший суммарный вес и стоимость по сравнению с тремя одножильными кабелями. Однако он имеет больший наружный диаметр и вес единичного барабана, что может осложнить монтаж на сложной трассе.
• Одножильный кабель (1×70): Применяется, как правило, для создания трехфазной линии тремя отдельными кабелями. Чаще используется для очень высоких напряжений (110 кВ и выше) или в специфических схемах (например, с системой заземления через токоограничивающий реактор). Позволяет гибко формировать трассу, но требует прокладки трех кабелей в треугольнике или плоскостью, с соблюдением расстояний между ними для обеспечения теплоотвода. Суммарные потери в оболочках одножильных кабелей могут быть выше из-за возникновения вихревых токов.

Для стандартных распределительных сетей 6-35 кВ почти всегда используется трехжильное исполнение.