Кабель ПвКсП 1-х жильный 35 кВ

Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвКсП 1-х жильный на напряжение 35 кВ: полный технический анализ

Кабель ПвКсП 1-х жильный 35 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Данный тип кабеля является современной, высокотехнологичной альтернативой кабелям с бумажно-масляной изоляцией и широко применяется при строительстве и реконструкции кабельных линий электропередачи, в том числе в энергосистемах, на промышленных предприятиях, в городских распределительных сетях и для питания объектов инфраструктуры.

Расшифровка маркировки и конструкция

Маркировка ПвКсП расшифровывается следующим образом:

• П – изоляция из полиэтилена.
• в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката.
• Кс – обозначение материала изоляции как «сшитый полиэтилен» (часто используется как синоним аббревиатуры XLPE).
• П – наличие экрана из полупроводящего полиэтилена (или полимерной композиции) поверх изолированной жилы.
• 1-х жильный – кабель имеет одну токопроводящую жилу.
• 35 кВ – номинальное напряжение 35 кВ.

Конструкция кабеля ПвКсП 35 кВ является многослойной и включает в себя следующие обязательные элементы:

1. Токопроводящая жила. Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки, круглой или секторной формы. Для сечений от 50 мм² и выше, как правило, применяется уплотненная конструкция. Медь обеспечивает более высокую проводимость и механическую прочность, алюминий – меньший вес и стоимость.
2. Экран (полупроводящей слой) на жиле. Наносится поверх токопроводящей жилы методом экструзии. Выравнивает электрическое поле, устраняя микроскопические неровности поверхности жилы, и предотвращает локальные концентрации напряженности, которые могут привести к пробою изоляции.
3. Изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE). Основной диэлектрический слой. Получается путем вулканизации (сшивания) молекул полиэтилена, что резко повышает его теплостойкость (до 90°C в длительном режиме и до 250°C при КЗ), механическую прочность и стойкость к трекингу. Толщина изоляции нормирована стандартами (например, ГОСТ 15150 или ТУ 16.К71-335-2004) и для 35 кВ составляет, как правило, 10.5 мм или 9.0 мм в зависимости от конкретного стандарта.
4. Экран (полупроводящей слой) на изоляции. Наружный экран, накладываемый поверх изоляции. Вместе с экраном на жиле образует коаксиальную систему, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции. Изготавливается из сшитого полупроводящего полиэтилена.
5. Медный экран (поясная экранировка). Выполняется в виде оплетки из медных проволок или в виде медной ленты, наложенной спирально. Предназначен для защиты от внешних электромагнитных влияний, обеспечения симметрии электрического поля, отвода токов утечки и токов короткого замыкания. Является важнейшим элементом безопасности.
6. Разделительный слой. Как правило, выполняется из ленты или экструдированного полиэтилена. Предотвращает непосредственный контакт медного экрана с ПВХ-оболочкой, что особенно важно при возможных тепловых деформациях.
7. Защитная оболочка. Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Защищает кабель от механических повреждений, агрессивных сред (химических, атмосферных) и влаги. Цвет оболочки для кабелей на 35 кВ обычно черный. Для особых условий могут применяться оболочки из полиэтилена (П) или безгалогенных композиций (нг(A)-HF).

Основные технические характеристики и параметры

Эксплуатационные и электрические параметры кабеля ПвКсП 35 кВ регламентируются техническими условиями производителей, разработанными на основе ГОСТ Р 53769-2010 (кабели на напряжение от 30 до 500 кВ) или более старых, но действующих ТУ.

Таблица 1. Основные электрические и эксплуатационные характеристики кабеля ПвКсП 35 кВ

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	20,6/35 кВ (40,5 кВ)
Максимальная рабочая температура жилы	+90°C
Допустимая температура жилы при КЗ	+250°C (продолжительность не более 5 с)
Минимальная температура прокладки (без предварительного подогрева)	-15°C
Минимальный радиус изгиба при прокладке	Не менее 20 наружных диаметров кабеля
Сопротивление изоляции при +20°C	Не менее 1000 МОм·км
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты, 10 мин.	65 кВ (для новых кабелей после изготовления)
Допустимый длительный ток нагрузки	Зависит от сечения, способа прокладки и условий. Например, для 1х240 мм², проложенного в земле: ~400-450 А.

