Кабель ПвПу2гж 35 кВ
Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвПу2гж 35 кВ: полный технический анализ
Кабель марки ПвПу2гж 35 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и характеристики строго регламентированы межгосударственным стандартом ГОСТ 31565-2012 (МЭК 60502-2:2005) «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение от 6 кВ до 30 кВ», с учетом российских климатических и производственных особенностей. Расшифровка маркировки является ключом к пониманию его устройства: П – изоляция из сшитого полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, Пу – усиленная защитная оболочка (броня из стальных оцинкованных профилированных лент), 2г – водоблокирующие элементы в виде гидрофобного заполнителя, ж – наличие жилы с круглой формой и секторным заполнением (для многожильных кабелей).
Конструкция кабеля ПвПу2гж 35 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию, обеспечивая долговременную и надежную работу в высоковольтных сетях.
- Токопроводящая жила: Изготавливается из медной проволоки (как правило, по ГОСТ 22483). Для сечений от 120 мм² и выше жила секторной или сегментной формы, что позволяет оптимизировать диаметр кабеля и снизить расход материалов. Жила может быть однопроволочной (для меньших сечений) или многопроволочной.
- Экран по жиле (внутренний полупроводящий слой): Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его назначение – выравнивание электрического поля и предотвращение локальных концентраций напряженности на микронеровностях жилы.
- Изоляция: Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Это ключевой элемент, определяющий высокие электрические и термические характеристики кабеля. Процесс сшивания (вулканизации) создает трехмерную молекулярную сетку, что позволяет изоляции сохранять форму и свойства при температурах до 90°C в длительном режиме и до 250°C при коротком замыкании.
- Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой): Также выполнен из экструдированного полупроводящего сшитого полиэтилена. Вместе с внутренним экраном формирует цилиндрический конденсатор, внутри которого заключено однородное радиальное электрическое поле.
- Медный экран (заземляющий): Располагается поверх внешнего полупроводящего слоя. Выполняется в виде медных проволок, наложенных спирально, или в виде медной ленты, наложенной продольно. Его функция – защита от внешних электромагнитных помех, создание пути для тока утечки и тока короткого замыкания, а также безопасность персонала (заземляется с двух сторон).
- Поясная изоляция: В многожильных кабелях поверх скрученных изолированных жил с экранами накладывается обмотка из электроизоляционной пленки или нетканого материала для фиксации конструкции.
- Разделительный слой: Как правило, выполнен из ПЭТ-ленты или крепированной бумаги. Предназначен для защиты оболочки от возможных повреждений броней.
- Броня: Выполнена из двух стальных оцинкованных профилированных (гофрированных) лент, наложенных с зазором. Профилирование повышает гибкость и механическую стойкость кабеля по сравнению с плоскими лентами. Защищает от механических повреждений (растяжения, удары, грызуны).
- Заполнение и гидрофобный барьер (2г): Внутренние пустоты между конструктивными элементами заполнены гидрофобным компаундом (чаще всего на основе полиакриламида). При попадании влаги в случае повреждения внешней оболочки вещество набухает, блокируя продольное распространение воды по кабелю.
- Внешняя оболочка: Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Защищает броню от коррозии, обеспечивает стойкость к агрессивным средам, УФ-излучению, определяет цвет кабеля (обычно черный).
- Раскатка: Запрещена раскатка с барабана методом сбрасывания. Необходимо использовать кабельные ролики, лебедки или транспортеры. Радиус изгиба контролируется.
- Подготовка концов: Перед установкой концевых муфт (КНТп, ПСТп) или соединительных муфт (ССИ) выполняется ступенчатая разделка кабеля с точным снятием слоев. Требуется чистота, отсутствие заусенцев и точное соблюдение технологических карт производителя муфт.
- Заземление: Медные экраны всех трех жил должны быть надежно соединены и заземлены с обоих концов кабельной линии для обеспечения безопасной работы и прохождения токов короткого замыкания.
- Испытания после монтажа: Обязательным этапом является проведение высоковольтных испытаний переменным напряжением 65 кВ частотой 50 Гц в течение 10 минут для проверки целостности изоляции и качества монтажа муфт.
Основные технические и электрические характеристики
Параметры кабеля ПвПу2гж 35 кВ определяются его конструкцией и материалами. Ниже приведены ключевые характеристики в соответствии с ГОСТ 31565-2012.
