Кабель ПвП 1х95

Кабель ПвП 1х95: технические характеристики, конструкция и область применения

Кабель ПвП 1х95 представляет собой одножильный силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) и внешней защитной оболочкой из полиэтилена. Данный тип кабельной продукции предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 10, 20 и 35 кВ частотой 50 Гц. Маркировка расшифровывается следующим образом: П – изоляция из полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката (в устаревшей, но еще применяемой номенклатуре; в современной трактовке «в» часто указывает на наличие защитного покрова), П – наружный покров из полиэтилена (в современном обозначении чаще используется аббревиатура ПвП, где «Пв» – изоляция из сшитого полиэтилена, «П» – оболочка из полиэтилена).

Конструкция кабеля ПвП 1х95

Конструкция кабеля является многослойной, каждый элемент которой выполняет критически важную функцию для обеспечения долговечной и безопасной работы в высоковольтных сетях.

• Токопроводящая жила (1х95): Выполняется из медной проволоки (материал – медь, степень чистоты не менее 99,9%). Сечение 95 мм² является номинальным. Жила может быть однопроволочной (монолитной) для сечений обычно до 240 мм², что применимо для 95 мм², либо многопроволочной. Класс жилы (1, 2 или 5 по ГОСТ 22483) определяет ее гибкость. Для стационарной прокладки чаще используется класс 1 или 2. Жила имеет круглую форму.
• Экран на жиле (полупроводящей экран): Непосредственно поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его ключевая задача – выравнивание электрического поля, устранение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией и предотвращение возникновения частичных разрядов (коронного разряда), которые разрушают изоляцию.
• Основная изоляция: Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал получают путем вулканизации (сшивки) молекул полиэтилена, что придает ему выдающиеся термомеханические свойства по сравнению с термопластичным полиэтиленом. Изоляция рассчитана на длительную рабочую температуру жилы до 90°С, а в режиме перегрузки – до 130°С. Толщина изоляции строго нормирована стандартами в зависимости от класса напряжения (например, для 10 кВ – не менее 4,5 мм).
• Экран на изоляции (полупроводящей экран): Поверх основного изоляционного слоя накладывается второй экструдированный экран из полупроводящего материала. Он выполняет ту же функцию выравнивания поля, но с внешней стороны изоляции. Вместе с экраном на жиле он создает коаксиальную конструкцию, концентрируя электрическое поле внутри изоляционного слоя.
• Металлический экран (заземляющий): Поверх полупроводящего экрана накладывается металлический экран. В кабеле ПвП 1х95 он обычно выполнен в виде медной ленты, наложенной продольно с перекрытием, или в виде оплетки из медных проволок. Основные функции: защита от внешних электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля, а также выполнение роли заземляющего проводника для стока токов утечки и обеспечения безопасности при коротком замыкании (токи КЗ замыкаются на этот экран).
• Защитная оболочка: Наружный слой, предохраняющий все внутренние элементы кабеля от механических повреждений, агрессивных сред (химических, биологических) и влаги. В марке ПвП оболочка изготавливается из полиэтилена (ПЭ) высокой плотности (HDPE), который обладает высокой стойкостью к истиранию, влагонепроницаемостью и хорошими диэлектрическими свойствами. Цвет оболочки, как правило, черный.

Технические характеристики и параметры

Технические параметры кабеля ПвП 1х95 регламентируются национальными стандартами (ГОСТ 15150, ГОСТ 23286, ТУ 16.К71-335-2004 и др.) и международными (МЭК 60502-2). Ниже приведены ключевые характеристики.

Электрические параметры (для напряжения 10 кВ)

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 8,7/10 (12) кВ. Где U₀ – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное напряжение, U_m – максимальное рабочее напряжение.
• Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 25 кВ (в течение 10 минут после монтажа).
• Испытательное постоянное напряжение: 40 кВ (в течение 15 минут на заводе-изготовителе).
• Максимально допустимая рабочая температура жилы: +90°C.
• Допустимая температура жилы в режиме перегрузки: +130°C (не более 100 часов в год).
• Температура жилы при коротком замыкании: +250°C (максимальная продолжительность КЗ – не более 5 секунд).
• Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -20°C.
• Температурный диапазон эксплуатации: от -50°C до +50°C.
• Сопротивление жилы постоянному току при +20°C: не более 0,194 Ом/км.
• Емкость: примерно 0,25-0,30 мкФ/км.
• Индуктивность: примерно 0,5-0,6 мГн/км.

