Кабель ПвПу 10 кВ 150 мм

Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвПу 10 кВ 150 мм²: конструкция, применение и технические характеристики

Кабель силовой марки ПвПу на напряжение 10 кВ с сечением токопроводящей жилы 150 мм² представляет собой современное высоковольтное кабельное изделие, предназначенное для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Его применение обусловлено требованиями к надежности, долговечности и безопасности в электрических сетях среднего класса напряжения. Расшифровка маркировки: П – изоляция из силанольносшитого полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, Пу – обозначение модификации с усиленной внешней оболочкой, что указывает на повышенную механическую прочность и стойкость к внешним воздействиям. Номинальное напряжение 10 кВ определяет область его применения в распределительных сетях, а сечение 150 мм² соответствует допустимому длительному току нагрузки.

Конструкция кабеля ПвПу 10 кВ 150 мм²

Конструкция кабеля является многослойной и включает в себя ряд обязательных элементов, каждый из которых выполняет критически важную функцию.

• Токопроводящая жила. Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки (в зависимости от исполнения), скрученной по концентрическим правилам. Для сечения 150 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы, что позволяет оптимизировать диаметр кабеля и улучшить условия теплоотвода. Медная жила обеспечивает более высокую проводимость и стойкость к электродинамическим воздействиям, алюминиевая — меньшую стоимость и вес.
• Экран по жиле (полупроводящий экран). Наносится поверх жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Его назначение — выравнивание электрического поля у поверхности жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение локальных концентраций напряженности, которые могут привести к частичным разрядам и разрушению изоляции.
• Основная изоляция. Выполняется из силанольносшитого полиэтилена (Пв). Это ключевой элемент, определяющий рабочие параметры кабеля. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу высокие термические свойства, позволяя кабелю работать при температуре жилы до +90°C в длительном режиме и до +250°C при коротком замыкании. Изоляция обладает высокой электрической прочностью и стойкостью к трекингу.
• Экран по изоляции (полупроводящий экран). Аналогичен экрану по жиле. Вместе они образуют коаксиальную систему, которая ограничивает электрическое поле строго внутри изоляционного слоя. После монтажа этот экран должен быть надежно заземлен с обеих сторон кабельной линии.
• Поясная изоляция. Выполняется в виде наложения медных или алюминиевых проволок (спирально) или лент (продольно). В кабелях на 6-10 кВ часто используется медная лента, накладываемая с перекрытием. Функция — обеспечение пути для тока короткого замыкания и защитного тока, а также экранирование от внешних электромагнитных влияний.
• Разделительный слой. Как правило, представляет собой полиэтилентерефталатную (лавсановую) или ПВХ ленту, наложенную поверх экрана. Предотвращает возможное взаимодействие материалов экрана и внешней оболочки.
• Наружная оболочка. Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Индекс «у» в маркировке (Пу) указывает на усиленное исполнение оболочки, которое характеризуется повышенной толщиной, механической прочностью, стойкостью к истиранию, ударам и давлению грунта. Цвет оболочки для кабелей на 10 кВ обычно черный.

Область применения и условия эксплуатации

Кабель ПвПу 10 кВ 150 мм² предназначен для прокладки в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, по эстакадам, а также внутри помещений. Он не предназначен для прокладки в воде (без специальных защитных мероприятий) и в блоках. Основные объекты применения:

• Распределительные сети городской и промышленной инфраструктуры (питание районных подстанций, крупных зданий).
• Вводы и межсекционные связи на предприятиях энергетики, нефтегазовой и химической промышленности.
• Питание мощных электродвигателей и другого технологического оборудования.
• Резервирующие и соединительные линии в сетях 6-10 кВ.

Условия эксплуатации регламентируются ГОСТ 31996-2012 и техническими условиями производителя:

• Рабочая температура токопроводящей жилы: от -50°C до +50°C (окружающая среда), длительно допустимая +90°C.
• Максимальная температура при коротком замыкании (длительность до 4 сек): +250°C.
• Допустимая температура при перегрузке: +130°C.
• Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля для одножильных кабелей с поясной изоляцией.
• Прокладка без предварительного подогрева возможна при температуре не ниже -15°C.

Технические и электрические параметры

Основные параметры для кабеля ПвПу 10 кВ 150 мм² с алюминиевой (А) и медной (М) жилой.