Таблица 1. Основные электрические параметры для кабеля ПвПу2гж 35 кВ
| Параметр | Значение / Описание | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 20,5 / 35 кВ (40,5 кВ) | U0 – напряжение между жилой и землей, U – между жилами, Um – максимальное рабочее напряжение. |
| Длительно допустимая температура жилы | +90°C | В нормальном режиме эксплуатации. |
| Максимальная температура при КЗ | +250°C | Продолжительность не более 5 секунд. |
| Допустимая температура перегрузки | +130°C | Не более 100 часов в году и 30 часов подряд. |
| Минимальная температура монтажа без предварительного прогрева | -15°C | При более низких температурах требуется прогрев. |
| Минимальный радиус изгиба при монтаже | 15 x D (наружного диаметра кабеля) | Для одножильных кабелей – 20 x D. |
| Сопротивление изоляции | Не менее 1000 МОм·км | При температуре +20°C. |
| Испытательное переменное напряжение промышленной частоты | 65 кВ | Продолжительность 10 минут после монтажа. |
| Стойкость к току короткого замыкания | Определяется сечением жилы | Рассчитывается по формуле I²t, где t=1с. |
Таблица 2. Примерные данные по допустимому длительному току нагрузки (А) для трехжильного кабеля ПвПу2гж 35 кВ, проложенного в земле
| Сечение жилы, мм² | Одножильный кабель (в траншее) | Трехжильный кабель (в траншее) | Примечание: условия прокладки |
|---|---|---|---|
| 50 | 215 | 180 | Глубина прокладки: 0.7 м. Удельное тепловое сопротивление грунта: 1.0 К·м/Вт. Температура грунта: +15°C. Температура жилы: +90°C. Данные ориентировочные, точный расчет ведется по ПУЭ гл. 1.3. |
| 95 | 315 | 265 | |
| 150 | 410 | 345 | |
| 240 | 540 | 455 | |
| 400 | 725 | 610 |
Область применения и условия эксплуатации
Кабель ПвПу2гж 35 кВ предназначен для прокладки в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, в том числе в грунтах с наличием блуждающих токов, в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, шахтах (за исключением мест с взрывоопасной опасностью по газу и пыли), а также на открытом воздухе при условии защиты от прямого солнечного излучения. Бронирование и гидрозащита делают его основным решением для магистральных и распределительных линий 35 кВ, питающих крупные промышленные предприятия, городские распределительные сети, трансформаторные подстанции и узлы. Кабель не распространяет горение при одиночной прокладке (категория П1.8.2.1.1 по ГОСТ 31565).
Особенности монтажа и соединения
Монтаж кабеля ПвПу2гж 35 кВ требует соблюдения строгих правил для сохранения его характеристик.
Сравнение с аналогами и выбор
Основным аналогом кабеля ПвПу2гж является кабель АПвПу2гж с алюминиевой жилой. Его выбор оправдан при необходимости снижения капитальных затрат, однако он имеет больший диаметр при равном сечении по току и меньшую стойкость к механическим растягивающим нагрузкам. Для агрессивных сред (кислоты, щелочи, соли) может применяться кабель с внешней оболочкой из полиэтилена (маркировка «шв» или «шп»). Для прокладки в воздухе в условиях повышенной пожарной опасности используются исполнения с пониженной горючестью и низким дымо- газовыделением (индекс «нг(А)-LS» или «нг(А)-HF»).
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие ПвПу2гж от ПвПг?
Маркировка «2г» указывает на наличие гидрофобного заполнителя, блокирующего продольное распространение влаги в случае локального повреждения оболочки. В кабеле ПвПг такой защиты нет, что ограничивает его применение в условиях возможного подтопления или высокой влажности грунта.
Как правильно выбрать сечение жилы кабеля 35 кВ?
Выбор сечения производится по трем основным критериям: 1) По допустимому длительному току нагрузки (нагрев) с учетом условий прокладки и поправочных коэффициентов (ПУЭ гл. 1.3). 2) По потере напряжения (для протяженных линий). 3) По термической стойкости к току короткого замыкания. Экономическая плотность тока для сетей 35 кВ также учитывается на этапе технико-экономического обоснования.
Обязательно ли заземлять экраны кабеля с двух сторон?
Да, это обязательное требование ПУЭ (п. 1.7.83, 2.3.97). Заземление экранов с обоих концов обеспечивает безопасность обслуживающего персонала, защищает кабель от перенапряжений, создает путь для токов утечки и симметрирует электрическое поле. При большой длине линии для снижения токов в оболочке может применяться поперечное соединение экранов (cross-bonding).
Каков срок службы кабеля ПвПу2гж 35 кВ?
Номинальный срок службы, заявленный в ГОСТ 31565-2012 и технических условиях, составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс зависит от соблюдения условий эксплуатации (недопущение длительных перегрузок), качества монтажа, отсутствия механических повреждений и коррозионного воздействия.
Можно ли использовать кабель ПвПу2гж для прокладки в воде?
Нет, несмотря на наличие гидробарьера (2г), данный кабель не предназначен для постоянной прокладки в воде. Его броня из стальных лент подвержена коррозии при длительном контакте с водой. Для прокладки в водных преградах используются специальные кабели с броней из оцинкованных проволок и усиленной влагозащитой (например, ПвП2г).
Как интерпретировать результаты измерения сопротивления изоляции мегаомметром на 2.5 кВ?
Для кабеля 35 кВ измерение проводится мегаомметром на 2500 В между каждой жилой и заземленными экранами (остальные жилы также соединяются с экраном). Нормативное значение – не менее 1000 МОм·км. Полученное значение (в МОм) пересчитывается на 1 км длины. Низкое сопротивление изоляции может указывать на увлажнение, повреждение изоляции или некачественный монтаж муфт.
Заключение
Кабель ПвПу2гж 35 кВ является современным, надежным и технологичным решением для строительства и модернизации распределительных сетей среднего класса напряжения. Его конструкция, сочетающая преимущества сшитого полиэтилена (высокие электрические и температурные характеристики), усиленную броневую защиту и гидроблокирующий барьер, обеспечивает длительную и безотказную работу в сложных условиях. Успешная эксплуатация линии на основе данного кабеля напрямую зависит от корректного выбора сечения, строгого соблюдения технологий монтажа, качественного соединения и заземления экранов, а также проведения регламентных испытаний и диагностики в соответствии с действующими нормативами.