Таблица 1. Длительно допустимые токовые нагрузки для кабеля ПвП 1х95 (ориентировочные значения)

Приведенные значения являются справочными и зависят от конкретных условий прокладки (глубина, температура грунта, способ прокладки). Базовые условия: температура грунта +25°C, глубина прокладки 0,7 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1,0 К·м/Вт.

Способ прокладки	Длительно допустимый ток, А	Примечания
В земле (траншее)	320 — 340	Односкатная прокладка, расстояние между кабелями не менее 100 мм.
В воздухе (на трассе)	350 — 370	При температуре воздуха +25°C, на открытом солнце нагрузка снижается.
В кабельном канале (блоке, тоннеле)	300 — 320	Требуется учет взаимного нагрева с другими кабелями.

Механические и эксплуатационные характеристики

• Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15-20 наружных диаметров кабеля. Для одножильных кабелей с сечением 95 мм² это обычно составляет около 600-800 мм.
• Стойкость к растягивающему усилию: Допустимое усилие при прокладке регламентируется производителем и зависит от конструкции жилы.
• Влагостойкость: Оболочка из полиэтилена обеспечивает высокую степень защиты от влаги. Кабель может прокладываться в грунтах с высокой влажностью и в условиях временного затопления.
• Стойкость к агрессивным средам: Полиэтиленовая оболочка устойчива к воздействию кислот, щелочей, солей, нефтепродуктов, что позволяет прокладывать кабель в химически активных грунтах и на промышленных предприятиях.

Область применения кабеля ПвП 1х95

Одножильный кабель ПвП 1х95 находит применение в тех случаях, где требуется использование именно одножильных кабелей в трехфазной сети. Это обусловлено необходимостью снижения потерь и обеспечения надежной работы на высоких напряжениях.

• Распределительные сети среднего напряжения (СН 6-35 кВ): Прокладка одиночных фаз в раздельных каналах, трубах или на трассах, где применение трехжильных кабелей нецелесообразно или невозможно из-за больших внешних диаметров и массы.
• Вводы на подстанции и распределительные устройства (РУ): Для подключения воздушных линий (ВЛ) к силовым трансформаторам, ячейкам КРУ, КСО.
• Питание мощных электроприемников: Например, крупных двигателей, насосных агрегатов на промышленных предприятиях, где каждая фаза прокладывается отдельно для удобства монтажа и снижения индуктивных потерь.
• Прокладка в сложных условиях: В грунтах с высокой коррозионной активностью, в сейсмически активных зонах (благодаря гибкости и прочности), в туннелях, коллекторах, по мостам и эстакадам.
• Системы с заземленной нейтралью: Особенно эффективно применение кабелей с изоляцией из СПЭ в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, где требования к надежности изоляции крайне высоки.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж одножильных кабелей высокого напряжения имеет ряд специфических особенностей, которые необходимо учитывать для обеспечения долговечности и безопасности системы.

• Прокладка в «треугольник» или «плоскость»: При прокладке трех одножильных кабелей для трехфазной системы их располагают либо треугольником (симметрично), либо в одной плоскости. Прокладка в плоскости приводит к неравномерному распределению индуктивности и тока между фазами, что требует специальных расчетов и, как правило, применения перекладок (транспозиций) кабелей на трассе для выравнивания параметров.
• Заземление металлических экранов: Металлические экраны всех трех фаз должны быть надежно заземлены с двух концов. Это необходимо для обеспечения безопасности и отвода токов утечки. В длинных линиях (обычно более 500-1000 м) может возникать наведенное напряжение на экранах, что требует применения специальных схем заземления (одностороннее, поперечное соединение и заземление) или установки защитных устройств (ограничителей напряжения).
• Учет потерь в экранах (циркулирующих токов): При двустороннем заземлении экранов в них наводятся циркулирующие токи, вызванные электромагнитным полем токоведущих жил. Эти токи вызывают дополнительные потери и нагрев, снижая пропускную способность кабеля. Для их уменьшения применяют перекрестное соединение экранов (cross-bonding) на специальных муфтах, разбивая трассу на три секции с изолированием экранов между секциями.
• Термическое расширение: При больших токах нагрузки кабель нагревается и удлиняется. При прокладке в воздухе необходимо предусматривать компенсаторы (змейку), а при прокладке в грунте – укладку волнообразно, чтобы избежать механических напряжений.
• Монтаж концевых и соединительных муфт: Требует высокой квалификации персонала. Необходима тщательная зачистка, обработка и изоляция мест соединения или ответвления с соблюдением абсолютной чистоты, так как любое загрязнение полупроводящего экрана или изоляции может привести к пробою.

