Кабели силовые 35 кВ сечение 50 мм с пластмассовой изоляцией

Кабели силовые на напряжение 35 кВ с пластмассовой изоляцией сечением 50 мм²: конструкция, применение и технические аспекты

Силовые кабели на напряжение 35 кВ с пластмассовой изоляцией и сечением токопроводящей жилы 50 мм² представляют собой современный класс кабельной продукции, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Они являются ключевым элементом в сетях среднего класса напряжения, вытесняя традиционные кабели с бумажно-масляной изоляцией благодаря ряду эксплуатационных и монтажных преимуществ. Основными материалами изоляции в данном классе являются сшитый полиэтилен (СПЭ, XLPE) и полиэтилен высокой плотности (ПВП, HDPE), которые определяют основные электрические и температурные характеристики изделия.

Конструкция кабеля 35 кВ 50 мм²

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Типовая конструкция для одножильного кабеля включает в себя следующие элементы:

• Токопроводящая жила: Выполняется из медной или алюминиевой проволоки сечением 50 мм². Жила может быть однопроволочной (класс 1 по ГОСТ 22483) для жестких условий монтажа или многопроволочной (классы 2, 3, 4, 5) для повышенной гибкости. Медь обеспечивает более высокую проводимость и стойкость к электрокоррозии, алюминий — меньший вес и стоимость.
• Экран по жиле (внутренний полупроводящий слой): Наносится поверх жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Его назначение — выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов.
• Основная изоляция: Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) толщиной, регламентированной стандартами (например, 9.0 мм для 35 кВ по ГОСТ 15150). Процесс сшивания (вулканизации) молекул полиэтилена придает материалу повышенную термостойкость (допустимая температура длительной работы +90°C) и стойкость к тепловым деформациям по сравнению с термопластичными полимерами.
• Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой): Аналогичен внутреннему экрану. Вместе с экраном по жиле формирует цилиндрический конденсатор, в котором изоляция является диэлектриком, обеспечивая радиальное распределение электрического поля.
• Металлический экран (заземляющий): Выполняется в виде медной или алюминиевой ленты, гофрированной медной трубки, либо оплетки из медных проволок. Его функции: защита от электромагнитных помех, замыкание тока на землю в случае пробоя изоляции, обеспечение симметрии электрического поля. Для сечения 50 мм² часто применяют медные ленты или проволоки сечением не менее 25 мм² по условию токов короткого замыкания.
• Поясная изоляция (разделительный слой): Как правило, представляет собой ленту из полимерного материала, наложенную поверх металлического экрана для предотвращения его контакта с внешней оболочкой.
• Внешняя оболочка: Изготавливается из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката или полиэтилена (PE). Оболочка обеспечивает механическую защиту, стойкость к агрессивным средам, ультрафиолетовому излучению (для марок, предназначенных для прокладки на открытом воздухе) и служит барьером от влаги. Цвет оболочки обычно черный, возможна нанесение маркировки.

Области применения и способы прокладки

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

• Питающие линии от распределительных устройств 35 кВ к главным понижающим подстанциям промышленных предприятий.
• Межподстанционные связи в городских и промышленных распределительных сетях.
• Вводы в мощное электротехническое оборудование (трансформаторы, крупные электродвигатели с системой повышения напряжения).
• Прокладка в районах с высокой коррозионной активностью, где недопустимо использование металлических оболочек (бронепокровов).

Способы прокладки определяются конструкцией кабеля и свойствами оболочки:

• В кабельных каналах, туннелях и галереях: Наиболее распространенный способ. Требуется применение кабелей с нераспространяющими горение оболочками (индекс «нг» в маркировке).
• В земле (траншее): Допускается прокладка кабелей в оболочке из ПВХ или полиэтилена, стойких к воздействию грунтовых вод и химических веществ. Обязательна защита песчаной подушкой и кирпичом или сигнальной лентой. Для сечений 50 мм² часто применяют кабели без брони, но в условиях риска механических повреждений требуется бронирование стальными лентами или проволокой (марки Б, Бн).
• На открытом воздухе (по фасадам, эстакадам): Применяются кабели с оболочкой, стойкой к ультрафиолету (обычно из светостабилизированного полиэтилена).

