Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвПуг 35 кВ 300 мм²: технические характеристики, конструкция и область применения

Кабель марки ПвПуг 35 кВ с номинальным сечением токопроводящей жилы 300 мм² представляет собой силовой кабель для стационарной прокладки на номинальное переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Он предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Расшифровка маркировки: П – изоляция жил из сшитого полиэтилена (полиэтилен вулканизированный); в – внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката; Пу – усиленная защитная оболочка (броня) из стальных оцинкованных плоских проволок; г – гидроизоляционный слой в виде продольной герметизации экрана и подушки под броней. Кабель соответствует ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ» и ТУ 16.К71-335-2004 для напряжений 6 кВ и выше.

Конструкция кабеля ПвПуг 35 кВ 300 мм²

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

• Токопроводящая жила. Выполняется из медной проволоки (материал – ММ) или алюминиевой проволоки (материал – АМ/АП). Для сечения 300 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы для компактности, состоит из множества проволок, скрученных по многопроволочной технологии. Класс гибкости – 1 или 2 (для стационарной прокладки). Медная жила обеспечивает более высокую проводимость и стойкость к электрохимической коррозии, алюминиевая – меньшую стоимость и массу.
• Экран по жиле. Полупроводящий экран, наложенный поверх жилы. Выравнивает распределение электрического поля у поверхности жилы, предотвращая локальные перенапряжения и микроразряды. Выполняется из экструдированного полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты.
• Изоляция. Основной изоляционный слой из сшитого полиэтилена (XLPE). Номинальная толщина изоляции для кабеля на 35 кВ стандартизирована и составляет 10,5 мм. Сшитый полиэтилен обладает высокой электрической прочностью, термостойкостью (допустимая длительная температура жилы +90°C), стойкостью к тепловым ударам и старению.
• Экран по изоляции. Полупроводящий экран, наложенный поверх изоляции. Вместе с экраном по жиле создает цилиндрический конденсатор, ограничивая электрическое поле внутри изоляции. Также выполняется из экструдированного полупроводящего материала.
• Металлический экран. Выполняется в виде медной ленты, наложенной продольно или в виде оплетки из медных проволок. Основные функции: защита от внешних электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля, использование в качестве заземляющего проводника для токов короткого замыкания. Для сечения 300 мм² часто применяется комбинированный экран: медные проволоки + медная лента.
• Разделительный слой (подушка под броню). Выполняется из битумного состава, крепированной бумаги или ПЭТ-лент. Защищает внутренние слои от повреждения броней и обеспечивает герметизацию.
• Гидроизоляционный слой (индекс «г»). Ключевая особенность кабеля ПвПуг. Представляет собой алюмополимерную ленту (ЛАПС) или аналогичный барьерный материал, наложенный продольно с перекрытием и герметизированный. Исключает продольное распространение влаги внутри кабеля в случае повреждения внешней оболочки.
• Броня (индекс «Пу»). Защитный покров из стальных оцинкованных плоских проволок, наложенных по винтовой спирали. Предназначена для защиты кабеля от механических повреждений (растягивающих усилий, ударов, грызунов). Плоские проволоки создают более плотный и гладкий покров по сравнению с круглыми.
• Наружная оболочка. Внешний защитный слой из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Защищает броню от коррозии, обеспечивает стойкость к ультрафиолету, агрессивным средам и механическим воздействиям. Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические и электрические параметры

Параметры приведены для трехжильного кабеля с медными жилами 3х300 мм² и алюминиевыми жилами 3х300 мм².

