Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена марки ПвПу 35 кВ 70 мм² представляет собой современное высоковольтное кабельное изделие, предназначенное для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, долговечность и соответствие жестким требованиям современных энергосистем. Данный кабель является ключевым элементом при строительстве и модернизации кабельных линий электропередачи, подстанций, городских распределительных сетей, а также для электроснабжения промышленных предприятий.
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее подробно, начиная от центра.
Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки, соответствующей сечению 70 мм². Для меди это, как правило, однопроволочная (монолитная) жила класса 1 по ГОСТ 22483. Для алюминия может использоваться как однопроволочная, так и многопроволочная конструкция. Медь обеспечивает более высокую проводимость и механическую прочность, алюминий – меньший вес и стоимость.
Наносится поверх токопроводящей жилы методом экструзии. Представляет собой слой из сшитого полиэтилена с добавлением сажи или других проводящих материалов. Его ключевая функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений на границе с изоляцией, предотвращая тем самым возникновение частичных разрядов (коронного разряда), которые разрушают изоляцию.
Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивки (образования поперечных молекулярных связей) придает материалу выдающиеся свойства: высокую термостойкость (допустимая температура длительной работы +90°C), стойкость к деформациям и растрескиванию, отличные диэлектрические характеристики. Толщина изоляции строго нормирована и для кабеля 35 кВ составляет несколько миллиметров.
Аналогичен внутреннему экрану. Наносится поверх основной изоляции и служит для симметрирования электрического поля и направления тока в случае пробоя в строго определенное место – на медную экранирующую оплетку.
Лента из полупроводящего материала, которая накладывается поверх внешнего экрана. Обеспечивает равномерный контакт с металлическим экраном и дополнительную защиту основной изоляции.
Выполняется в виде медной ленты, гофрированной медной трубки или оплетки из медных проволок. Для кабеля 35 кВ 70 мм² наиболее распространен экран в виде медных проволок, поверх которых может накладываться медная лента. Основные функции:
Внешний защитный слой из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката. Защищает все внутренние элементы кабеля от механических повреждений, агрессивных сред (химических, атмосферных), влаги и ультрафиолетового излучения. Имеет характерную окраску, обычно черный цвет.
| Параметр | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Сопротивление жилы постоянному току, не более | 0.268 Ом/км | ГОСТ 22483 |
| Емкость на единицу длины | ~0.18 — 0.22 мкФ/км | Зависит от точной конструкции изоляции |
| Индуктивность на единицу длины | ~0.4 — 0.5 мГн/км | |
| Допустимый длительный ток в земле (грунт +15°C, тепл. сопр. 1.0 К·м/Вт) | ~250 А | Зависит от условий прокладки |
| Допустимый длительный ток в воздухе (+25°C) | ~270 А | Зависит от условий прокладки |
| Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц, 5 мин. | 65 кВ | Для готового кабеля |
| Импульсное испытательное напряжение (грозовой импульс 1,2/50 мкс) | 170 кВ |
| Параметр | Значение / Условие |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 20,3 / 35 кВ (40,5 кВ) |
| Максимальная рабочая температура жилы | +90°C |
| Допустимая температура при КЗ (макс. 5 сек) | +250°C |
| Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева | -15°C |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15 x D (наружного диаметра кабеля) |
| Срок службы | Не менее 30 лет |
Кабель предназначен для прокладки в земле (траншеях), кабельных каналах, туннелях, блоках, по эстакадам и в помещениях. Прокладка по воздуху на опорах возможна, но требует учета механических нагрузок и УФ-защиты (оболочка ПВХ обеспечивает базовую стойкость).
Кабель ПвПу вытеснил традиционные кабели с бумажно-пропитанной изоляцией (например, марки СБ) благодаря ряду преимуществ:
| Критерий | Кабель ПвПу (XLPE) | Кабель с бумажно-масляной изоляцией |
|---|---|---|
| Монтаж | Проще, допускает большие перепады по высоте трассы, нет ограничений по уровню масла. | Сложнее, жесткие ограничения по разности уровней из-за стекания пропитки. |
| Эксплуатация | Не требует систем контроля давления масла, более безопасен для окружающей среды. | Требует мониторинга давления масла и систем подпитки, риск утечки масла. |
| Токовая нагрузка | Выше при одинаковом сечении из-за более высокой допустимой температуры жилы (+90°C против +70°C). | Ниже. |
| Ремонт | Соединение и оконцевание требуют высокой квалификации, но технология отработана. | Сложные технологии свинцовых муфт, работа с маслом. |
| Пожароопасность | Не распространяет горение при одиночной прокладке. | Пропиточный состав горюч. |
Качественный монтаж муфт и концевых заделок – критически важное условие для надежности всей кабельной линии. Основные этапы:
Буква «у» в маркировке ПвПу указывает на усиленную (толстостенную) изоляцию. Для кабелей на напряжение 35 кВ и выше это является стандартным и обязательным требованием, обеспечивающим необходимый уровень электрической прочности и надежности. Кабели марки ПвП (без «у») производятся на напряжения 6-10 кВ и имеют меньшую толщину изоляционного слоя.
Выбор сечения – комплексная задача, выходящая за рамки простого соответствия току нагрузки. Для кабеля 35 кВ 70 мм² необходимо выполнить расчеты по:
Для предварительной оценки: при прокладке в земле кабель 70 мм² на меди может передавать мощность около 15 МВА (при 250 А). Окончательное решение должно быть закреплено проектным расчетом.
Основными альтернативами являются:
Обязательным этапом ввода линии в эксплуатацию являются высоковольтные испытания повышенным напряжением выпрямленного тока (метод постоянного напряжения). Согласно действующим нормам (например, РД 34.45-51.300-97), кабельная линия 35 кВ испытывается напряжением 85 кВ выпрямленного тока в течение 10 минут. Цель – выявление технологических дефектов в изоляции кабеля и монтаже муфт, которые не обнаруживаются при измерениях мегомметром. Также проводятся измерения сопротивления изоляции (мегомметром на 2500 В) и сопротивления жилы постоянному току.
Это один из самых важных вопросов проектирования. Заземление только с одной стороны (как иногда делают на 6-10 кВ) для кабелей 35 кВ, как правило, не применяется из-за большой длины линий и значительной индуктивной связи, ведущей к наведению высокого напряжения на незаземленном конце экрана. Применяются две основные схемы:
Выбор схемы требует детального расчета.