Силовые кабели на напряжение 35 кВ с сечением токопроводящей жилы 625 мм² и изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) представляют собой высокотехнологичную продукцию, предназначенную для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Они являются ключевым элементом магистральных и распределительных сетей среднего напряжения, где требуются высокие показатели пропускной способности и надежности. Данная статья детально рассматривает конструктивные особенности, технические характеристики, области применения и нормативную базу, регламентирующую использование таких кабелей.
Конструкция кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию. Типовая конструкция для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) на напряжение 35 кВ включает следующие компоненты.
Жила сечением 625 мм² изготавливается, как правило, из медной или алюминиевой проволоки. Для данного сечения жила является многопроволочной (по ГОСТ 22483 классификация 3 или 4), что обеспечивает необходимую гибкость.
Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его основная функция – выравнивание электрического поля и предотвращение возникновения локальных перенапряжений на границе жила/изоляция, что критически важно для кабелей на 35 кВ.
Основной изолирующий слой выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Толщина изоляции нормируется стандартами (например, ГОСТ 15150 или ТУ 16.К71-335-2004) и для кабелей 35 кВ составляет, как правило, 10.5 мм или 9.0 мм в зависимости от конкретного стандарта.
Аналогичен внутреннему экрану. Наносится поверх изоляции и служит для симметрирования электрического поля и отвода токов утечки.
Выполняет функции заземленного экрана для защиты от внешних электромагнитных помех, обеспечения симметрии электрического поля и является элементом системы защиты от коротких замыканий (путь для тока КЗ). Для кабелей 35 кВ 625 мм² применяются:
Между экраном и внешней оболочкой могут располагаться заполнители из ПВХ-лент или нетканых материалов для придания кабелю круглой формы и обеспечения механической стабильности.
Защищает все внутренние элементы кабеля от механических повреждений, агрессивных сред (химических, атмосферных) и влаги. Изготавливается из поливинилхлорида (ПВХ) или полиэтилена (ПЭ). Для кабелей с алюминиевой оболочкой внешняя оболочка наносится поверх нее.
Ключевые параметры для кабеля 35 кВ с сечением 625 мм² приведены в сводной таблице. Значения являются типовыми и должны уточняться по паспорту конкретного производителя.
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение, U0/U (Um) | 20 / 35 кВ (40.5 кВ) |
| Сечение токопроводящей жилы | 625 мм² |
| Материал жилы | Алюминий (Al) или Медь (Cu) |
| Материал изоляции | Сшитый полиэтилен (XLPE) |
| Толщина изоляции (примерно) | 9.0 — 10.5 мм |
| Максимальная рабочая температура жилы | +90°C |
| Допустимая температура при КЗ (макс. 5 с) | +250°C |
| Минимальная температура монтажа (без предварительного подогрева) | -20°C |
| Допустимый радиус изгиба при монтаже | Не менее 15-20 наружных диаметров кабеля |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20°C (медь/алюминий), не более | ~0.0287 / ~0.0461 Ом/км |
| Допустимый длительный ток нагрузки (Iдоп)* | Зависит от условий прокладки. Пример: в земле (траншее) ~600-750 А (для Al), ~800-950 А (для Cu) |
| Емкость | ~0.3 — 0.4 мкФ/км |
Кабели данного типа применяются для создания надежных и высоконагруженных соединений в сетях среднего напряжения:
Кабели 35 кВ 625 мм² допускают различные способы прокладки, но требуют строгого соблюдения правил:
Важный аспект монтажа: Из-за большого сечения и жесткости кабеля, работы по раскатке, подъему и укладке должны проводиться с применением механизированного оборудования (лебедки, направляющие ролики). Запрещается подвергать кабель ударам, резким изгибам и натяжению, превышающему допустимое.