Таблица 1. Сводные технические характеристики кабеля ПвПуг 35 кВ 3х300 мм²

Параметр	Для кабеля с медной жилой (3х300 мм2)	Для кабеля с алюминиевой жилой (3х300 мм2)
Номинальное напряжение U0/U, кВ	20,5 / 35
Максимальная длительно допустимая температура жилы, °C	+90
Максимальная температура жилы при КЗ (до 5 с), °C	+250
Допустимая температура нагрева жилы при перегрузке, °C	+130
Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева, °C	-20
Минимальный радиус изгиба при прокладке	15 наружных диаметров кабеля
Сопротивление изоляции, не менее, МОм·км	1000
Допустимый длительный ток нагрузки (Iдл), А*	~520 — 560	~405 — 435
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более	0.0601	0.0991
Масса 1 км кабеля, приблизительно, кг	~11000 — 13000	~8000 — 9500
Наружный диаметр кабеля, приблизительно, мм	~85 — 95

• Точное значение I_дл зависит от конкретных условий прокладки (грунт, воздух, температура окружающей среды, число кабелей в траншее и др.) и должно рассчитываться по методике ПУЭ 7 изд. или МЭК 60287.

Область применения и способы прокладки

Кабель ПвПуг 35 кВ 300 мм² применяется для создания магистральных линий электропередачи и распределительных сетей среднего класса напряжения. Основные сферы применения:

• Питание мощных потребителей (промышленные предприятия, горно-обогатительные комбинаты, нефтегазовые объекты).
• Соединение распределительных устройств (РУ) 35 кВ между собой и с трансформаторными подстанциями.
• Вводы в здания и сооружения энергоемких объектов.
• Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, этажах) при наличии риска механических воздействий.
• Прокладка в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, в том числе с наличием блуждающих токов и в условиях возможных смещений грунта.

Благодаря наличию гидрозащитного слоя (г) и брони из плоских проволок (Пу), данный кабель рекомендован для прокладки в грунтах с повышенной влажностью, в болотистой местности, в условиях, где существует риск повреждения кабеля при земляных работах. Прокладка в воздухе (по эстакадам, по стенам зданий) также возможна, но требует учета ветровых и ледовых нагрузок, а также УФ-излучения (ПВХ оболочка обладает достаточной стойкостью).

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж кабеля ПвПуг 35 кВ требует соблюдения строгих правил.

• Работа с барабаном: Перекатывать барабан следует только в направлении, указанном стрелкой на щеке. Запрещено сбрасывать барабан с транспортного средства.
• Радиус изгиба: Минимальный радиус изгиба при прокладке должен составлять не менее 15 наружных диаметров кабеля. При монтаже в холодное время года (ниже -20°C) кабель требует предварительного прогрева в отапливаемом помещении или с помощью специальных трансформаторов.
• Оконцевание и соединение: Требует применения специальных кабельных муфт – концевых и соединительных, рассчитанных на 35 кВ и соответствующих сечению 300 мм². Необходима тщательная зачистка изоляции, монтаж полупроводящих и изоляционных слоев муфты с соблюдением геометрии и чистоты. Обязательным является заземление металлического экрана с двух сторон.
• Испытания после монтажа: Перед вводом в эксплуатацию кабельная линия должна подвергаться высоковольтным испытаниям постоянным напряжением. Согласно ПУЭ, для кабеля 35 кВ испытательное напряжение составляет 85 кВ (для линий с изоляцией из сшитого полиэтилена). Длительность приложения полного испытательного напряжения – 15 мин.

Сравнение с аналогами и выбор

Кабель ПвПуг является одним из представителей семейства бронированных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. Сравнение с другими марками:

• ПвПг (АПвПг): Имеет броню из стальных оцинкованных круглых проволок (индекс «К» или отсутствие «у»). Круглые проволоки обеспечивают большую гибкость, но менее плотный покров. ПвПуг с плоскими проволоками более стоек к продавливающим нагрузкам.

ПвБбШп (АПвБбШп): Броня из двух стальных оцинкованных лент (индекс «Б»), внешняя оболочка – полиэтилен (Шп). Не имеет гидрозащитного слоя «г». Применяется в менее требовательных условиях по влагозащите. Полиэтиленовая оболочка более стойка к агрессивным средам, но менее гибка при низких температурах.

