Кабели силовые на напряжение 25 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена сечением 185 мм²: технические характеристики, конструкция и область применения

Силовые кабели на напряжение 25 кВ с сечением токопроводящей жилы 185 мм² и пластмассовой изоляцией 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 25 кВ частотой 50 Гц. Основным материалом изоляции в данном классе напряжения является сшитый полиэтилен (XLPE), который полностью вытеснил бумажно-масляную изоляцию благодаря совокупности эксплуатационных преимуществ.

Конструкция кабеля

Конструкция кабеля 25 кВ 185 мм² является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Стандартная последовательность слоев, начиная от центра:

• Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия (АВВГ, АПвВГ) или меди (ВВГ, ПвВГ) сечением 185 мм². Жила может быть однопроволочной (монолитной) для меньших гибкости и радиусов изгиба или многопроволочной (скрученной из множества проволок) для повышенной гибкости. Класс 1 (монолит) или класс 2 (многопроволочная) по ГОСТ 22483.
• Экран на жиле (для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена). Обязательный элемент для выравнивания электрического поля вокруг жилы. Представляет собой полупроводящий сшитый полиэтилен, наложенный экструзией поверх жилы.
• Изоляция. Основной слой из сшитого полиэтилена (XLPE). Номинальная толщина изоляции для кабеля на 25 кВ составляет, как правило, 8.0-9.0 мм. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) повышает его температурную стойкость с 70°C до 90°C (длительно допустимая температура жилы) и до 250°C в режиме короткого замыкания.
• Экран на изоляции. Также выполняется из полупроводящего сшитого полиэтилена. Вместе с экраном на жиле создает цилиндрическое конденсаторное поле, исключающее тангенциальные составляющие и разряды.
• Поясная изоляция. В ряде конструкций поверх экрана на изоляции может накладываться слой из электропроводящей бумаги или полимерной ленты.
• Металлический экран/броня. Выполняет две функции: защитную (заземляемый экран для безопасности персонала) и как провод для тока короткого замыкания. Может быть выполнен в виде:
  • Медной или алюминиевой гофрированной ленты.
  • Медных проволок, спирально наложенных поверх поясной изоляции.
  • Комбинации медных лент и проволок.

  Сечение этого экрана нормируется для обеспечения проводимости, достаточной для отключения КЗ защитой.

• Заполнитель. Промежутки между сердечником и внешней оболочкой заполняются жгутами из пластиката или резины для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.
• Внешняя оболочка. Защищает все внутренние элементы от механических повреждений, влаги и агрессивных сред. Выполняется из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката, полиэтилена (PE) или, для повышенной стойкости к горению, из полимеров без галогенов (LS, ZH). Толщина оболочки стандартизирована.

Основные технические характеристики и параметры

Ключевые параметры кабеля 25 кВ 185 мм² регламентируются национальными (ГОСТ Р 53769-2010, ТУ 16.К71-335-2004) и международными (МЭК 60502-2) стандартами.

Таблица 1. Основные электрические и механические параметры

Параметр	Значение для алюминиевой жилы	Значение для медной жилы	Примечания
Номинальное напряжение U0/U (Um), кВ	25 / 25 (26)		U0 – напряжение между жилой и землей, U – между жилами.
Сечение жилы, мм²	185		Согласно ГОСТ 22483.
Максимальное сопротивление жилы при 20°C, Ом/км	0.164	0.0991	Для многопроволочных жил.
Допустимый длительный ток нагрузки (в земле), А	~330-360	~420-450	Зависит от условий прокладки (глубина, температура грунта, удельное тепловое сопротивление).
Допустимый ток короткого замыкания (1 сек), кА	~5.5	~9.0	Рассчитывается по формуле, зависит от начальной и конечной температур.
Емкость, мкФ/км	~0.30 — 0.35		Зависит от толщины изоляции и диэлектрической проницаемости XLPE (~2.3).
Индуктивное сопротивление, Ом/км	~0.11 — 0.13		Зависит от взаимного расположения жил в кабеле.
Минимальный радиус изгиба при прокладке	15-20 x D кабеля		D – внешний диаметр кабеля. Для кабелей с гофрированным экраном радиус меньше.
Допустимая температура жилы: Длительная эксплуатация Короткое замыкание Перегрузка	+90°C +250°C +130°C		Для изоляции из сшитого полиэтилена (XLPE).

Область применения и способы прокладки

Кабели данного типа применяются для создания кабельных линий в сетях 25 кВ, как правило, с изолированной или эффективно заземленной нейтралью. Основные сферы применения:

• Питающие линии от понижающих подстанций 110/25 кВ к городским и промышленным распределительным пунктам.
• Распределительные сети в крупных городах (кабели в коллекторах, тоннелях, по эстакадам).
• Вводы на территорию крупных промышленных предприятий, нефтехимических комплексов, портов.
• Резервированные линии для ответственных потребителей.

Способы прокладки:

• В земле (траншеях): Наиболее распространенный способ. Требует песчаной подушки, защиты кирпичом или плитами от механических повреждений, сигнальной ленты. Глубина прокладки – не менее 0.7-1.0 м.
• В кабельных сооружениях: В коллекторах, тоннелях, по эстакадам, в каналах. При групповой прокладке необходимо вводить понижающие коэффициенты к допустимому току.
• На воздухе: По стенам зданий, конструкциям, с обязательной защитой от прямых солнечных лучей (кабели с устойчивой к УФ оболочкой PE).

