Кабели электрические 25 кВ

Кабели электрические на напряжение 25 кВ: конструкция, типы, применение и стандарты

Кабели на напряжение 25 кВ относятся к классу среднего напряжения и являются ключевым элементом в распределительных сетях, системах электроснабжения промышленных предприятий, городской инфраструктуры и объектов энергоемкого транспорта. Рабочее напряжение 25 кВ (U₀/U (U_m): 15/25 (27) кВ) определяет их место между кабелями низкого (до 1 кВ) и высокого (110 кВ и выше) напряжения. Основное назначение – передача и распределение электрической энергии в трехфазных сетях с изолированной или эффективно заземленной нейтралью.

Конструктивные элементы кабеля 25 кВ

Конструкция кабеля среднего напряжения является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию для обеспечения долговечности и надежности.

• Токопроводящая жила: Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки, может быть однопроволочной (секторной или круглой) или многопроволочной. Сечение выбирается исходя из тока нагрузки и условий прокладки (от 16-25 мм² до 300-500 мм² и более).
• Экран по жиле (полупроводящей экран): Обязательный элемент для кабелей на напряжение 6 кВ и выше. Выполняется из экструдированного полупроводящего сшитого полиэтилена или накладывается в виде полупроводящей ленты. Выравнивает электрическое поле вокруг жилы, предотвращая локальные концентрации напряженности и ионизацию.
• Изоляция: Основной барьер, определяющий класс напряжения. В современных кабелях 25 кВ применяется исключительно сшитый полиэтилен (XLPE) или, реже, этиленпропиленовая каучуковая резина (EPR). XLPE обладает высокой электрической прочностью, стойкостью к тепловым перегрузкам (допустимая температура жилы до 90°C в нормальном режиме и 250°C при КЗ) и отличными диэлектрическими характеристиками.
• Экран по изоляции (полупроводящей экран): Аналогичен экрану по жиле. Вместе они создают коаксиальную конструкцию, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции. Обычно выполняется из того же материала, что и внутренний экран.
• Металлический экран (заземляющий): Выполняет несколько функций: защищает от внешних электромагнитных помех, является нулевым проводом при однофазных КЗ, обеспечивает симметрию электрического поля. Выполняется в виде медной или алюминиевой гофрированной ленты, оплетки из медных проволок или комбинации thereof. Для трехжильных кабелей может быть общим.
• Поясная изоляция и заполнители: В многожильных кабелях пространство между изолированными жилами заполняется невулканизированной резиновой смесью или другими материалами для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.
• Внешняя оболочка: Защищает все внутренние элементы от механических повреждений, влаги, химических веществ и УФ-излучения. Материал – поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилен (PE) или безгалогеновые несгораемые композиции (LSZH). Для кабелей, прокладываемых в земле, оболочка часто имеет усиленную конструкцию с бронепокровами.
• Бронепокров (при наличии): Представляет собой стальные оцинкованные ленты (ленточная броня) или проволоки (проволочная броня). Обеспечивает защиту от механических воздействий (давление грунта, растяжение, грызуны).
• Внешний защитный шланг: Наносится поверх брони для ее антикоррозионной защиты.

Классификация и типы кабелей на 25 кВ

Кабели классифицируются по нескольким ключевым признакам, что отражено в их маркировке.

По материалу и конструкции жилы:

• А – алюминиевая (АВВГ, АПвВг, АСБ).
• АС – алюминиевая и сталеалюминевая (для ВЛ).
• нет буквы или «К» – медная (ВВГ, ПвП, КВБбШв).

По типу изоляции (наиболее важный признак):

• С бумажной пропитанной изоляцией (МН): Кабели марок АСБ, СБ, ОСБ. Исторически первые, но до сих пор применяются в сетях. Требуют сложной технологии монтажа муфт, чувствительны к перепадам уровней прокладки.
• С изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ): Кабели марок АПвВг, ПвП, ПвВг. Современный стандарт. Обладают лучшими электрическими и эксплуатационными характеристиками, допускают большую длину прокладки, проще в монтаже.
• С изоляцией из ЭПР (этиленпропиленовой резины): Кабели марок АПвВг, Цеплекс. Отличаются повышенной гибкостью и стойкостью к многократным изгибам, часто используются на подвижных участках и в судовых установках.

