Кабель ПвПу 1-х жильный 35 кВ: полный технический обзор
Кабель ПвПу 1х жильный 35 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, долговечность и эффективность в электрических сетях среднего и высокого напряжения. Расшифровка маркировки: П – изоляция из силанольносшитого полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, Пу – усиленная защитная оболочка, 1 – одножильное исполнение, 35 кВ – номинальное напряжение.
Конструкция кабеля ПвПу 1х35 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет критически важную функцию. Основные компоненты, начиная от центра:
- Токопроводящая жила: Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки, соответствует классу 1 или 2 по ГОСТ 22483. Для сечения 35 мм² жила может быть как монолитной, так и многопроволочной (как правило, круглой формы). Медь обеспечивает более высокую проводимость и стойкость к механическим нагрузкам, алюминий — меньший вес и стоимость.
- Экран по жиле (полупроводящей экран): Наносится поверх жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Выравнивает распределение электрического поля, предотвращая локальные перенапряжения и микроразряды на границе жила-изоляция.
- Изоляция: Выполнена из силанольносшитого полиэтилена (ПЭ). Толщина изоляции строго нормирована и для 35 кВ составляет несколько миллиметров. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу повышенную термостойкость (до 90°C в длительном режиме) и стойкость к трекингу.
- Экран по изоляции (полупроводящей экран): Аналогичен экрану по жиле. Вместе с экраном по жиле создает коаксиальную конструкцию, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции.
- Металлический экран (заземляющий): Выполняется в виде медной ленты, гофрированной медной ленты, проволок или их комбинации. Основные функции: защита от внешних электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля, кратковременное проведение тока короткого замыкания, а также использование в системах мониторинга (например, для детекции частичных разрядов).
- Поясная изоляция: Слой из электропроводящей бумаги или пластиката, накладываемый поверх металлического экрана для предотвращения его контакта с оболочкой.
- Защитная оболочка (Пу): Выполнена из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ) повышенной прочности (индекс «у» — усиленная). Защищает кабель от механических повреждений, агрессивных сред (химических, атмосферных) и проникновения влаги. Имеет характерный черный цвет.
- Высокая надежность и долговечность: Сшитый полиэтилен не стареет из-за циркуляции масла, не требует сложных систем подпитки.
- Простота монтажа и эксплуатации: Меньший вес и радиус изгиба по сравнению с маслонаполненными кабелями. Допускает прокладку на вертикальных участках без ограничений по перепаду высот.
- Безопасность и экологичность: Отсутствие горючего масла исключает риск растекания и возгорания, что важно для прокладки в городской среде и зданиях.
- Высокая стойкость к термическим перегрузкам и КЗ.
- Меньшие диэлектрические потери (tg δ): Повышает КПД линии, особенно при высокой нагрузке.
- Чувствительность к механическим повреждениям оболочки и влагопроницаемости: При повреждении оболочки и попадании влаги в изоляцию возможна водная древовидная эрозия, ведущая к пробою. Требуется тщательный контроль целостности оболочки при прокладке.
- Более высокая стоимость по сравнению с кабелями низкого напряжения.
- Для одножильных кабелей — необходимость специальных мер при прокладке (заземление экранов) для снижения потерь.
- Подготовка трассы: Очистка траншеи от острых предметов, создание песчаной подушки.
- Раскатка кабеля: С применением роликов для предотвращения механических повреждений. Строгое соблюдение минимального радиуса изгиба.
- Монтаж муфт: Установка соединительных и концевых муфт — критически важная операция. Требует чистоты, точности размеров и технологии. Для изоляции используется термоусаживаемый материал или холодноусаживаемые элементы, создающие герметичный узел. Обязательна заделка экранов и их заземление.
- Заземление металлических экранов: Для одножильных кабелей применяется схема заземления экранов в одной точке (обычно на концах линии), что разрывает контур для циркулирующих токов. В середине линии экран изолируется. Альтернатива — поперечное соединение экранов при треугольной укладке.
- Испытания после монтажа: Обязательно проведение высоковольтных испытаний повышенным напряжением постоянного тока (по нормам ПУЭ) и измерение сопротивления изоляции.
Область применения и условия эксплуатации
Кабель ПвПу 1х35 кВ предназначен для прокладки в земле (траншеях), кабельных каналах, туннелях, шахтах, коллекторах, а также в помещениях. Одножильное исполнение требует особого внимания к способу прокладки из-за возникновения вихревых токов в металлических экранах. Рекомендуется треугольная или плоская укладка с перевязкой и заземлением экранов в одной точке (обычно на концах линии) для разрыва контуров циркулирующих токов. Кабель рассчитан на эксплуатацию в широком диапазоне условий.
