Кабели силовые 35 кВ с пластмассовой изоляцией без брони

Кабели силовые 35 кВ с пластмассовой изоляцией без брони: конструкция, применение и технические аспекты

Силовые кабели на напряжение 35 кВ с пластмассовой изоляцией и без брони представляют собой ключевой элемент современных распределительных сетей среднего напряжения. Они предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Основное их отличие от бронированных аналогов — отсутствие металлических защитных покровов (лент или проволок), что определяет специфику их применения, монтажа и эксплуатации.

Конструкция кабеля

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Стандартная компоновка от центра к периферии выглядит следующим образом:

• Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия или меди, круглой или секторной формы. Для сечений от 50-70 мм² и выше жилы, как правило, секторные (одно-, двух- или трехсекторные), что позволяет оптимизировать диаметр кабеля. Жилы могут быть однопроволочными (для меньших сечений) или многопроволочными, что повышает гибкость.
• Экран по жиле (полупроводящей экран). Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Его назначение — выравнивание электрического поля у поверхности жилы, устранение микроскопических неровностей и предотвращение возникновения локальных перенапряжений в изоляции.
• Изоляция. Основной изоляционный слой, выполняемый методом экструзии из сшитого полиэтилена (XLPE). Это термореактивный материал, который в процессе производства подвергается сшивке (вулканизации), что придает ему высокие температурные, механические и электрические характеристики. Рабочая температура жилы достигает +90°C, а в режиме перегрузки — +130°C. Толщина изоляции строго нормирована стандартами (например, ГОСТ 31996-2012 или МЭК 60502-2) и для 35 кВ составляет несколько миллиметров.
• Экран по изоляции (полупроводящей экран). Наносится поверх основного изоляционного слоя. Аналогичен экрану по жиле. Вместе с экраном по жиле создает коаксиальную конструкцию, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции.
• Металлический экран (заземляющий). Располагается поверх экрана по изоляции. Выполняется в виде медной ленты, наложенной продольно с перекрытием, или в виде медных проволок, спирально наложенных поверх продольной ленты. Основные функции: защита от внешних электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля, создание пути для тока короткого замыкания и тока утечки. В трехжильных кабелях может быть общим для всех жил или индивидуальным на каждой.
• Поясная изоляция. В трехжильных кабелях поверх скрученных экранированных жил может накладываться поясная изоляция из полупроводящих материалов или крепированной бумаги.
• Защитный покров (оболочка). Внешний слой, защищающий все внутренние элементы от механических повреждений, влаги, химических и атмосферных воздействий. Выполняется из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката или полиэтилена (PE, HDPE). ПВХ обладает хорошей гибкостью и стойкостью к распространению горения, полиэтилен — высокой стойкостью к влаге и агрессивным средам. Кабели без брони могут иметь в оболочке продольные гофры из стали или меди для обеспечения стойкости к растягивающим усилиям.

Область применения и ограничения

Кабели без брони применяются в условиях, где отсутствует риск значительных механических воздействий (растяжения, удары, давление грунта, вибрация). Их основная сфера использования:

• Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах и по эстакадам.
• Прокладка в производственных помещениях и на электростанциях.
• Укладка в лотках и коробах.
• Прокладка в земле (траншеях) при условии отсутствия внешних механических повреждений и с обязательной укладкой в защитные трубы (ПНД, ПВХ, асбестоцементные) или плиты. Прямая прокладка в землю без защиты, как правило, не рекомендуется.

Ограничения: Не рекомендуется применять в условиях с высокой коррозионной активностью почвы, в зонах с риском блуждающих токов, на трассах с возможными смещениями грунта, в местах, доступных для vandalism, а также для прокладки по воздуху (подвеса) без специальных несущих элементов.

Сравнительная таблица: Бронированный vs. Небронированный кабель 35 кВ

Параметр	Кабель без брони (например, АПвП)	Кабель с броней (например, АПвБбШп)
Защита от механических воздействий	Ограниченная, только за счет оболочки	Высокая, за счет стальных лент/проволок
Стойкость к растяжению	Низкая (кроме вариантов с гофроармированием)	Высокая, особенно у кабелей с проволочной броней
Масса и габариты	Значительно меньше	Больше на 20-40%
Гибкость и удобство монтажа	Выше, проще укладка на поворотах	Ниже, требуются большие радиусы изгиба
Стоимость	Ниже	Выше за счет металла брони
Основная сфера прокладки	Кабельные сооружения, лотки, трубы	Непосредственно в землю (траншеи), места с риском повреждений

Маркировка и обозначения (по ГОСТ 31996-2012)

Марка кабеля несет в себе информацию о его конструкции. Пример расшифровки марки АПвПуг-35 1х240/35-ож:

• А — материал жилы: алюминий (отсутствие буквы — медь).
• Пв — изоляция: сшитый полиэтилен.
• П — материал оболочки: полиэтилен (Пу — полиэтилен усиленный; В — ПВХ).
• уг — исполнение: не распространяющий горение (с пониженным дымо- и газовыделением).
• 35 — номинальное напряжение, кВ.
• 1х240/35 — количество и сечение основных жил (1 жила 240 мм²) и сечение жилы заземляющего экрана (35 мм²).
• ож — исполнение экрана: однопроволочный (мж — многопроволочный).

