Кабели силовые 30 кВ с пластмассовой изоляцией без брони

Кабели силовые на напряжение 30 кВ с пластмассовой изоляцией без брони: конструкция, применение, стандарты

Кабели силовые на напряжение 30 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) или поливинилхлоридного пластиката (ПВХ) и без бронепокрова представляют собой ключевой элемент современных кабельных линий распределительных сетей среднего напряжения. Их применение обусловлено сочетанием высоких электрических характеристик, относительной легкости, простоты монтажа и обслуживания. Данный тип кабелей предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ или 35 кВ (в зависимости от класса) с частотой 50 Гц.

Конструкция кабеля 30 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, каждый элемент выполняет строго определенную функцию. Типовая конструкция (например, по ГОСТ 31996-2012 или ТУ 16.К71-335-2004) включает следующие компоненты, начиная от центра:

• Токопроводящая жила. Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки. Может быть однопроволочной (секторной или круглой) для сечений до 240-300 мм² или многопроволочной (круглой) для больших сечений. Класс гибкости: 1 или 2. Сечения жил стандартизированы: 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240, 300, 400, 500 мм² и более.
• Экран по жиле (внутренний полупроводящий слой). Обязательный элемент для кабелей на напряжение 6 кВ и выше. Выполняется из экструдированного полупроводящего сшитого полиэтилена или накладывается в виде полупроводящей ленты. Выравнивает распределение электрического поля у поверхности жилы, предотвращая локальные перенапряжения и ионизацию.
• Изоляция. Основной диэлектрический барьер. Применяется исключительно сшитый полиэтилен (СПЭ, XLPE). Для напряжений 30 кВ ПВХ-изоляция не применяется из-за худших диэлектрических и температурных характеристик. Толщина изоляции нормирована стандартами. Например, для 35 кВ (класс напряжения 26/35 кВ) минимальная толщина составляет 10.5-11.0 мм в зависимости от сечения.
• Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой). Аналогичен внутреннему экрану. Вместе с экраном по жиле создает коаксиальную конструкцию, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции. Обеспечивает безопасность при касании.
• Металлический экран (заземляющий). Выполняется в виде медной ленты, наложенной продольно или в виде оплетки из медных проволок. Основные функции: защита от электромагнитных помех, проведение токов короткого замыкания и емкостных токов на землю. Для одножильных кабелей является обязательным элементом для прокладки в земле (для компенсации индуктивных потерь). Сечение медных элементов нормировано в зависимости от ожидаемого тока КЗ.
• Поясная изоляция. Слой из электроизоляционной ленты (например, из ПЭТ), наложенной поверх металлического экрана. Защищает металлический экран от коррозии и механических повреждений со стороны оболочки.
• Защитная оболочка. Внешний защитный слой, предохраняющий все внутренние элементы от влаги, химических веществ, механических воздействий и распространения пламени. Выполняется из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ), полиэтилена (ПЭ) или безгалогенных композиций с низким дымовыделением (LS). Толщина оболочки зависит от диаметра кабеля.

Ключевые технические характеристики и стандарты

Кабели производятся в соответствии с национальными (ГОСТ, ТУ) и международными стандартами (IEC 60502-2, HD 620). Основные параметры:

Таблица 1. Основные электрические и механические параметры кабеля 30 кВ

Параметр	Значение / Описание	Примечание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	18/30 (36) кВ или 20/35 (40.5) кВ	U0 – напряжение между жилой и землей, U – между жилами, Um – максимальное рабочее
Испытательное переменное напряжение, 50 Гц	65 кВ (для 18/30 кВ) или 80.5 кВ (для 20/35 кВ) в течение 1 часа	Контрольное испытание после изготовления
Испытательное постоянное напряжение	78 кВ (для 18/30 кВ) или 96 кВ (для 20/35 кВ) в течение 15 мин.	Приемо-сдаточные испытания на объекте
Допустимая длительная температура жилы	+90°C (для СПЭ-изоляции)	В аварийном режиме допускается +130°C, при КЗ +250°C
Минимальная температура монтажа без предварительного прогрева	-20°C (для кабелей в ПВХ оболочке), -15°C (для ПЭ оболочки)	При более низких температурах требуется прогрев
Минимальный радиус изгиба при монтаже	15-20 наружных диаметров кабеля (D)	Зависит от конструкции жилы и оболочки
Сопротивление изоляции при +20°C	Не менее 1000 МОм·км	Измеряется постоянным напряжением