Сравнение с аналогами (АПвП, ПвВ, ААШв)

Выбор конкретного типа кабеля зависит от условий прокладки, бюджета и технических требований.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Почему для кабеля ПвП 1х95 указывают разные значения напряжения: 10, 20 и 35 кВ?

Номинальное напряжение кабеля определяется, в первую очередь, толщиной его изоляции. Один и тот же кабель с сечением жилы 95 мм² может быть изготовлен с разной толщиной изоляции из СПЭ: ~4.5 мм для 10 кВ, ~7.0 мм для 20 кВ и ~10.5 мм для 35 кВ. При заказе и применении необходимо точно указывать требуемое классное напряжение (U₀/U).

2. Можно ли прокладывать три одножильных кабеля ПвП 1х95 в одной трубе?

Да, можно, но с серьезными оговорками. Прокладка в замкнутом пространстве (трубе, глухой камере) значительно ухудшает теплоотвод. Длительно допустимый ток для каждого кабеля при такой прокладке может снизиться на 20-30% и более. Необходим строгий тепловой расчет. Также рекомендуется использовать трубы из материалов с хорошей теплопроводностью (например, асбоцементные, ПНД) и избегать металлических труб, которые создают дополнительные вихревые потери.

3. Как правильно заземлять экраны одножильных кабелей в трехфазной линии?

Существует три основные схемы:
1. Двустороннее заземление: Простейшая схема, но приводит к максимальным циркулирующим токам в экранах. Применяется на коротких линиях (до 100-200 м).
2. Одностороннее заземление: Экраны заземлены только с одной стороны. Циркулирующие токи отсутствуют, но на свободном конце возникает опасное напряжение. Требует установки ограничителей перенапряжений (ОПН) на свободных концах экранов.
3. Поперечное соединение (cross-bonding): Наиболее эффективная схема для длинных линий. Трасса разбивается на три примерно равные секции. В пределах секции экраны изолированы, а на соединительных муфтах производится перекрестная перекоммутация экранов между фазами, что приводит к взаимной компенсации наведенных напряжений. Экраны заземляются только в точках перекрестного соединения и на концах линии.

4. В чем главное преимущество изоляции из сшитого полиэтилена (XLPE) перед бумажно-пропитанной?

Преимущества СПЭ многочисленны: более высокая допустимая температура жилы (90°C против 65-70°C), отсутствие риска стекания пропитки при перепадах высот, значительно меньшая чувствительность к влаге (не требуется сложная система герметизации концевых муфт), большая стойкость к термическим перегрузкам и коротким замыканиям, меньший вес и внешний диаметр при одинаковом сечении и напряжении, простота монтажа концевых заделок.

5. Как определить необходимое сечение кабеля, если 95 мм² недостаточно?

Сечение выбирается по двум основным критериям: длительно допустимому току нагрузки (по условию нагрева) и экономической плотности тока. Если расчетный ток превышает допустимый для 95 мм² (например, 400 А), необходимо переходить на следующее стандартное сечение: 120, 150, 185, 240 мм² и т.д. Для каждого сечения кабеля ПвП существуют свои таблицы допустимых токов. Также на больших сечениях критичным может стать учет потерь напряжения в линии.

6. Требуется ли для кабеля ПвП 1х95 дополнительная защита при прокладке в земле?

Полиэтиленовая оболочка обладает высокой механической прочностью, но не является броней. При прокладке в траншее в местах, где возможны механические повреждения (например, в зонах проведения земляных работ, в каменистых грунтах), рекомендуется дополнительная защита в виде:
— Укладки в асбоцементные или полимерные трубы;
— Защиты кирпичом или бетонными плитами;
— Использования сигнальной ленты.
Если риск высок, целесообразно рассмотреть кабель с броней, например, ПвПБбШп (с броней из стальных лент).