Таблица 2. Примерный диапазон сечений и массо-габаритные показатели (алюминиевая/медная жила, ПВХ оболочка)

Сечение жилы, мм²	Наружный диаметр, мм (примерно)	Масса 1 км кабеля, кг (примерно)	Сопротивление жилы при +20°C, Ом/км (не более)
50	45-50	1800 / 2500	0.641 (Al) / 0.387 (Cu)
95	50-55	2200 / 3300	0.320 (Al) / 0.193 (Cu)
150	55-60	2700 / 4300	0.206 (Al) / 0.124 (Cu)
240	60-65	3400 / 5800	0.125 (Al) / 0.0754 (Cu)
400	70-75	4800 / 8700	0.0778 (Al) / 0.0471 (Cu)

Области применения и способы прокладки

Кабель ПвКсП 35 кВ применяется для создания распределительных сетей среднего класса напряжения. Основные сферы применения:

• Кабельные линии в городских и промышленных электросетях 35 кВ.
• Вводы и выводы на подстанциях и распределительных пунктах.
• Питание мощных промышленных потребителей (заводы, фабрики, горнодобывающие предприятия).
• Резервирование и соединение отдельных секций распределительных устройств.
• Прокладка по мостам, эстакадам, в тоннелях и коллекторах, где использование маслонаполненных кабелей нежелательно из-за риска утечки масла и пожарной опасности.

Способы прокладки:

• В земле (траншеях): Наиболее распространенный способ. Требует подготовки песчаной подушки, защиты кирпичом или сигнальными лентами, засыпки песком. Глубина прокладки – не менее 0.7-1.0 м. Обязателен учет теплового сопротивления грунта и возможности осушения.
• В кабельных сооружениях: В туннелях, коллекторах, этажах, галереях. Крепление производится на лотках или кронштейнах с соблюдением нормируемых расстояний между кабелями разных цепей для обеспечения теплоотвода.
• В блоках и трубах: Применяется при необходимости защиты от механических повреждений или при последующей возможности замены кабеля без вскрытия грунта. Важно учитывать снижение допустимого тока нагрузки из-за ухудшенного теплоотвода.
• На воздухе (по конструкциям): При прокладке по стенам зданий, опорам, эстакадам. Необходима защита от прямых солнечных лучей (использование кабелей с защитным покровом или прокладка в лотках с крышками).

Преимущества и недостатки по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией (МНС, ЦАСБл)

Преимущества ПвКсП:

• Высокая надежность и долговечность: Срок службы достигает 30-40 лет. Изоляция не стареет из-за циркуляции масла и не подвержена гигроскопичности.
• Безопасность: Отсутствие масла исключает риск возгорания и загрязнения окружающей среды при повреждении оболочки.
• Простота монтажа и эксплуатации: Не требуется сложная система подпитки масла и контроль его уровня и давления. Допускаются большие перепады по высоте трассы.
• Высокие допустимые температуры: Рабочая температура +90°C против +70°C для кабелей с бумажно-масляной изоляцией, что позволяет пропускать больший ток при том же сечении.
• Меньший вес и радиус изгиба: Облегчает транспортировку и укладку на сложных трассах.

Недостатки / Особенности ПвКсП:

• Чувствительность к частичным разрядам: При наличии технологических дефектов (микрополостей в изоляции) или повреждении экрана могут возникать частичные разряды, постепенно разрушающие XLPE. Требуется высокое качество изготовления.
• Чувствительность к механическим повреждениям при монтаже: Небрежная прокладка с превышением радиуса изгиба или защемлениями может привести к необратимой деформации изоляции и экранов.
• Стоимость: Зачастую выше, чем у кабелей с бумажной изоляцией, особенно для малых сечений, но на больших сечениях и с учетом стоимости масляного хозяйства разница нивелируется.
• Распространение водных древ: При повреждении оболочки и наличии влаги под давлением в изоляции могут образовываться проводящие «древообразные» микроканалы, ведущие к пробою. Современные конструкции с герметизированными экранами (водоблокирующие ленты) решают эту проблему.

Особенности монтажа и оконцевания

Монтаж кабеля ПвКсП 35 кВ требует специальной подготовки и инструмента. Ключевые этапы:

1. Раскатка: Производится с помощью лебедок или роликов, установленных по трассе. Категорически запрещено волочение кабеля по земле или острым кромкам. Радиус изгиба контролируется постоянно.
2. Подготовка конца кабеля: Послойное удаление оболочки, экранов и изоляции на строго рассчитанную длину с помощью специальных монтажных ножей. Требуется высокая точность и аккуратность, чтобы не повредить нижележащие слои.
3. Монтаж кабельной арматуры: Установка концевых муфт (концевая заделка) или соединительных муфт (для сращивания двух отрезков). Для кабелей 35 кВ это высокотехнологичный процесс, включающий:
   • Очистку и шлифовку поверхности изоляции.
   • Надевание и опрессовку гильз на жилу.
   • Послойное восстановление экранов и изоляции с помощью термоусаживаемых компонентов или компонентов холодной усадки.
   • Тщательную герметизацию для предотвращения доступа влаги.
4. Испытания после монтажа: Обязательным этапом является проведение высоковольтных испытаний повышенным напряжением выпрямленного тока (например, 105 кВ в течение 15 мин.) для проверки качества монтажа арматуры и отсутствия повреждений кабеля при укладке.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между ПвКсП и ПвП?