Таблица 1. Электрические характеристики при температуре жилы +90°C

Параметр	Значение для кабеля с алюминиевой жилой (АПвПу)	Значение для кабеля с медной жилой (ПвПу)
Сопротивление жилы постоянному току, Ом/км, не более	0.206	0.124
Рабочая емкость, мкФ/км	~0.25 — 0.30
Индуктивное сопротивление, Ом/км	~0.11 — 0.13
Допустимый длительный ток в земле (грунт с тепловым сопротивлением 1.0 К·м/Вт), А	275	350
Допустимый длительный ток в воздухе, А	300	385
Сопротивление изоляции, МОм·км, не менее	1000

Таблица 2. Испытательные напряжения

Вид испытания	Параметры	Примечание
Заводское испытание переменным напряжением	20 кВ, 50 Гц, продолжительность 5 мин.	Обязательно для каждой бухты/барабана.
Испытание после монтажа постоянным напряжением	22 кВ (Uвып), продолжительность 10 мин.	Uвып = (2.5 U0). Для 10 кВ U0 = 8.7 кВ.
Импульсное испытание (по требованию)	Импульс 1.2/50 мкс, амплитуда 95 кВ.	Проверка стойкости к грозовым перенапряжениям.

Таблица 3. Конструктивные размеры и масса (ориентировочные данные)

Тип жилы / Исполнение	Наружный диаметр, мм	Масса 1 км кабеля, кг
АПвПу 10 кВ 150 мм² (одножильный)	45 — 50	3500 — 4000
ПвПу 10 кВ 150 мм² (одножильный)	45 — 50	4000 — 4500

Преимущества и недостатки по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией (СБ)

Преимущества:

• Более высокая допустимая температура: Длительная +90°C против +70°C для СБ, что позволяет пропускать больший ток при том же сечении.
• Отсутствие необходимости в сложных маслоснабжающих устройствах и постоянном контроле уровня масла.
• Меньший вес и радиус изгиба, что упрощает транспортировку и монтаж.
• Более простая и чистая процедура монтажа муфт и концевых заделок, не требующая слива/залива масла.
• Высокая стойкость к продольному распространению воды. При повреждении оболочки вода не пропитывает изоляцию, как в СБ кабелях.
• Возможность прокладки на вертикальных и наклонных трассах без ограничений, связанных с перетеканием масла.

Недостатки / Особенности:

• Чувствительность к частичным разрядам. Качество монтажа экранов и заделок должно быть безупречным, так как внутренние микроскопические полости в изоляции под воздействием высокой напряженности поля могут привести к постепенному развитию электрического дерева.
• Чувствительность к механическим повреждениям при монтаже. Задиры, надрезы изоляции и экрана недопустимы.
• Более высокая стоимость самих кабельных аксессуаров (муфт, концевых заделок).
• Требовательность к квалификации персонала, выполняющего монтаж соединительных и концевых устройств.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабеля ПвПу требует строгого соблюдения технологии. Ключевые этапы:

1. Раскатка. Запрещается сбрасывание барабанов с транспортных средств. Радиус изгиба должен контролироваться по трассе прокладки.
2. Подготовка конца кабеля. Послойное удаление оболочки, экранов и изоляции с помощью специального кабельного инструмента. Обязательна ступенчатая разделка для обеспечения плавного градиента электрического поля в зоне концевого устройства.
3. Монтаж концевых заделок (концевой муфты). Устанавливаются для перехода с кабеля на открытые шины распределительного устройства. Включают в себя изолятор (полимерный или фарфоровый), наконечник для соединения с шиной и элементы для заземления экрана. Требуют тщательной очистки и обезжиривания поверхностей изоляции перед установкой.
4. Монтаж соединительных муфт. Применяются для соединения двух отрезков кабеля. Конструкция включает в себя изоляционный корпус, внутренние полупроводящие и изоляционные компоненты, систему механической защиты (металлический гильз) и заземления экранов. Является наиболее ответственным элементом линии.
5. Заземление экранов. Экраны с обеих сторон кабельной линии должны быть надежно заземлены. В схемах с односторонним заземлением на другом конце устанавливаются защитные устройства (ограничители перенапряжений) для предотвращения наведения опасного потенциала на незаземленном экране.

