Кабели силовые 20 кВ сечение 35 мм с пластмассовой изоляцией

Кабели силовые на напряжение 20 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена сечением 35 мм²: технические характеристики, конструкция и применение

Силовые кабели на напряжение 20 кВ с номинальным сечением токопроводящей жилы 35 мм² и изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) представляют собой ключевой элемент современных распределительных сетей среднего класса напряжения. Они предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Данный типоразмер является одним из наиболее востребованных для организации фидеров от распределительных подстанций 10(6)/0,4 кВ, питания крупных потребителей (производственные цеха, торговые центры, насосные станции), а также для сооружения кабельных линий в городской инфраструктуре и промышленных зонах.

Конструкция кабеля 20 кВ 35 мм²

Конструкция кабеля является многослойной, каждый элемент выполняет строго определенную функцию, обеспечивая долговечность, надежность и безопасность.

• Токопроводящая жила: Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки. Для сечения 35 мм² жила, как правило, многопроволочная (по ГОСТ 22483-2012 класс 2 или выше), что обеспечивает необходимую гибкость. Медь обладает более высокой проводимостью и стойкостью к окислению, алюминий — меньшим весом и стоимостью.
• Экран по жиле (полупроводящей экран): Наносится поверх жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Выравнивает распределение электрического поля вокруг жилы, предотвращая локальные перенапряжения в изоляции.
• Изоляция: Основной слой из сшитого полиэтилена (XLPE). Толщина изоляции для кабелей на 20 кВ нормируется стандартами (например, ГОСТ 15150). Для данного класса напряжения она составляет, как правило, 5,5-6,0 мм. СПЭ обладает высокой электрической прочностью, термостойкостью (допустимая температура длительной работы +90°C) и стойкостью к тепловому старению.
• Экран по изоляции (полупроводящей экран): Аналогичен экрану по жиле. Вместе с экраном по жиле формирует цилиндрический конденсатор, в котором изоляция является диэлектриком. Обеспечивает равномерность радиального электрического поля.
• Металлический экран (заземляющий): Выполняется в виде медной ленты, гофрированной медной ленты, либо оплетки из медных проволок. Сечение экрана нормируется. Для 35 мм² часто применяется лента или комбинация ленты и проволок. Основные функции: защита от электромагнитных помех, замыкание тока однофазного замыкания на землю, обеспечение безопасного монтажа.
• Поясная изоляция: Изоляционная лента, накладываемая поверх металлического экрана для его фиксации и защиты от контакта с оболочкой.
• Защитная оболочка: Внешний полимерный слой, защищающий все элементы кабеля от механических повреждений, влаги, химических и биологических воздействий. Изготавливается из поливинилхлорида (ПВХ), полиэтилена (ПЭ) или самозатухающего полиэтилена (ПЭ СТ). Для прокладки в земле часто применяют оболочку из полиэтилена высокой плотности (HDPE), обладающую высокой стойкостью к истиранию и давлению.

Ключевые технические параметры и характеристики

Основные параметры регламентируются стандартами ГОСТ Р 53769-2010 (кабели на напряжение 6-35 кВ) или международными IEC 60502-2. Ниже приведены типовые данные для кабеля 20 кВ 35 мм².

Таблица 1. Электрические характеристики при длительной эксплуатации

Параметр	Значение для меди	Значение для алюминия	Примечания
Номинальное напряжение U0/U (Um), кВ	12/20 (24)		U0 — напряжение между жилой и землей, U — между жилами, Um — макс. рабочее
Макс. допустимая температура жилы при длительной работе, °C	+90
Макс. температура при коротком замыкании (1 сек), °C	+250	+200	Допустимая длительность КЗ обычно не более 4 сек.
Допустимый длительный ток нагрузки (Iдоп), А	~170-200	~130-160	Зависит от способа прокладки (земля, воздух, количество кабелей в пучке).
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более	0.524	0.868	По ГОСТ 22483.
Емкость, мкФ/км	~0.25 — 0.35		Зависит от конкретной конструкции.
Индуктивное сопротивление, Ом/км	~0.1 — 0.15		Зависит от взаимного расположения кабелей.

Таблица 2. Механические и монтажные характеристики

Параметр	Значение / Описание
Минимальный радиус изгиба при монтаже	15-20 наружных диаметров кабеля (для одножильных кабелей с СПЭ изоляцией)
Диапазон рабочих температур при монтаже	Не ниже -20°C (без предварительного прогрева). При более низких температурах требуется прогрев.
Допустимое растягивающее усилие при прокладке	Ограничивается прочностью материала жилы. Для меди ~50-70 Н/мм² сечения, для алюминия ~30-40 Н/мм². Часто применяется кабельная арматура (зажимы) для распределения нагрузки.
Глубина прокладки в земле (траншее)	Обычно не менее 0.7-1.0 м от планировочной отметки. При пересечении с дорогами — не менее 1.0-1.2 м.

Области применения и способы прокладки

Кабели данного типа применяются в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, а также в сетях с эффективно заземленной нейтралью. Основные способы прокладки:

• Прокладка в земле (траншее): Наиболее распространенный способ. Кабель укладывается на подготовленную подушку из песчаного грунта, сверху засыпается слоем песка и защищается сигнальной лентой или кирпичом. Обязательно использование кабелей с наружной оболочкой, стойкой к механическим воздействиям и влаге (HDPE).
• Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах: Требует применения кабелей с оболочкой из ПВХ или ПЭ, не распространяющей горение (индексы «нг» — негорючий). Важен расчет допустимых токов нагрузки с учетом взаимного нагрева в пучках.
• Прокладка по воздуху (по фасадам, эстакадам): Требует кабелей с оболочкой, стойкой к ультрафиолетовому излучению (обычно черный ПЭ). Необходима защита от механических повреждений и соблюдение стрелы провеса.
• Прокладка в блоках: Используются асбестоцементные или полимерные трубы. Способ трудоемкий, но обеспечивающий высокую степень защиты и возможность замены кабеля без вскрытия грунта.