Основное отличие – в материале изоляции. В кабеле ПвКсП используется сшитый полиэтилен (XLPE), обладающий высокой теплостойкостью (+90°C). В кабеле ПвП применяется полиэтиленовая изоляция без сшивания (PE), рабочая температура которой составляет всего +70°C. Кабели ПвП на напряжение 35 кВ практически не производятся, так как несшитый полиэтилен не обеспечивает необходимой надежности при таких напряжениях и токах нагрузки.

Как правильно выбрать сечение жилы кабеля ПвКсП 35 кВ?

Выбор сечения производится по двум основным критериям:

1. По допустимому длительному току нагрузки (ДДТ): Расчетный максимальный ток линии должен быть меньше допустимого тока для выбранного сечения, способа прокладки и условий (температура земли/воздуха, количество работающих кабелей вплотную, тепловое сопротивление грунта). Данные берутся из ПУЭ (Глава 1.3) или каталогов производителей.
2. По экономической плотности тока: Для линий с большим числом часов использования максимальной нагрузки (обычно от 3000-5000 ч/год) сечение выбирается по экономическим соображениям, чтобы минимизировать потери электроэнергии за срок службы.

Дополнительно выполняется проверка на термическую стойкость при токах КЗ и на потерю напряжения (для протяженных линий).

Обязательно ли использовать кабели с нулевой галогеновой оболочкой (нг(A)-HF) для прокладки в зданиях?

Согласно современным требованиям пожарной безопасности (СП 439.1325800.2018, актуализированная редакция ПУЭ), при групповой прокладке в зданиях, сооружениях, кабельных сооружениях метрополитенов и на эскалаторах необходимо применять кабели, не распространяющие горение, с низкой коррозионной активностью продуктов дымо- и газовыделения (индекс нг(A)-HF). Кабели ПвКсП с обычной ПВХ-оболочкой (Пв) имеют индекс распространения пламени «нг(A)», но выделяют при горении коррозионно-активные галогены. Поэтому для внутренней прокладки в людных или технологически важных зонах следует выбирать исполнение с безгалогеновой полимерной оболочкой (например, ПвКсПнг(A)-HF).

Что такое «кабель с изолированной нейтралью» и применимо ли это к ПвКсП 1х35 кВ?

В сетях 6-35 кВ часто применяется режим работы с изолированной или компенсированной нейтралью. В таких сетях однофазное замыкание на землю не приводит к отключению линии. Кабель ПвКсП 1х35 кВ идеально подходит для таких сетей, так как его фазный экран (медная оплетка) рассчитан на длительное протекание емкостного тока замыкания на землю. При выборе кабеля и проектировании муфт необходимо учитывать возможность длительной работы в таком аварийном режиме (повышенное напряжение на неповрежденных фазах).

Какова практика диагностики состояния проложенных кабельных линий ПвКсП 35 кВ?

Для оценки состояния изоляции применяются неразрушающие методы:

• Измерение сопротивления изоляции и коэффициента абсорбции. Базовый, но малоинформативный для XLPE метод.
• Измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ). Позволяет оценить общее старение и увлажнение изоляции.
• Диагностика частичных разрядов (ЧР). Наиболее эффективный метод для кабелей с полимерной изоляцией. Позволяет локализовать и оценить опасность внутренних дефектов, приводящих к частичным разрядам. Проводится с помощью переносных или стационарных систем детектирования ЧР.
• Измерение спектра возвратного напряжения (PDC/FDS). Современный метод, дающий информацию о состоянии изоляции и степени ее увлажнения.

Регламент и периодичность диагностики определяются нормативными документами (СО 153-34.20.576-2003 и др.).

Заключение

Кабель ПвКсП 1-х жильный 35 кВ является основным элементом современных распределительных сетей среднего напряжения. Его преимущества, обусловленные применением изоляции из сшитого полиэтилена, – высокая пропускная способность, надежность, безопасность и простота эксплуатации – делают его предпочтительным выбором для новых проектов. Успешное применение данного кабеля требует строгого соблюдения правил выбора сечения, квалифицированного монтажа с использованием соответствующей арматуры, а также внедрения системы планово-предупредительной диагностики для контроля состояния изоляции в течение всего срока службы, который может превышать 30 лет.