Контроль состояния и диагностика

Для оценки состояния кабельной линии ПвПу применяются следующие методы диагностики:

• Измерение сопротивления изоляции мегаомметром на 2.5-5 кВ. Базовый метод, позволяющий выявить грубые дефекты и увлажнение.
• Измерение коэффициента абсорбции (поглощения). Оценивает степень увлажнения изоляции.
• Испытание повышенным выпрямленным напряжением. Основной приемочный и эксплуатационный тест, выявляющий сосредоточенные дефекты.
• Измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ). Позволяет оценить старение изоляции и наличие равномерно распределенных дефектов. Измеряется на переменном напряжении 2-10 кВ.
• Частично-разрядная диагностика (ЧР). Наиболее прогрессивный метод, позволяющий обнаружить и локализовать источники частичных разрядов внутри изоляции, в муфтах или концевых заделках. Проводится с помощью детекторов ЧР.
• Тепловизионный контроль. Выявляет локальные перегревы в точках соединения, на концевых заделках и муфтах при работе под нагрузкой.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями ПвПу и ПвП?

Буква «у» в маркировке ПвПу указывает на усиленную оболочку из поливинилхлоридного пластиката. Она имеет увеличенную толщину и, как следствие, повышенную механическую прочность, стойкость к истиранию, сдавливанию грунтом и повреждениям при протяжке в кабельных каналах. Кабель ПвП (без «у») имеет оболочку стандартной толщины.

Можно ли прокладывать кабель ПвПу 10 кВ в одном лотке с кабелями низкого напряжения?

Прокладка допустима, но должна выполняться в соответствии с ПУЭ (глава 2.1). Кабели на напряжение выше 1 кВ рекомендуется прокладывать выше кабелей до 1 кВ. При параллельной прокладке расстояние между группами кабелей разного напряжения должно быть не менее 100 мм, либо они должны быть разделены несгораемой перегородкой. Необходимо также учитывать влияние электромагнитных помех.

Какой срок службы у данного кабеля и от чего он зависит?

Номинальный срок службы, заявленный производителями, составляет 30-40 лет. Фактический срок зависит от условий эксплуатации: соблюдения токовых нагрузок, отсутствия частых перегрузок и коротких замыканий, качества монтажа муфт и заделок, коррозионной активности среды, механических воздействий, а также от регулярности и качества проводимых диагностических мероприятий.

Как правильно выбрать сечение 150 мм²? На что ориентироваться?

Выбор сечения 150 мм² производится на основе расчета по следующим критериям: 1) По допустимому длительному току нагрузки (с учетом способа прокладки и температуры окружающей среды). 2) По потере напряжения (должна быть в пределах нормы для данного участка сети). 3) По термической стойкости к токам короткого замыкания. 4) По экономической плотности тока (для проектов с большим количеством линий). Сечение 150 мм² часто является оптимальным для фидеров 10 кВ с токами нагрузки 250-350 А.

Обязательно ли использовать концевые заделки с обязательным заземлением экрана?

Да, это обязательное требование ПУЭ и условие безопасной эксплуатации. Заземление экранов (металлической оболочки, брони) с двух сторон линии необходимо для обеспечения безопасности персонала (снятие опасного потенциала), для протекания токов короткого замыкания и нормальной работы релейной защиты, а также для устранения внешнего электромагнитного поля. В схемах с односторонним заземлением на другом конце должны устанавливаться ограничители перенапряжений (ОПН).

Что означает цвет оболочки кабеля?

Согласно ГОСТ 31996-2012, оболочка кабелей на напряжение 10 кВ и выше должна быть черного цвета. На поверхность оболочки может быть нанесена маркировка с указанием марки кабеля, сечения, напряжения, года изготовления и метража. Цветовая маркировка жил (для кабелей с нулевой жилой или многожильных низковольтных) в высоковольтных кабелях не применяется.

Чем отличается монтаж муфт на кабеле с изоляцией из сшитого полиэтилена от бумажно-масляного?

Основные отличия: 1) Не требуется работа с маслом (слив, залив, контроль уровня). 2) Критически важна чистота и подготовка поверхностей: необходимо удаление полупроводящего слоя строго до чистого диэлектрика, снятие фасок, обезжиривание. 3) Широко применяются термоусаживаемые или холодноусаживаемые компоненты, которые обеспечивают герметичность и требуемую конфигурацию электрического поля. 4) Требуется высокая точность и аккуратность при выполнении ступенчатой разделки изоляции.