Кабели с бумажной пропитанной изоляцией (СБ, ЦСБ): Устаревшая технология для 35 кВ. Требуют сложного монтажа (контроль уровня масла, ограничение по перепаду высот), имеют меньшую допустимую температуру нагрева (+70°C). Кабели с изоляцией XLPE (Пв) выигрывают по всем эксплуатационным параметрам, кроме цены в некоторых сегментах.

Выбор в пользу ПвПуг 35 кВ 300 мм² обоснован при необходимости прокладки в грунте с высоким уровнем грунтовых вод, в условиях риска механических повреждений, а также при требовании к высокой надежности и долговечности линии (срок службы не менее 30-40 лет).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие кабеля ПвПуг от ПвБбШвнг на 35 кВ?

Основные отличия заключаются в конструкции брони и наличии гидрозащиты. ПвПуг имеет броню из плоских стальных проволок (Пу) и обязательный гидроизоляционный слой (г). ПвБбШвнг имеет броню из двух стальных лент (Бб) и не имеет в маркировке индекса «г», что означает отсутствие обязательного продольного гидробарьера. Также оболочка «Швнг» – это шланг из ПВХ пониженной горючести. ПвПуг лучше защищен от проникновения влаги вдоль оси и от точечных продавливающих ударов.

Как правильно выбрать сечение жилы 300 мм²? Достаточно ли его для передачи мощности, например, 20 МВт?

Сечение выбирается по допустимому току нагрузки с учетом условий прокладки и экономической плотности тока. Для ориентировочной оценки трехфазной мощности: P = √3 U I cosφ. При U=35 кВ, I_дл для Cu 3х300 ≈ 550А, cosφ=0.9: P ≈ √3 35000 550 0.9 ≈ 30 МВт. Таким образом, кабеля 3х300 мм² с медной жилой достаточно для передачи 20 МВт с запасом. Точный расчет должен учитывать потери, режим работы, резервирование и условия охлаждения.

Обязательно ли заземлять металлический экран кабеля ПвПуг с двух сторон?

Да, это обязательное требование ПУЭ (п. 1.7.83, 2.3.75). Заземление металлических экранов (или оболочек) силовых кабелей на двух концах необходимо для обеспечения безопасности персонала (снятие напряжения с экрана), для протекания токов короткого замыкания и улучшения условий отвода тепла. В некоторых схемах (при большой длине линии) может применяться заземление через ограничитель напряжения или поперечное заземление для снижения токов циркуляции в экране.

Каков реальный срок службы кабеля ПвПуг 35 кВ?

Номинальный срок службы, заявленный в технической документации и ГОСТ, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации при соблюдении условий монтажа, эксплуатации (непревышение температуры, отсутствие перегрузок) и в благоприятной внешней среде может превышать 40-50 лет. Критическими факторами, сокращающими срок службы, являются: постоянная работа при температурах, близких к +90°C, частые циклы перегрузки, термические удары, повреждение оболочки и брони с последующей коррозией и проникновением влаги.

Можно ли прокладывать кабель ПвПуг 35 кВ в одном лотке или траншее с кабелями более низкого напряжения, например, 0,4 кВ?

Совместная прокладка допустима, но с ограничениями, регламентированными ПУЭ (гл. 2.3, 2.1). Кабели напряжением выше 1 кВ до 35 кВ включительно рекомендуется прокладывать выше кабелей напряжением до 1 кВ в общей траншее или канале. Допускается их совместная прокладка в одном лотке при условии разделения несгораемыми перегородками с пределом огнестойкости. На практике для упрощения эксплуатации и повышения безопасности часто используют раздельные трассы или отсеки.

Какой документ является основным для подтверждения качества кабеля ПвПуг 35 кВ 300 мм²?

Основным документом является сертификат соответствия требованиям ГОСТ 31996-2012 (или ТУ, если кабель выпущен до введения этого ГОСТ). Обязательным также является наличие протокола приемо-сдаточных испытаний от производителя, в котором указаны фактические результаты измерений сопротивления жилы, изоляции, испытания высоким напряжением на готовой длине. При поставке должен предоставляться паспорт на кабель.