Трехжильный кабель обозначается, например, как АПвП-35 3х150.

Ключевые технические характеристики

При выборе и эксплуатации кабеля 35 кВ с пластмассовой изоляцией необходимо руководствоваться следующими параметрами:

• Электрическое сопротивление изоляции: Не менее 1000 МОм*км при температуре +20°C.
• Испытательное напряжение переменным током: Для кабелей 35 кВ после монтажа проводятся приемо-сдаточные испытания напряжением 52 кВ (U₀ = 20.5 кВ) промышленной частоты в течение 1 часа или постоянным напряжением 104 кВ в течение 15 минут.
• Допустимый длительный ток нагрузки: Зависит от сечения, способа прокладки и температуры окружающей среды. Например, для кабеля АПвП-35 3х150, проложенного в земле (температура грунта +15°С, глубина 0.7 м, тепловое сопротивление 1.2 К*м/Вт), допустимый ток составляет около 275 А. При прокладке в воздухе (+25°С) — около 310 А.
• Ток короткого замыкания: Максимальная температура жилы при КЗ для XLPE составляет +250°C. Расчетный ток КЗ зависит от сечения и длительности воздействия.
• Минимальный радиус изгиба: При монтаже одножильных кабелей — не менее 15 наружных диаметров, многожильных — не менее 10-12 наружных диаметров. Для кабелей с гофроармированием — не менее 20 диаметров.
• Диапазон рабочих температур: От -50°C до +50°C для монтажа и эксплуатации. Допустимая температура нагрева жилы: длительно +90°C, в аварийном режиме до +130°C, при КЗ до +250°C.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж небронированных кабелей требует повышенного внимания к защите от механических повреждений. Обязательна укладка в лотки, короба или защитные трубы. При прокладке в траншеях используют сигнальную ленту и защитные плиты. Критически важным этапом является монтаж кабельной арматуры — соединительных и концевых муфт. Для кабелей с изоляцией XLPE применяются муфты с технологией холодной или горячей усадки, а также прессуемые муфты. Качественная заделка экранов и их надежное заземление с двух сторон — обязательное условие для безопасной эксплуатации и правильного функционирования релейной защиты.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем главное преимущество кабеля 35 кВ с изоляцией XLPE перед бумажно-масляной изоляцией?

Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE) не требуют сложных систем подпитки маслом, имеют меньший вес и габариты, допускают большие перепады по высоте трассы прокладки, более просты в монтаже и эксплуатации. Они обладают высокой стойкостью к термическим перегрузкам и имеют более длительный срок службы (более 30 лет).

Обязательно ли использовать кабель без брони только в кабельных сооружениях?

Нет, не обязательно, но это предпочтительный и наиболее безопасный способ. Допускается прокладка в земле при условии обязательной защиты (трубы, плиты). Однако, при любых сомнениях в отсутствии механических рисков (например, в городских условиях с частыми земляными работами) следует выбирать бронированный вариант.

Как правильно выбрать сечение жилы заземляющего экрана (ож/мж)?

Сечение экрана нормировано и указывается в обозначении кабеля (например, /25, /35). Выбор зависит от ожидаемого тока короткого замыкания и его длительности. Для стандартных условий распределительных сетей 35 кВ обычно достаточно сечения 25-35 мм² по меди. В сетях с большими токами КЗ требуются экраны сечением 50-95 мм². Окончательный выбор должен быть сделан на основе расчета токов КЗ в проекте.

Можно ли соединять кабели с разным материалом жил (алюминий-медь)?

Прямое механическое соединение алюминиевых и медных жил недопустимо из-за возникновения гальванической пары и интенсивной электрохимической коррозии. Для соединения необходимо использовать специальные биметаллические (медно-алюминиевые) переходные гильзы или клеммы, которые предотвращают прямой контакт разнородных металлов.

Каковы требования к заземлению металлических экранов кабелей 35 кВ?

Металлические экраны должны быть заземлены с обоих концов кабельной линии. Это необходимо для обеспечения безопасности, прохождения токов КЗ и правильной работы устройств релейной защиты. В случае большой длины линии (обычно более 1-2 км) для снижения потерь и перенапряжений может применяться заземление через ограничители напряжения или поперечное соединение экранов с их разземлением в промежуточных точках (схема cross-bonding).

Чем отличается кабель с оболочкой из ПВХ (АПвВ) от кабеля с оболочкой из полиэтилена (АПвП)?

Кабель в ПВХ оболочке (АПвВ) обладает лучшими показателями по стойкости к распространению горения, малой дымообразованию и не содержит галогенов (исполнение -нг(А)-HF). Он предпочтителен для прокладки внутри помещений, в коллекторах и местах с массовым пребыванием людей. Кабель в полиэтиленовой оболочке (АПвП) имеет более высокие диэлектрические свойства, абсолютно влагостоек и более стоек к агрессивным химическим средам и солнечному излучению, но горит с выделением расплава. Он чаще применяется для наружной прокладки или в земле.