Кабель ПвКаВ 400 мм
Кабель ПвКаВ 400 мм²: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель ПвКаВ 400 мм² представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) на напряжение 6, 10, 20, 35 кВ, с алюминиевой жилой сечением 400 квадратных миллиметров, с алюминиевой экранированной оболочкой. Данный кабель является современной и высокотехнологичной альтернативой маслонаполненным кабелям и кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией, предназначенной для стационарной прокладки в электрических сетях среднего класса напряжения.
Расшифровка маркировки ПвКаВ 400 мм²
Маркировка кабеля производится согласно ГОСТ 31565-2012 (кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена) и четко описывает его конструкцию:
- П – Изоляция из силанольносшитого полиэтилена.
- в – Оболочка из поливинилхлоридного пластиката.
- К – Броня из круглых стальных оцинкованных проволок.
- А – Материал токопроводящей жилы – алюминий.
- В – Наличие защитного покрова (шланга) из ПВХ пластиката поверх брони.
- 400 мм² – Номинальное сечение основной токопроводящей жилы.
- Защитный заземляющий экран для безопасного заземления и защиты от поражения электрическим током.
- Электрический экран для симметрии электрического поля и отвода емкостных токов.
- Барьер для защиты изоляции от влаги и механических повреждений.
- Элемент, обеспечивающий стойкость кабеля к короткому замыканию (токи КЗ замыкаются на экран).
- Магистральные линии распределительных сетей 6-35 кВ: Отходящие линии от подстанций к районным центрам питания.
- Питание крупных промышленных предприятий: Заводы, фабрики, горно-обогатительные комбинаты.
- Кабельные вставки на ВЛ: Для прокладки на сложных участках трасс (пересечения дорог, водоемов, в населенной местности).
- Питание объектов инфраструктуры: Насосные станции, очистные сооружения, котельные.
- Устройство вводов на территории с повышенными требованиями к надежности: Использование бронированного кабеля позволяет осуществлять прокладку непосредственно в земле без дополнительных защитных труб (кабельных каналов), при условии отсутствия агрессивности грунтов.
- Более высокая допустимая температура: +90°C против +70-80°C, что позволяет пропускать больший ток нагрузки при тех же условиях прокладки.
- Отсутствие ограничений по перепаду высот: Нет миграции пропиточного состава.
- Меньший вес и наружный диаметр: Облегчает транспортировку, монтаж и позволяет использовать кабельные каналы меньшего сечения.
- Высокая стойкость к термоциклированию: Изоляция не стареет при циклических изменениях нагрузки.
- Простота монтажа и оконцевания: Не требует специальной разделки и герметизации концов от влаги, как бумажные кабели.
- Большая длина строительных отрезков: Может поставляться барабанами большой длины, уменьшая число муфт на линии.
- Более высокая чувствительность к точечным механическим повреждениям: Повреждение внешней оболочки и попадание влаги под алюминиевый экран может привести к развитию «водного дерева» и пробою изоляции.
- Более высокая стоимость на единицу длины: Хотя общая экономическая эффективность (TCO) за счет снижения потерь и эксплуатационных расходов часто выше.
- Требовательность к качеству монтажа муфт и оконцеваний: Необходима идеальная очистка и подготовка изоляции, соблюдение технологии.
- S, где q – плотность тока (92 А/мм²), S – сечение (400 мм²). Получаем Iкз ≈ 36,8 кА в течение 5 секунд. Точное значение необходимо уточнять в технических условиях производителя.
- По допустимому длительному току нагрузки: Расчетный максимальный ток линии должен быть меньше допустимого тока для условий прокладки с учетом всех поправочных коэффициентов.
- По потере напряжения: Падение напряжения в конце линии не должно превышать нормированных значений (обычно ±5-10% от номинального).
- По термической стойкости к токам КЗ: Проверка, что сечение выдержит расчетный ток короткого замыкания за время его отключения защитой.
- По экономической плотности тока: Для линий с большим числом часов использования максимума нагрузки (обычно от 3000-5000 часов в год) сечение выбирается по экономическим соображениям, минимизируя суммарные затраты на потери электроэнергии и стоимость кабеля.
Таким образом, полное наименование описывает кабель с алюминиевой жилой 400 мм², изоляцией из сшитого полиэтилена, в ПВХ оболочке, бронированный стальными проволоками, с защитным ПВХ шлангом.