| Параметр | Значение или характеристика |
|---|---|
| Номинальное напряжение, U0/U (Um) | 20/35 кВ (40,5 кВ) |
| Максимальная рабочая температура жилы | 90°C |
| Допустимая температура при КЗ (макс. 5 с) | 250°C |
| Минимальная температура прокладки (без предварительного подогрева) | -15°C |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15-20 наружных диаметров кабеля |
| Допустимая температура окружающей среды при эксплуатации | от -50°C до +50°C |
| Относительная влажность воздуха (при t до +35°C) | до 98% |
| Срок службы | Не менее 30 лет |
Технические и электрические характеристики
Ключевые параметры определяются ГОСТ 31565-2012 (кабели с пластмассовой изоляцией на напряжение от 6 до 35 кВ) и ТУ производителя. Для сечения жилы 35 мм² характерны следующие показатели.
| Наименование параметра | Ед. изм. | Значение |
|---|---|---|
| Сопротивление жилы постоянному току при 20°C, не более | Ом/км | 0.524 (для меди) |
| Индуктивное сопротивление | Ом/км | ~0.15 |
| Емкостное сопротивление | мкФ/км | ~0.2 |
| Допустимый длительный ток нагрузки (Iдл) при прокладке в земле (+25°C, тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт) | А | ~200-220 |
| Допустимый ток короткого замыкания (5 с) | кА | ~6.5 |
| Испытательное переменное напряжение промышленной частоты (5 мин. для нового кабеля) | кВ | 65 |
| Волновое сопротивление | Ом | ~40-50 | Масса 1 км кабеля (ориентировочно) | кг/км | 1800-2200 |
Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами (например, с кабелями с бумажно-масляной изоляцией)
Преимущества кабеля ПвПу 35 кВ:
Недостатки и особенности:
Особенности монтажа и соединения
Монтаж кабеля ПвПу 35 кВ требует квалификации персонала и использования специализированного инструмента. Ключевые этапы:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальная разница между кабелями ПвПу и ПвП?
Индекс «у» в маркировке ПвПу означает «усиленная защитная оболочка». Оболочка такого кабеля имеет увеличенную толщину и механическую прочность по сравнению со стандартной оболочкой кабеля ПвП. Это делает кабель более стойким к механическим воздействиям при прокладке в траншеях без дополнительной защиты (кирпича, плит).
Почему для одножильного кабеля 35 кВ так важно правильное заземление экрана?
Металлический экран, окружающий жилу, представляет собой замкнутый виток. При протекании переменного тока по жиле в экране наводится ЭДС, которая при заземлении экрана с двух сторон приводит к циркуляции значительных токов (до 70-90% тока жилы). Это вызывает дополнительные потери на нагрев, снижает пропускную способность кабеля и может привести к перегреву. Заземление в одной точке разрывает этот контур.
Можно ли прокладывать кабель ПвПу 1х35 кВ в воздухе?
Да, можно. Кабель предназначен для прокладки в воздухе при условии защиты от прямых солнечных лучей (УФ-излучения), так как ПВХ-оболочка может подвергаться фотостарению. Рекомендуется прокладка в лотках, коробах, по фасадам в гофротрубе или с использованием кабеля с УФ-стабилизированной оболочкой.
Как определить необходимое сечение жилы для конкретного проекта?
Сечение выбирается по допустимому длительному току нагрузки с учетом способа прокладки (в земле, воздухе), температуры окружающей среды, количества параллельно проложенных кабелей и их взаимного расположения, а также по условиям срабатывания защиты при КЗ. Расчет ведется согласно ПУЭ гл. 1.3 и с использованием методик, приведенных в ГОСТ Р 50571.5.52-2011.
Каковы основные причины выхода из строя кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена?
Основные причины: механические повреждения оболочки при монтаже или сторонними работами с последующим проникновением влаги и развитием водных деревьев; ошибки при монтаже муфт (загрязнение, неправильная усадка); перегрузка по току сверх допустимой; дефекты изготовления (микрополости, загрязнения в изоляции).
Чем отличается кабель с медной жилой от кабеля с алюминиевой жилой для данного напряжения?
Медный кабель имеет меньшее электрическое сопротивление, следовательно, при одинаковом сечении обладает более высокой пропускной способностью и меньшими потерями напряжения. Он более гибок и стоек к механическим повторяющимся нагрузкам (вибрации). Алюминиевый кабель значительно легче и дешевле, но требует большего внимания к контактным соединениям из-за склонности алюминия к окислению. Выбор зависит от технико-экономического расчета.
Заключение
Кабель ПвПу 1-х жильный 35 кВ является современным, надежным и технологичным решением для построения кабельных линий распределительных сетей среднего напряжения. Его эксплуатационные преимущества, такие как высокая термостойкость, отсутствие необходимости в системах поддержания давления и экологическая безопасность, обусловили его широкое применение для ответственных объектов. Успешная эксплуатация напрямую зависит от качества изготовления кабеля, соблюдения норм проектирования трасс, строгого следования технологиям монтажа и проведения регламентных испытаний. Понимание конструкции, принципов работы и особенностей применения данного типа кабеля является обязательным для специалистов, занимающихся проектированием, строительством и обслуживанием электрических сетей 35 кВ.