Кабель ПвПг 35 кВ 120 мм

Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвПг 35 кВ 120 мм²: технические характеристики, конструкция и область применения

Кабель марки ПвПг 35 кВ с номинальным сечением токопроводящей жилы 120 мм² представляет собой силовой кабель высокого напряжения, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Его основное применение – прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, каналах), на эстакадах, в производственных помещениях, а также в земле (траншеях) при условии отсутствия растягивающих усилий и значительных механических воздействий в процессе эксплуатации. Аббревиатура расшифровывается следующим образом: П – изоляция из сшитого полиэтилена, в – внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката, П – наружная оболочка из поливинилхлоридного пластиката, г – гибкий, «голый» (без бронепокрова).

Конструкция кабеля ПвПг 35 кВ 120 мм²

Конструкция кабеля является многослойной, каждый элемент выполняет критически важную функцию для обеспечения долговечности и надежности.

• Токопроводящая жила: Номинальное сечение 120 мм². Выполняется из медных проволок (как правило, по классу 2 по ГОСТ 22483, что означает скрутку из множества проволок), что обеспечивает гибкость (индекс «г» в маркировке). Медь обеспечивает высокую электропроводность, стойкость к окислению и механическую прочность.
• Экран по жиле (полупроводящий экран): Наносится поверх жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Выравнивает электрическое поле, предотвращая локальные концентрации напряженности и ионизацию у поверхности жилы.
• Изоляция: Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Номинальная толщина изоляции для напряжения 35 кВ стандартизирована. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу повышенные температурные характеристики: длительно допустимая температура жилы увеличивается до +90°C, стойкость к тепловым деформациям и коротким замыканиям (до +250°C) существенно выше, чем у ПВХ или не сшитого полиэтилена.
• Экран по изоляции (полупроводящий экран): Аналогичен экрану по жиле. Вместе с экраном по жиле создает коаксиальную конструкцию, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции.
• Поясная изоляция: Может выполняться из полупроводящих лент, накладываемых поверх экрана по изоляции.
• Экран (металлический): Выполняется в виде медных лент, наложенных спирально внахлест, или в виде оплетки из медных проволок. Основные функции: защита от внешних электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля, использование в качестве нулевой жилы в сетях с изолированной нейтралью, а также для пропуска токов короткого замыкания и обеспечения безопасности при обслуживании.
• Внутренняя оболочка (В): Из поливинилхлоридного пластиката. Предназначена для скрепления сердечника, защиты металлического экрана от коррозии и обеспечения круглой формы кабеля.
• Наружная оболочка (П): Из поливинилхлоридного пластиката. Защищает кабель от агрессивных воздействий внешней среды (влаги, химических веществ, УФ-излучения при прокладке на открытом воздухе), а также от механических повреждений умеренного характера. Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические и электрические параметры

Параметры регламентируются стандартами ГОСТ 15150 (климатическое исполнение), ТУ 16.К71-335-2004, а также международными стандартами МЭК 60502-2. Ниже приведены ключевые характеристики для кабеля 35 кВ 120 мм².

Таблица 1. Электрические параметры кабеля ПвПг 35 кВ 120 мм² (медь)

Параметр	Значение	Примечание
Номинальное напряжение U0/U, кВ	20,6 / 35	U0 – напряжение между жилой и землей/экраном
Максимальное рабочее напряжение Um, кВ	40,5
Частота, Гц	50
Длительно допустимая температура жилы, °C	+90	В нормальном режиме работы
Максимальная температура при КЗ, °C	+250	Длительность не более 5 сек
Допустимая температура перегрузки, °C	+130	Циклы перегрузки регламентируются
Минимальная температура прокладки, °C	-15	Без предварительного подогрева
Минимальный радиус изгиба	15 x Dнар	Dнар – наружный диаметр кабеля
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более	0,153	Согласно ГОСТ 22483
Индуктивное сопротивление, Ом/км	~0,13	Зависит от конструкции и расстояния между фазами
Емкостное сопротивление, Ом/км	~0,10
Допустимый длительный ток нагрузки, А	~300	Зависит от условий прокладки (в земле, воздухе)

Таблица 2. Габаритные и весовые параметры (ориентировочные)

Параметр	Значение
Сечение жилы, мм²	120
Наружный диаметр кабеля, мм	65 — 75
Масса 1 км кабеля, кг	4500 — 5500

Условия прокладки и эксплуатации

Кабель ПвПг предназначен для эксплуатации в широком диапазоне условий, однако требует соблюдения правил прокладки и монтажа.

