Кабель ПвПу 35 кВ 70 мм
Кабель ПвПу 35 кВ 70 мм²: полный технический обзор
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.
Расшифровка маркировки ПвПу
- П – изоляция из сшитого полиэтилена (ПЭ).
- в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката.
- Пу – обозначение усиленной (толстостенной) изоляции, что является стандартом для напряжений 35 кВ и выше.
- 35 кВ – номинальное напряжение 35 киловольт.
- 70 мм² – номинальное сечение токопроводящей жилы.
- Защита от электромагнитных помех (экранирование).
- Обеспечение симметрии электрического поля вокруг жилы.
- Служит проводником для токов короткого замыкания и емкостных токов.
- Является элементом системы заземления.
- Распределительные сети 35 кВ: Прокладка кабельных линий от шин РУ 35 кВ подстанций к центрам питания городских и промышленных районов.
- Питание мощных промышленных потребителей: Непосредственное подключение крупных цехов, насосных станций, горнодобывающих предприятий.
- Вводы на трансформаторы: Соединение ячеек КРУ/КСО 35 кВ с силовыми трансформаторами.
- Кабельные вставки на ВЛ 35 кВ: Для прокладки на сложных участках (пересечения дорог, водных преград, в условиях стесненной городской застройки).
- Строительство и модернизация подстанций: Межсекционные и соединительные линии внутри РУ 35 кВ.
- Разделка кабеля: Послойное снятие оболочки, экрана, изоляции с точным соблюдением размеров, указанных в инструкции к муфте. Используется специальный разделочный инструмент.
- Подготовка поверхностей: Тщательная зачистка, шлифовка и обезжиривание изоляции и экрана. Нанесение полупроводящего слоя в зоне перехода электрического поля.
- Монтаж соединительной или концевой муфты: Установка изоляционного корпуса (часто термоусаживаемого или холодноусаживаемого), соединение жил (с помощью опрессовки или сварки), восстановление экранирующей и заземляющей цепей.
- Герметизация: Обеспечение полной влагонепроницаемости места соединения.
- Заземление: Надежное соединение металлических экранов с обеих сторон и их заземление в соответствии с ПУЭ. Для кабелей 35 кВ обычно применяют заземление экранов с двух сторон (заземление по концам) или применение поперечных связей и устройств для ограничения индуцированных токов (поперечное заземление).
- Допустимому длительному току нагрузки (с учетом способа прокладки, температуры грунта/воздуха, количества работающих кабелей вплотную).
- Потере напряжения (должна быть в пределах норм ПУЭ).
- Термической стойкости к токам короткого замыкания (проверка, что кабель выдержит расчетный ток КЗ за время его отключения).
- Экономической плотности тока (для оптимизации капитальных и эксплуатационных затрат).
- Кабель АПвПу 35 кВ 70 мм²: С алюминиевой жилой. Более дешевый и легкий, но требует большего внимания к качеству контактных соединений из-за склонности алюминия к окислению.
- Кабель ПвП 35 кВ 70 мм² в исполнении «нг(А)-LS»: С оболочкой, не распространяющей горение с низким дымо- и газовыделением. Обязателен для прокладки в людных помещениях, метро, тоннелях.
- Кабель ПвПв 35 кВ 70 мм²: С внешней оболочкой из полиэтилена вместо ПВХ. Обладает повышенной стойкостью к влаге и агрессивным средам, часто используется для прокладки в воде или сильно заболоченных грунтах.
- Заземление с двух сторон (Solid Bonding): Экран заземляется на обоих концах линии. Простая схема, но приводит к циркулирующим токам по экрану из-за электромагнитной индукции от тока жилы, вызывая дополнительные потери и нагрев. Применима для коротких линий.
- Поперечное заземление (Cross Bonding): Трасса разбивается на три примерно равных участка (некратные секции). Экран каждого участка изолируется, а в точках соединения (в муфтах) экраны последовательно перекрещиваются и заземляются через устройства защиты (ограничители напряжения или защитные связи). Эта схема практически устраняет циркулирующие токи и применяется на длинных линиях.
- Ошибки монтажа муфт и концевых заделок: Некачественная зачистка, остатки загрязнений на изоляции, неправильное наложение полупроводящих слоев, плохая герметизация – основная причина отказов.
- Механические повреждения при прокладке или последующих земляных работах.
- Термическая перегрузка из-за неправильного выбора сечения или ухудшения условий охлаждения (заиление траншеи, несанкционированные отогревы грунта).
- Дефекты производства (включения, пустоты в изоляции), которые проявляются при высоковольтных испытаниях или в первые годы эксплуатации.
- Повреждение оболочки и последующее проникновение влаги в конструкцию кабеля (древесный эффект).
Конструкция кабеля ПвПу 35 кВ 70 мм²
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее подробно, начиная от центра.
1. Токопроводящая жила
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.
2. Экран по жиле (внутренний полупроводящий слой)
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.
3. Основная изоляция
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.
4. Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой)
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.
5. Поясная изоляция
Лента из полупроводящего материала, которая накладывается поверх внешнего экрана. Обеспечивает равномерный контакт с металлическим экраном и дополнительную защиту основной изоляции.
6. Металлический экран
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:
7. Оболочка
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.
Основные технические характеристики и параметры
Электрические параметры (для меди, при температуре жилы +90°C)
| 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 |
Эксплуатационные параметры
| 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 |
Области применения
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).
Сравнение с аналогами (кабелем с бумажно-масляной изоляцией)
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. |
Требования к монтажу и заделке в муфты
Качественный монтаж муфт и концевых заделок – критически важное условие для надежности всей кабельной линии. Основные этапы:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие кабеля ПвПу от ПвП?
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.
Как правильно выбрать сечение 70 мм²? Достаточно ли его для конкретной нагрузки?
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.
Какие существуют альтернативы кабелю ПвПу 35 кВ 70 мм²?
Основными альтернативами являются:
Как осуществляется контроль качества изоляции после прокладки и монтажа муфт?
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.
Каковы особенности заземления металлических экранов кабеля на 35 кВ?
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.