По наличию и типу брони:

• Без брони: Для прокладки в кабельных каналах, туннелях, по эстакадам, где нет риска механических повреждений.
• С броней из стальных лент (Б): Защита от механических воздействий (давление грунта).
• С броней из стальных оцинкованных проволок (К): Защита от растягивающих усилий (прокладка по мостам, в вертикальных шахтах).

По количеству жил:

• Одножильные.
• Трехжильные (наиболее распространены для распределительных сетей).

Основные области применения

• Распределительные сети 10(6)-35 кВ городской и сельской инфраструктуры.
• Вводы и внутренние сети крупных промышленных предприятий, нефтехимических комплексов, металлургических заводов.
• Электроснабжение объектов железнодорожного транспорта на переменном токе 25 кВ.
• Подключение распределительных подстанций и трансформаторов.
• Кабельные линии в составе ГЭС, ТЭЦ, АЭС.
• Судовое электрооборудование (с специальным исполнением).

Ключевые стандарты и технические требования

Производство и испытания кабелей 25 кВ регламентируются национальными и международными стандартами.

Таблица 1. Основные стандарты на кабели 25 кВ

Страна/Регион	Стандарт	Область применения
Россия, СНГ	ГОСТ 31996-2012, ГОСТ 18410-73, ТУ 16.К71-335-2004	Кабели с пластмассовой изоляцией на напряжение 6, 10, 20, 35 кВ. Определяет конструкцию, материалы, электрические и механические параметры.
Международный	МЭК 60502-2 (IEC 60502-2)	Силовые кабели с экструдированной изоляцией на номинальное напряжение от 6 кВ (Um=12 кВ) до 30 кВ (Um=36 кВ). Мировой базовый стандарт.
Европа	HD 620, HD 629 S2	Гармонизированные документы для кабелей на среднее напряжение.
Германия	DIN VDE 0276-620, 0276-632

Кабели проходят обязательные типовые, приемо-сдаточные и периодические испытания, включая:

• Испытание повышенным напряжением промышленной частоты (для кабелей 25 кВ после монтажа – 2.5U₀ в течение 15 мин).
• Измерение сопротивления изоляции.
• Измерение емкости жил.
• Испытание на частичный разряд (важнейший показатель качества изоляции СПЭ). Уровень разряда не должен превышать 5-10 пКл.
• Контроль толщины и однородности изоляции и оболочки.

Особенности монтажа и эксплуатации

Прокладка и соединение кабелей 25 кВ требуют высокой квалификации персонала и соблюдения строгих технологических регламентов.

• Допустимые радиусы изгиба: Для кабелей с изоляцией XLPE при монтаже – не менее 15-20 наружных диаметров кабеля. При эксплуатации – не менее 10-12 диаметров.
• Термоциклирование: При прокладке в земле необходимо учитывать изменение длины кабеля из-за нагрева под нагрузкой и остывания. Прокладка «змейкой» компенсирует термические расширения.
• Требования к трассе: Глубина траншеи – не менее 0.7-1 м. Обязательна подушка из просеянного песка и защита кирпичом или сигнальной лентой. Минимальные расстояния до параллельных коммуникаций регламентированы ПУЭ.
• Соединение и оконцевание: Выполняются с помощью специальных кабельных муфт – соединительных, концевых (внутренних и наружных установок). Для кабелей с изоляцией СПЭ применяются муфты с технологией холодной или термоусаживаемой изоляции, требующие тщательной зачистки и полупроводящих экранов.
• Система мониторингa: Для ответственных линий применяется система непрерывного мониторинга частичных разрядов (онлайн или оффлайн), распределенного измерения температуры (DTS), что позволяет перейти от планово-предупредительного к ремонту по фактическому состоянию.

Сравнительная таблица характеристик кабелей с разной изоляцией

Таблица 2. Сравнение кабелей 25 кВ с изоляцией из XLPE и бумажно-пропитанной (МН)

Параметр	Кабель с изоляцией XLPE (СПЭ)	Кабель с бумажной пропитанной изоляцией (МН)
Макс. рабочая t° жилы	90°C	70-80°C (в зависимости от типа)
Допустимая t° при КЗ	250°C	160-250°C
Стойкость к увлажнению	Высокая	Низкая, требуется герметизация
Допустимый уровень прокладки	Любой, без ограничений	Ограничен (не более 15-25 м для вязкой пропитки)
Монтаж муфт	Относительно простой, меньше времени	Сложный, требует опыта, больше времени
Требования к хранению	Стандартные	Запрещено хранение на барабане вертикально, необходимо вращение
Вес и габариты	Меньше при равном сечении	Больше
Экологичность	Высокая	Низкая (опасность утечки маслопропитки)

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем принципиально отличается кабель 10 кВ от кабеля 25 кВ?