Области применения и способы прокладки

Беcбронные кабели 30 кВ применяются в сетях, где отсутствуют значительные механические нагрузки и риск повреждения грызунами. Основные способы прокладки:

• В кабельных каналах, туннелях, галереях и по эстакадам. Наиболее распространенный способ. Кабель крепится на лотках или кронштейнах. Требуется защита от УФ-излучения, если оболочка не стабилизирована.
• Внутри зданий и помещений. По стенам, в фальшполах, за подвесными потолками. Обязательно использование кабелей с оболочкой из материалов с пониженной пожарной опасностью (не распространяющих горение, с низким дымовыделением и газодымовыделением – категории ПвБбШпнг(А)-LS, ПвПнг(А)-LS).
• В земле (в траншеях). Допускается только при условии отсутствия растягивающих нагрузок, вибрации, риска повреждения при земляных работах. Кабель укладывается на песчаную подушку, сверху засыпается песком и защищается сигнальной лентой или плитами. Для защиты от грызунов рекомендуется прокладка в трубах (ПНД, ПВХ, асбоцементных).
• На воздухе (по фасадам, между опорами). Требуется кабель с УФ-стойкой оболочкой (обычно из полиэтилена) и расчетом механических нагрузок (ветер, гололед). Часто применяется с несущим тросом.

Преимущества и недостатки по сравнению с бронированными аналогами

Выбор в пользу беcбронной конструкции должен быть технически и экономически обоснован.

Преимущества:

• Меньший вес и наружный диаметр: Упрощает транспортировку, монтаж, требует каналы меньшего сечения.
• Гибкость: Легче укладывать на трассах со сложной геометрией.
• Отсутствие потерь в броне: В трехжильных кабелях броня из стальных лент является магнитным материалом и вызывает дополнительные потери, снижая допустимый ток нагрузки. Беcбронные кабели лишены этого недостатка.
• Более низкая стоимость: Отсутствие слоя стальной ленты и внешнего защитного покрова (шланга) снижает цену.
• Удобство разделки конца: Не требует снятия бронелент.

Недостатки:

• Низкая механическая прочность: Уязвимость к ударам, порезам, давлению грунта, грызунам.
• Ограниченная стойкость к растягивающим нагрузкам: Не рекомендуется для прокладки в вертикальных шахтах большой высоты без дополнительного крепления.
• Ограничения по способу прокладки: Неприменимы в условиях высокого риска механических повреждений (например, под дорогами с интенсивным движением).

Маркировка и обозначение

Маркировка кабелей выполняется согласно ГОСТ и содержит информацию о материале всех элементов. Пример расшифровки марки ПвПнг(А)-LS 1х240/35-20:

• Пв – изоляция из сшитого полиэтилена.
• П – оболочка из полиэтилена.
• нг(А) – не распространяющий горение по категории А (наибольшая огнестойкость при групповой прокладке).
• LS – Low Smoke, пониженное дымо- и газовыделение.
• 1х240 – одна жила сечением 240 мм².
• 35 – номинальное напряжение 35 кВ (класс 20/35 кВ).
• 20 – допустимый длительный ток в земле при определенных условиях (справочная величина, уточняется по таблицам).