Особенности монтажа и оконцевания

Монтаж кабелей 20 кВ требует высокой квалификации персонала. Ключевые этапы:

• Раскатка: Осуществляется с помощью специальных механизмов (лебедки, ролики) с контролем усилия, чтобы не превысить допустимый радиус изгиба и растягивающее усилие.
• Разделка конца кабеля: Послойное снятие оболочки, экранов и изоляции на длину, необходимую для установки концевой муфты. Требует высокой точности и чистоты.
• Установка соединительных и концевых муфт: Для кабелей с СПЭ изоляцией применяются термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты. Муфта должна обеспечивать плавный градиент электрического поля, герметичность и механическую прочность соединения. Заземление металлических экранов с обеих сторон кабельной линии является обязательным.
• Испытания после монтажа: Перед вводом в эксплуатацию кабельная линия подвергается высоковольтным испытаниям выпрямленным напряжением (например, 6U₀ = 72 кВ в течение 15 минут для новых линий) и измерению сопротивления изоляции.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями с изоляцией из СПЭ и бумажно-пропитанной (БПИ)?

Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) не требуют сложных систем подпитки маслом, имеют более высокую допустимую рабочую температуру (+90°C против +70°C для БПИ), меньший вес и радиус изгиба, большую стойкость к термическим перегрузкам. Они практически не требуют обслуживания. Кабели БПИ, как правило, дешевле на номиналы выше 110 кВ в некоторых исполнениях, но требуют соблюдения ограничений по перепаду высот и систем постоянного давления масла.

Как правильно выбрать сечение 35 мм²? Достаточно ли его для конкретной нагрузки?

Выбор сечения — комплексная задача, выходящая за рамки простого соответствия току нагрузки. Для сечения 35 мм² при прокладке в земле одиночного кабеля допустимый ток составляет примерно 170-200А для меди, что соответствует мощности около 6-7 МВА при трехфазном напряжении 20 кВ. Однако окончательный расчет должен учитывать:

• Поправочные коэффициенты на количество кабелей в траншее и их взаимное расположение.
• Температуру грунта и его тепловое сопротивление.
• Потери напряжения на участке линии.
• Ток короткого замыкания и его термическое воздействие.
• Экономическую плотность тока для проектов с длительной эксплуатацией.

Рекомендуется выполнять расчет по методикам, изложенным в ПУЭ 7-го издания и ГОСТ Р 50571.

Обязательно ли использовать кабель с медной жилой?

Нет, не обязательно. Выбор между медью и алюминием является технико-экономическим. Медный кабель имеет меньшие потери энергии (примерно на 40% меньшее сопротивление при одинаковом сечении), большую стойкость к механическим изгибам и коррозии, но его стоимость в 2-3 раза выше. Алюминиевый кабель легче и дешевле, но требует большего внимания к качеству контактных соединений (склонность к окислению, ползучести). Для сечения 35 мм² оба варианта широко применяются.

Что означает маркировка, например, АПвПу 20 кВ 1х35/25?

Расшифровка по ГОСТ:

• А — материал жилы: алюминий.
• П — изоляция: полиэтилен (в данном контексте — сшитый).
• в — оболочка: из поливинилхлорида.
• Пу — тип защитного покрова: усиленный (гофрированная металлическая лента + полимерная оболочка).
• 20 кВ — номинальное напряжение.
• 1х35/25 — количество жил (1) и их сечение (35 мм²) / сечение экрана (25 мм²).

Для меди маркировка начинается с буквы, обозначающей материал изоляции (например, ПвПу).

Как часто и какие испытания необходимо проводить на проложенной кабельной линии 20 кВ?

Согласно ПТЭЭП и СО 153-34.20.501-2003, кабельные линии 6-35 кВ должны проходить периодические испытания повышенным выпрямленным напряжением.

• Для кабелей с изоляцией из СПЭ: испытательное напряжение 2.5U₀ (30 кВ для 20 кВ кабеля) в течение 10 минут 1 раз в 5 лет.
• После ремонта с заменой участка или муфт — 6U₀ (72 кВ) на 15 минут для нового участка и 2.5U₀ для старой части линии.
• Также регулярно проводятся измерения сопротивления изоляции (мегомметром на 2500 В), петли фаза-ноль, проверка целостности и заземления экранов.

Заключение

Силовой кабель 20 кВ сечением 35 мм² с изоляцией из сшитого полиэтилена — это высокотехнологичное изделие, отвечающее современным требованиям к надежности и эффективности распределительных сетей. Его правильный выбор, основанный на точном расчете электрических и тепловых режимов, а также строгое соблюдение технологий монтажа и испытаний являются залогом долговечной и бесперебойной работы энергетического объекта. Постоянное развитие материалов (например, переход на безгалогенные, огнестойкие оболочки) и технологий монтажа (холодноусаживаемые муфты, системы онлайн-мониторинга) расширяет возможности применения этих кабелей в самых сложных условиях.