Основное отличие – толщина и качество основного слоя изоляции, а также конструкция экранов. Для кабеля 25 кВ толщина изоляции из XLPE примерно в 1.5-2 раза больше, чем для 10 кВ при одинаковом сечении жилы. Более строгие требования предъявляются к контролю частичных разрядов и однородности изоляции. Экранирующие слои (полупроводящие) являются обязательными и должны иметь более стабильные характеристики.

Как правильно выбрать сечение кабеля 25 кВ?

Выбор сечения производится по трем основным критериям, указанным в ПУЭ гл. 1.3:
1. По допустимому длительному току нагрузки: Учитывается способ прокладки (земля, воздух, канал), температура окружающей среды, количество работающих кабелей вплотную. Данные приведены в ПУЭ Табл. 1.3.16-1.3.31.
2. По экономической плотности тока: Для линий с большим числом часов использования максимума нагрузки (ТУЭ).
3. По термической стойкости к токам короткого замыкания: Проверяется, что выбранное сечение выдержит расчетный ток КЗ за время его отключения защитой.
4. По потере напряжения: Для удаленных потребителей.
Окончательно выбирается наибольшее сечение, полученное по этим критериям.

Можно ли проложить кабель 25 кВ без брони непосредственно в земле?

Прямая прокладка незащищенного кабеля (например, АПвВг без индексов «Б» или «БбШв») в земле не рекомендуется и часто запрещена техническими условиями. Отсутствие брони делает кабель уязвимым к механическим повреждениям при раскопках, давлению камней, активности грызунов. Для прокладки в земле следует применять кабели с ленточной (Б) или проволочной (К) броней, например, АПвБбШв или АПвПу. Допускается прокладка в асбоцементных, ПНД или ПВХ трубах, но это усложняет монтаж и снижает токовую нагрузку.

Что означает маркировка «ПвВг 1х240/25-25» и «АПвБбШв 3х150/25-25»?

• ПвВг 1х240/25-25: Кабель с медной жилой (нет буквы «А»), с изоляцией из сшитого полиэтилена (Пв), в поливинилхлоридной оболочке (В), без брони (голый). 1х240 – одна жила сечением 240 мм². 25/25 – номинальное напряжение 25 кВ с толщиной изоляции, рассчитанной на этот класс.
• АПвБбШв 3х150/25-25: Кабель с алюминиевой жилой (А), изоляцией XLPE (Пв), с броней из стальных лент (Б), с защитным шлангом из ПВХ поверх брони (бШв). 3х150 – три жилы сечением по 150 мм². Напряжение 25 кВ.

Каковы основные причины выхода из строя кабелей 25 кВ и как их предотвратить?

• Повреждение при монтаже: Превышение радиуса изгиба, механические удары по изоляции, неправильная зачистка. Профилактика: Обучение персонала, использование правильного инструмента.
• Дефекты заводского изготовления: Включения в изоляции, неровность экранов. Профилактика: Входной контроль, испытание на частичные разряды.
• Повреждение брони коррозией: При нарушении внешнего шланга. Профилактика: Контроль целостности оболочки при укладке, измерение сопротивления брони.
• Термическая перегрузка: Работа выше допустимого тока приводит к старению изоляции. Профилактика: Правильный выбор сечения, мониторинг температуры.
• Раскопки сторонними организациями: Профилактика: Маркировка трассы, соблюдение охранных зон, надзор за работами.

Какой срок службы у современного кабеля 25 кВ с изоляцией из XLPE?

Номинальный срок службы, заявленный производителями и стандартами (ГОСТ 31996-2012), составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс может достигать 40-50 лет при соблюдении условий эксплуатации (непревышение температуры, отсутствие перегрузок, правильный монтаж). Для кабелей с бумажной изоляцией номинальный срок службы – 30 лет, но он сильно зависит от поддержания герметичности и условий прокладки.