Сравнение с кабелями с бумажной изоляцией

Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE) обладают неоспоримыми преимуществами перед традиционными кабелями с бумажно-масляной изоляцией (МНС, СГ):

• Отсутствие масла: Исключается риск утечки масла, нет необходимости в системах подпитки и контроля давления, кабель может прокладываться на вертикальных и наклонных трассах без ограничений.
• Высокая стойкость к влаге: Даже при повреждении оболочки изоляция XLPE не теряет своих диэлектрических свойств так быстро, как пропитанная бумага.
• Большая допустимая температура: +90°C против +70°C для бумажной изоляции, что позволяет передавать большую мощность при том же сечении.
• Меньший вес и внешний диаметр: Облегчает транспортировку и монтаж.
• Меньшая трудоемкость монтажа муфт и концевых заделок.
• Экологическая безопасность.

Маркировка и обозначение

Маркировка кабелей выполняется согласно ГОСТ Р 53769. Пример расшифровки кабеля АПвВГ-25 1х185/25:

• А – материал жилы: алюминий.
• Пв – материал изоляции: сшитый полиэтилен (XLPE).
• В – материал оболочки: поливинилхлорид (ПВХ).
• Г – гибкий (отсутствие брони).
• 25 – номинальное напряжение, кВ.
• 1х185 – количество и сечение основных жил.
• /25 – сечение экрана (нейтрали), мм².

Аналогичный кабель с медной жилой будет обозначаться как ПвВГ-25 1х185/25 (буква «А» отсутствует).

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабелей 25 кВ требует специальной подготовки персонала и оборудования. Ключевые этапы:

• Раскатка: Осуществляется с помощью роликов, лебедок или тракторов с соблюдением минимального радиуса изгиба. Запрещено волочение кабеля по земле.
• Подготовка концов: Послойная разделка конца кабеля с использованием специальных шаблонов для обеспечения точных размеров снятия изоляции и экрана.
• Монтаж соединительных и концевых муфт: Применяются термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты. Процесс включает:
  • Опрессовку гильз на жилах.
  • Восстановление экрана с помощью проводящих лент и спиралей.
  • Установку изоляционных элементов (манжет, колпачков).
  • Монтаж заземляющих проводников.
• Испытания после монтажа: Обязательным является проведение высоковольтных испытаний выпрямленным напряжением (постоянным током) величиной, как правило, 4U₀ в течение 15 минут для проверки целостности изоляции и качества монтажа муфт.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями АПвВГ и АПвПуГ?

Буква «у» в обозначении АПвПуГ указывает на усиленную защитную оболочку, как правило, из полиэтилена. Кабель АПвПуГ чаще предназначен для прокладки в земле без дополнительной защиты (кирпич, плиты), так как его оболочка имеет повышенную стойкость к механическим воздействиям и растяжению. Кабель АПвВГ с ПВХ оболочкой чаще применяется для прокладки в кабельных сооружениях.

Как правильно выбрать сечение экрана (нейтрали) для кабеля 25 кВ 185 мм²?

Сечение экрана (обычно 25, 35 или 50 мм² по меди) выбирается исходя из расчетного тока короткого замыкания и его длительности. Оно должно быть достаточным для его проведения без перегрева до температуры, опасной для изоляции (обычно до 250°C). Выбор осуществляется на этапе проектирования согласно ПУЭ и расчетам токов КЗ.

Можно ли прокладывать кабели с XLPE изоляцией в воде?

Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена имеют высокую влагостойкость, но для постоянной прокладки в воде (подводные переходы) требуются специальные конструкции с герметизированными жилами (водоблокирующие ленты, гидрофобные заполнители) и усиленной броневой защитой (например, проволоки из нержавеющей стали). Стандартные кабели АПвВГ для этого не предназначены.

Что означает цветовая маркировка внешней оболочки кабеля 25 кВ?

Согласно ГОСТ 18729-2019, для кабелей на напряжение 25 кВ рекомендуется оболочка черного цвета. Часто на оболочку наносят продольные цветные полосы для идентификации: красная полоса обычно обозначает кабель на напряжение 25 кВ. Однако конкретная маркировка должна быть указана в технических условиях завода-изготовителя.

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

Номинальный срок службы, заявляемый производителями и стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать 40-50 лет и зависит от условий прокладки, режимов нагрузки (температурных циклов), отсутствия повреждений при монтаже и эксплуатации, а также от качества исходных материалов и изготовления.

Каковы основные причины выхода из строя таких кабелей?

Основные причины отказов:

• Механические повреждения оболочки и изоляции при земляных работах (третьими лицами).
• Некачественный монтаж соединительных и концевых муфт (основная причина на новых линиях).
• Старение изоляции под воздействием длительных перегрузок и термических циклов.
• Дефекты изготовления (вкрапления инородных частиц в изоляцию, неровность экрана), проявляющиеся, как правило, в первые годы эксплуатации.

Заключение

Силовой кабель на напряжение 25 кВ сечением 185 мм² с изоляцией из сшитого полиэтилена является технологичным, надежным и экономически обоснованным решением для создания и модернизации распределительных сетей среднего напряжения. Его преимущества – высокая пропускная способность, простота монтажа и эксплуатации, долгий срок службы – обусловили его повсеместное применение. Правильный выбор марки кабеля, соблюдение норм прокладки и монтажа, а также проведение регламентных испытаний являются залогом безаварийной работы кабельной линии на протяжении десятилетий.