• Температура окружающей среды: От -50°C до +50°C. При температуре ниже -15°C требуется предварительный подогрев для предотвращения повреждения изоляции и оболочек при изгибе.
• Относительная влажность воздуха: До 98% при температуре до +35°C.
• Прокладка: Допускается прокладка в земле (траншеях) при условии отсутствия растягивающих усилий, в кабельных каналах, туннелях, по эстакадам, внутри помещений. Прокладка в земле требует дополнительной защиты (укладка в трубы, использование сигнальной ленты, песчаная подушка) от механических повреждений, так как кабель не имеет бронепокрова. Запрещена прокладка в блоках, подверженных вибрации, и в растянутом положении.
• Испытания: После прокладки и монтажа муфт кабель подвергается испытанию повышенным напряжением постоянного тока. Стандартная процедура: испытательное напряжение 85 кВ (2.5U₀) в течение 15 минут. Для введенного в эксплуатацию кабеля проводятся профилактические испытания пониженным напряжением (например, 56 кВ).

Сравнение с кабелями других марок и выбор альтернатив

Выбор кабеля для проектов 35 кВ зависит от условий прокладки и эксплуатации.

• ПвПг vs АПвПг: Кабель АПвПг имеет алюминиевую жилу. Его основные отличия: меньшая стоимость и масса, но большее удельное сопротивление, что требует увеличения сечения для передачи той же мощности. Для сечения 120 мм² медь предпочтительнее при высоких нагрузках.
• ПвПг vs ПвБШп/АПвБШп: Кабели марок ПвБШп (с броней из стальных оцинкованных лент и защитным шлангом из полиэтилена) предназначены для прокладки в земле (траншеях) без дополнительных защит, в том числе в условиях с повышенной коррозионной активностью и при наличии риска механических повреждений (раскапывание, давление грунта). ПвПг для таких условий требует защиты в виде труб или лотков.
• ПвПг vs ПвП: Марка ПвП не имеет индекса «г», что означает более жесткую жилу (однопроволочную или многопроволочную меньшей гибкости). Это может усложнить монтаж в стесненных условиях.

Расчет допустимого тока нагрузки

Допустимый длительный ток нагрузки для кабеля ПвПг 35 кВ 120 мм² не является фиксированной величиной и определяется по методике, приведенной в ПУЭ (Правила устройства электроустановок) и ГОСТ Р МЭК 60287. Он зависит от множества факторов:

• Способ прокладки (в земле, в воздухе, в канале).
• Удельное тепловое сопротивление грунта (для прокладки в земле).
• Глубина прокладки.
• Количество работающих кабелей в одной траншее и расстояние между ними.
• Температура окружающей среды (грунта или воздуха).

Для ориентировочных расчетов можно принять следующие значения:

• Прокладка в земле (траншее) при температуре грунта +15°C, глубине 0.7 м, расстоянии между кабелями 250 мм и удельном тепловом сопротивлении грунта 1.0 К·м/Вт: ~300 А.
• Прокладка в воздухе при температуре воздуха +25°C, горизонтальной прокладке на расстоянии одной наружного диаметра: ~320 А.

Точный расчет должен выполняться проектной организацией с учетом всех реальных условий.

Монтаж и соединение. Концевые и соединительные муфты

Для монтажа кабеля ПвПг 35 кВ 120 мм² применяется специализированная арматура. Технология монтажа требует высокой квалификации персонала.