Другие распространенные марки: АПвПуг, ПвВ, ПвП, ПвПг.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабелей 30 кВ требует высокой квалификации персонала. Ключевые этапы:

1. Раскатка: Запрещается волочение кабеля по земле, острым кромкам. Используются ролики, лебедки с динамометром для контроля натяжения.
2. Разделка концов: Точное ступенчатое снятие слоев с соблюдением длин. Используются специальные ножи и шаблоны. Обязательно заземление металлического экрана.
3. Установка концевых муфт (концезаделок): Применяются термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты. Обеспечивают герметизацию, контроль электрического поля, вывод заземляющего экрана.
4. Установка соединительных муфт: Для соединения двух отрезков кабеля. Требует высокой точности и чистоты при соединении жил и восстановлении экранов.
5. Заземление: Металлические экраны с обоих концов кабеля должны быть надежно заземлены для безопасности и протекания токов утечки. В длинных линиях может применяться поперечное заземление или заземление в одной точке с изоляцией другого конца (для снижения токов в оболочке).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями на 20/35 кВ и 18/30 кВ?

Разница заключается в классификации уровня изоляции согласно стандартам. Кабель 20/35 кВ соответствует более высокому классу напряжения (U_m = 40.5 кВ) и имеет большую толщину изоляции и более высокие испытательные напряжения. Кабель 18/30 кВ (U_m = 36 кВ) – для сетей с немного меньшим номинальным напряжением. Выбор зависит от параметров конкретной сети (фактического рабочего напряжения). В РФ чаще применяется класс 20/35 кВ.

Можно ли прокладывать одножильный беcбронный кабель 30 кВ в земле?

Да, но с существенными оговорками. При прокладке в земле однофазных кабелей в пластиковой оболочке, расположенных в одной траншее, в оболочках и металлических экранах наводятся значительные наведенные напряжения и токи, ведущие к потерям и перегреву. Для их снижения кабели должны быть уложены треугольником (желательно вплотную) или в одной плоскости, а металлические экраны – перекрещены и заземлены с обоих концов. Чаще для прокладки в земле рекомендуются бронированные кабели (например, АПвБбШп) или беcбронные, но в защитных трубах.

Какой материал оболочки предпочтительнее: ПВХ или ПЭ?

Полиэтилен (ПЭ) обладает лучшими механическими и диэлектрическими свойствами, высокой стойкостью к влаге и химикатам, не поддерживает горение, но плавится. ПВХ более распространен, обладает самозатухающими свойствами, но менее стоек к низким температурам (дубеет) и выделяет при горении большое количество коррозионных газов (хлороводород). Для прокладки на воздухе предпочтителен светостабилизированный ПЭ. Для групповой прокладки внутри зданий – ПВХ или ПЭ с индексом «нг-LS».

Как определить необходимое сечение жилы кабеля 30 кВ?

Сечение выбирается по двум основным критериям: по допустимому длительному току нагрузки (нагрев) и по экономической плотности тока. Расчет ведется согласно ПУЭ (Глава 1.3). Учитываются способ прокладки, температура окружающей среды, количество работающих кабелей вплотную, наличие резерва. Для предварительной оценки используются таблицы допустимых токов, предоставляемые производителем для конкретных условий.

Требуется ли дополнительная защита при прокладке в кабельной канализации?

Кабельная канализация (подземные коллекторы) сама по себе является хорошей защитой от механических повреждений. Однако, если существует риск затопления или присутствия агрессивных сред, следует выбирать кабель с оболочкой из стойкого материала (ПЭ). Также необходимо учитывать требования пожарной безопасности: при групповой прокладке в тоннелях обязательно применение кабелей с индексом «нг-LS» или «нг-HF».

Каков срок службы такого кабеля и от чего он зависит?

Номинальный срок службы кабеля с СПЭ-изоляцией составляет не менее 30 лет. Фактический срок зависит от условий эксплуатации: стабильности напряжения, перегрузок, температурного режима, вибраций, коррозионной активности среды, правильности монтажа (особенно муфт). Наиболее уязвимыми местами являются концевые и соединительные муфты, где нарушена первоначальная герметичность.

Обязательно ли проводить испытания высоким напряжением после монтажа?

Да, это требование ПУЭ (Глава 1.8). После монтажа всей кабельной линии с муфтами она подвергается испытанию выпрямленным напряжением 96 кВ (для кабеля 20/35 кВ) в течение 15 минут. Это позволяет выявить возможные повреждения изоляции, допущенные при транспортировке или монтаже.