Кабели с изоляцией из СПЭ практически полностью вытеснили кабели с бумажно-пропитанной изоляцией (БПИ) в данном сегменте благодаря ряду преимуществ:
| Критерий | Кабель с изоляцией СПЭ (XLPE) | Кабель с изоляцией БПИ |
|---|---|---|
| Макс. рабочая температура | +90°C | +70°C (для прокладки в земле) |
| Допустимый ток нагрузки | Выше на 20-30% при прочих равных | Ниже |
| Требования к прокладке | Нет ограничений по перепадам уровней | Строгие ограничения по разности уровней из-за стекания масла |
| Обслуживание | Не требуется | Требуются системы подпитки маслом и контроль давления |
| Монтаж соединений и концевых муфт | Относительно проще и быстрее | Более сложный и трудоемкий |
| Экологичность | Высокая, нет масла | Риск утечки масла в грунт |
| Вес и габариты | Меньше | Больше |
Производство, приемка и эксплуатация кабелей регламентируется следующими документами:
Выбор зависит от технико-экономического расчета. Медь обеспечивает более высокую проводимость, меньшие потери и лучшую стойкость к электрокоррозии, но кабель значительно дороже и тяжелее. Алюминий – стандартное решение для магистральных линий 35 кВ, так как при сечении 625 мм² обеспечивает необходимую пропускную способность при существенно меньшей стоимости. Для участков с ограничениями по току КЗ или в условиях агрессивной среды может быть оправдано применение меди.
Iдоп не является постоянной величиной для кабеля. Он рассчитывается согласно ПУЭ гл.1.3 или по методикам ГОСТ Р МЭК 60287 с учетом реальных условий прокладки: температуры грунта (обычно +15°C или +25°C для расчетов), удельного теплового сопротивления грунта (1.0-2.0 К·м/Вт), глубины заложения, количества работающих кабелей в траншее и расстояния между ними. Для кабеля 35 кВ 625 мм², проложенного в одиночной траншее в нормальном грунте, Iдоп может составлять 600-750 А для Al и 800-950 А для Cu.
Применяются специальные соединительные и концевые муфты, рассчитанные на напряжение 35 кВ. Они должны быть того же производителя, что и кабель, или совместимыми. Концевые муфты могут быть наружной (для установки на открытом воздухе) или внутренней установки. Соединительные муфты – обычно заливаются компаундом или являются термоусаживаемыми. Монтаж муфт должен выполняться квалифицированным персоналом с соблюдением абсолютной чистоты в зоне разделки кабеля.
Да, это обязательное требование ПУЭ. Металлический экран (броня, оболочка) должен быть заземлен с обеих сторон кабельной линии. Это обеспечивает безопасность при обслуживании, защиту от наведенного напряжения и правильное функционирование релейной защиты. На практике применяется перекрестное заземление экранов в схемах с односторонним питанием или их разземление через ограничители перенапряжений (ОПН) для снижения потерь в режиме нормальной работы.
Прокладка кабеля 625 мм² в коллекторах требует предварительного расчета теплового режима, так как теплоотвод хуже, чем в грунте. Необходимо обеспечить расстояния между кабелями согласно ПУЭ, организовать вентиляцию. Из-за большого веса и габаритов необходимо проверить несущую способность конструкций (лотков, полок), а также возможность затяжки кабеля на поворотах коллектора без превышения допустимого радиуса изгиба (обычно 15-20D). Часто требуется применение специальных кабелеукладчиков.
Обязательным является проведение высоковольтных испытаний повышенным напряжением постоянного тока (по нормам СО 153-34.3-20.567-2003). Для кабелей 35 кВ испытательное напряжение составляет 85 кВ (постоянного тока) в течение 15 минут. Также измеряются сопротивление изоляции (мегаомметром на 2.5-5 кВ) и сопротивление жилы постоянному току. Перед включением под напряжение проверяется правильность фазировки линии.
Основные причины: механические повреждения при раскопках, ошибки при монтаже муфт (загрязнение, неправильная усадка), дефекты изоляции, вызванные перегревом из-за превышения нагрузки или ухудшения условий теплоотвода (заиление траншеи), коррозия металлического экрана. Меры профилактики: соблюдение правил прокладки и монтажа, маркировка и охрана трасс, регулярный тепловизионный контроль мест соединений, мониторинг нагрузки.