• Концевые муфты (КНСт): Предназначены для оконцевания кабеля при подключении к открытым распределительным устройствам (ОРУ) или силовым трансформаторам. Обеспечивают герметизацию, контроль заземления экрана, формирование необходимых воздушных изоляционных расстояний. Для кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена применяются термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты.
• Соединительные муфты (СС): Используются для соединения двух отрезков кабеля по длине. Должны обеспечивать электрическую непрерывность жил и экранов, герметичность и механическую прочность, равную или превышающую прочность самого кабеля.
• Технология монтажа: Включает разделку конца кабеля (послойное снятие оболочек и экранов с точным соблюдением размеров), подготовку поверхностей (зачистка, шлифовка, обезжиривание), монтаж изоляционных и полупроводящих компонентов муфты, восстановление экрана и заземление. Обязательным этапом является контроль высоким напряжением после установки муфт.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое преимущество изоляции из сшитого полиэтилена (XLPE) перед бумажно-масляной изоляцией?

Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена не содержит масла, что исключает риск утечек и упрощает монтаж (нет необходимости в специальных маслосборниках и системах подпитки). Он имеет меньший вес и наружный диаметр, более высокую допустимую температуру жилы (+90°C против +70°C для маслонаполненного), допускает прокладку на вертикальных участках с большим перепадом высот. Монтаж муфт и оконцеваний проще и быстрее.

Почему в маркировке указано напряжение 20,6/35 кВ, а не просто 35 кВ?

Система обозначения U₀/U (U_m) является международной. U₀ = 20.6 кВ – это номинальное напряжение между жилой и землей/экраном в трехфазной системе с изолированной или компенсированной нейтралью, где напряжение на неповрежденных фазах относительно земли может возрастать до линейного значения при замыкании одной фазы на землю. U = 35 кВ – номинальное междуфазное (линейное) напряжение. U_m = 40.5 кВ – максимальное рабочее междуфазное напряжение, при котором оборудование может работать длительно.

Можно ли прокладывать кабель ПвПг 35 кВ 120 мм² непосредственно в земле без защиты?

Технически возможно, но не рекомендуется и часто запрещено проектными решениями. Отсутствие бронепокрова (индекс «г») делает кабель уязвимым к механическим повреждениям при раскопках, давлении камней, просадке грунта. Рекомендуется прокладка в асбоцементных, ПНД или ПВХ трубах, либо в защитных лотках. Это продлевает срок службы линии и облегчает возможную замену кабеля.

Как правильно выбрать сечение 120 мм²? На какую мощность оно рассчитано?

Сечение выбирается по экономической плотности тока и проверяется по допустимому току нагрузки и условиям короткого замыкания. Ориентировочная передаваемая мощность для трехфазной линии 35 кВ при токе 300 А: P = √3 × U × I × cosφ = 1.73 × 35000 × 300 × 0.9 ≈ 16.3 МВт. Однако окончательный выбор сечения (120, 150, 185 мм² и т.д.) должен базироваться на детальном расчете нагрузок, условий прокладки и перспективы развития сети.

Требуется ли заземление экранов кабеля ПвПг 35 кВ? И если да, то как это делается?

Да, заземление экранов (металлических) обязательно с обеих сторон кабельной линии. Это необходимо для обеспечения безопасности персонала (снятие напряжения с экрана), обеспечения симметрии электрического поля и возможности протекания токов короткого замыкания. Заземление выполняется через специальные заземляющие зажимы в концевых муфтах. В длинных линиях может применяться поперечное или продольное заземление экранов через специальные устройства (защитные разрядники, трансформаторы) для ограничения наведенных токов.

Каков ориентировочный срок службы кабеля ПвПг 35 кВ?

Номинальный срок службы кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена, при соблюдении условий хранения, прокладки, монтажа и эксплуатационных параметров, составляет не менее 30 лет. Фактический срок может быть больше и определяется реальными нагрузками, внешними воздействиями и качеством обслуживания.

В чем разница между термоусаживаемыми и холодноусаживаемыми муфтами для этого кабеля?

Термоусаживаемые муфты монтируются с помощью нагрева (газовая горелка, термофен) – под воздействием тепла компоненты муфты сжимаются, обеспечивая герметичный обхват кабеля. Холодноусаживаемые муфты монтируются без нагрева: их монтаж основан на предварительном растяжении силиконовых или EPDM-компонентов на монтажной спирали, которая после правильной установки удаляется, и материал плотно обжимает кабель. Холодная усадка считается более безопасной (нет риска локального перегрева изоляции) и менее зависимой от квалификации монтажника, но часто имеет более высокую стоимость.