Ключевые технические характеристики и нормативная база

Основные параметры кабеля 35 кВ 50 мм² регламентируются национальными и международными стандартами: ГОСТ 15150, ГОСТ 16442, МЭК 60502-2, VDE 0276-620. Ниже приведены ключевые характеристики для кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена.

Таблица 1. Основные электрические и температурные параметры

Параметр	Значение для кабеля 35 кВ, 50 мм²	Примечание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	20,5 / 35 кВ (40,5 кВ)	U0 — напряжение между жилой и землей, U — между жилами, Um — максимальное рабочее напряжение.
Испытательное переменное напряжение, 50 Гц, 15 мин.	65 кВ	Для приемо-сдаточных испытаний после изготовления.
Импульсное испытательное напряжение (гроза)	170 кВ	Проверка стойкости к грозовым перенапряжениям.
Допустимая длительная температура жилы	+90°C	Для изоляции XLPE.
Максимальная температура при КЗ (длительность до 5 с)	+250°C	Для медной жилы. Для алюминиевой — +200°C.
Допустимая температура перегрузки	+130°C	Длительность до 100 часов в год.
Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева	-20°C	Для кабелей в ПВХ оболочке. Для полиэтиленовой — до -40°C.

Таблица 2. Допустимые длительные токовые нагрузки (примерные значения)

Способ прокладки	Медь, 50 мм² (А)	Алюминий, 50 мм² (А)	Условия
В земле (однокабельная прокладка, глубина 0.7 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт)	~230	~180	Температура грунта +25°C.
В воздухе (одиночная прокладка, температура воздуха +30°C)	~250	~195	Свободный теплоотвод.
В кабельном канале (в пучке из 3-х кабелей)	~200	~155	Требуется применение понижающих коэффициентов.

Примечание: Точные значения токовых нагрузок определяются расчетом согласно ПУЭ, ГОСТ Р 52796 или МЭК 60287 с учетом всех влияющих факторов: температуры окружающей среды, числа рядом проложенных кабелей, удельного теплового сопротивления грунта.

Преимущества и недостатки по сравнению с кабелями других типов

Преимущества кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE) 35 кВ:

• Высокая допустимая рабочая температура (+90°C) и стойкость к перегрузкам.
• Отсутствие течи пропиточного состава, возможность прокладки на вертикальных участках без ограничения по высоте.
• Меньший вес и внешний диаметр по сравнению с маслонаполненными кабелями аналогичного напряжения и сечения.
• Относительная простота монтажа и монтажа муфт, отсутствие необходимости в сложных системах масляного хозяйства и давления.
• Высокая стойкость к ударным нагрузкам и изгибам (для гибких конструкций жилы).

Недостатки и ограничения:

• Чувствительность к дендритному росту (водным древовидным образованиям) при наличии дефектов и длительном воздействии влаги. Требуется абсолютная герметичность оболочки и экранов.
• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями с бумажно-пропитанной изоляцией на низкие напряжения.
• Необходимость применения специального инструмента и технологий для монтажа концевых и соединительных муфт.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж кабельных линий 35 кВ должен выполняться квалифицированным персоналом с соблюдением норм ПУЭ, ПТЭЭП и инструкций заводов-изготовителей. Критически важные этапы:

• Радиус изгиба: Минимально допустимый радиус изгиба при прокладке для одножильных кабелей с сечением 50 мм² составляет, как правило, 15-20 наружных диаметров кабеля. Нарушение ведет к деформации экранов и изоляции.
• Заземление металлических экранов: В сетях с изолированной нейтралью экраны обычно заземляются с одной стороны для прерывания циркулирующих токов. В сетях с эффективно заземленной нейтралью — с двух сторон. Требуется расчет сечений заземляющих проводников по току КЗ.
• Монтаж муфт: Установка соединительных и концевых муфт является специализированной операцией, требующей чистоты, точности размеров и качественной опрессовки контактов. Обязательна проверка герметичности.
• Испытания после монтажа: Перед вводом в эксплуатацию кабельная линия подвергается высоковольтным испытаниям выпрямленным напряжением (постоянным током) величиной, согласно нормам (например, 84 кВ в течение 15 мин. для кабеля 35 кВ). Это выявляет сосредоточенные дефекты.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями с изоляцией из СПЭ (XLPE) и ПВП (HDPE) на 35 кВ?

Сшитый полиэтилен (XLPE) является термореактивным материалом. После процесса сшивания он не плавится, а только обугливается при чрезмерном нагреве, что обеспечивает стабильность изоляционных свойств при перегрузках и КЗ. Полиэтилен высокой плотности (HDPE) — термопластичный материал, который может размягчаться и течь при температурах, близких к +100-120°C. Поэтому кабели с изоляцией из HDPE, как правило, имеют более низкую допустимую температуру длительной работы (обычно +70°C) и менее стойки к тепловым деформациям, но могут быть несколько дешевле.

Обязательно ли использовать бронированный кабель для прокладки в земле?

Не обязательно, но крайне рекомендовано в условиях, где существует риск механических повреждений (строительные работы, перемещение тяжелой техники, каменистый грунт). Броня (стальные оцинкованные ленты или проволоки) защищает кабель от проколов и раздавливания. Для прокладки в защитных трубах или в местах с гарантированным отсутствием таких рисков допускается применение небронированных кабелей с усиленной внешней оболочкой.

Как правильно выбрать сечение экрана по условиям токов короткого замыкания?

Сечение металлического экрана (чаще медного) должно быть достаточным для протекания тока однофазного КЗ на землю в течение времени срабатывания защиты (обычно 0.5-1 с). Расчет ведется по формуле термической стойкости: S = (I

• √t) / k, где I — ток КЗ, t — время его действия, k — коэффициент, зависящий от материала (для меди ~ 250 А·с¹/²/мм²). Для кабелей 35 кВ сечение экрана обычно нормируется стандартами и для 50 мм² жилы составляет не менее 25-35 мм².

Можно ли прокладывать одножильные кабели 35 кВ в стальных трубах?

Прокладка в стальных трубах возможна, но требует особого внимания из-за явления возникновения вихревых токов. Переменное магнитное поле от одиночного кабеля, проходящего в ферромагнитной трубе, наводит в ней токи, вызывающие значительный нагрев и потери мощности. Для минимизации эффекта все три фазы должны быть проложены в одной общей трубе (что затруднительно физически), либо необходимо использовать немагнитные (например, пластиковые) трубы или короба. Предпочтительнее прокладка в лотках или на конструкциях.

Каков срок службы такого кабеля и от чего он зависит?

Номинальный срок службы кабелей 35 кВ с изоляцией из СПЭ, заявленный производителями, составляет 30-40 лет. Фактический срок зависит от условий эксплуатации: соблюдения температурных режимов, отсутствия перегрузок, стабильности напряжения, защиты от механических воздействий и влаги. Критическим фактором является качество монтажа, особенно муфт, которые являются наиболее уязвимым элементом линии.

Как маркируется кабель 35 кВ 50 мм² с изоляцией из сшитого полиэтилена?

Пример маркировки по ГОСТ: ПвП 1х50/25-35, где: ПвП — изоляция из сшитого полиэтилена, оболочка из полиэтилена; 1 — одножильный; 50 — сечение жилы, мм²; 25 — сечение экрана, мм²; 35 — номинальное напряжение, кВ. Дополнительные индексы: «нг(A)-LS» — не распространяющий горение, с пониженным дымовыделением; «Б» — бронированный; «Шв» — защитный шланг из ПВХ.