Конструкция кабеля ПвКаВ 400 мм²
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая надежность и долговечность в эксплуатации.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий высокой электропроводности) по ГОСТ 22483. Для сечения 400 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы (для одножильных кабелей – круглая), что позволяет оптимизировать диаметр кабеля и улучшить условия теплоотвода. Жила может быть как однопроволочной (для сечений до 400 мм² включительно, если позволяет стандарт), так и многопроволочной. Для 400 мм² чаще применяется многопроволочная уплотненная конструкция.
2. Внутренний экран (экран по жиле)
Представляет собой полупроводящий слой из сшитого полиэтилена или термоэластопласта, наложенный экструзионным способом непосредственно на токопроводящую жилу. Его назначение – выравнивание электрического поля и предотвращение возникновения частичных разрядов и коронного разряда на микронеровностях поверхности жилы.
3. Изоляция
Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Толщина изоляции нормируется в зависимости от номинального напряжения кабеля. Процесс сшивки (образования поперечных молекулярных связей) придает материалу повышенные температурные характеристики: стойкость к тепловой деформации, высокую допустимую температуру длительной эксплуатации (до +90°C) и перегрузки (до +130°C).
4. Внешний экран (экран по изоляции)
Также выполнен из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его функция – создание равномерного цилиндрического электрического поля вокруг изоляции и ее защита от внешних воздействий.
5. Экранирующая оболочка (металлический экран)
Выполнена в виде гофрированной алюминиевой ленты (обозначение «А» в маркировке), наложенной продольно с перекрытием и герметично сваренной. Этот слой является ключевым для кабелей на напряжение 6 кВ и выше. Функции:
6. Заполнитель и поясная изоляция
Между металлическим экраном и броней расположен слой заполнителя из ПВХ-поясов или крепированной бумаги, а также поясная изоляция из битумированной бумаги или ПВХ ленты. Они служат для защиты алюминиевого экрана от коррозии и механических повреждений броней.
7. Броня
Выполнена из оцинкованных стальных проволок круглого сечения («К»), наложенных поверх поясной изоляции. Назначение брони – защита кабеля от механических воздействий (растягивающих усилий, ударов, грызунов) при прокладке в земле (траншеях) и в условиях возможных внешних повреждений.
8. Защитный шланг (покров)
Наружный слой из поливинилхлоридного пластиката («В»), наложенный поверх брони. Защищает броню от коррозии и агрессивных сред, обеспечивает дополнительную механическую защиту и служит внешней оболочкой кабеля.
Основные технические характеристики и параметры
Таблица 1. Электрические и геометрические параметры кабеля ПвКаВ 400 мм² (на примере 10 кВ)
| Наименование параметра | Значение | Примечание / Стандарт |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение, U0/U, кВ | 6/10; 8,7/15; 20/35 | U0 – напряжение жила-земля, U – междуфазное |
| Сечение основной жилы, мм² | 400 | |
| Максимальная температура жилы при длительной эксплуатации, °C | +90 | |
| Максимальная температура жилы при коротком замыкании, °C | +250 | Длительность КЗ не более 5 сек |
| Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева, °C | -15 | |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15 x Dнар | Dнар – наружный диаметр кабеля |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более | 0,0778 | ГОСТ 22483 |
| Индуктивное сопротивление, Ом/км | ~0,11 – 0,13 | Зависит от конструкции и расстояния между кабелями |
| Емкостной ток, А/км | ~1,5 – 2,5 | Зависит от напряжения и конструкции |
| Допустимый длительный ток нагрузки, А | ~450 – 550 | Зависит от способа прокладки (земля/воздух), температуры грунта, числа работающих кабелей |
Таблица 2. Допустимые длительные токи нагрузки для кабеля ПвКаВ 400 мм² (10 кВ) при различных условиях прокладки (ориентировочно)
| Условия прокладки | Допустимый ток, А | Ключевые условия |
|---|---|---|
| В земле (траншее) | 520 – 560 | Глубина 0,7-1 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1,0 К·м/Вт, температура грунта +15°C, расстояние между кабелями в свету 250 мм. |
| В воздухе (на открытом воздухе, в туннеле) | 460 – 500 | Температура воздуха +25°C, расстояние между кабелями в свету равно диаметру кабеля, солнечная радиация не учитывается. |
| В кабельном канале (блоке) | 400 – 440 | Плохая теплоотдача, требуется применение понижающих коэффициентов. |
Важно: Точные значения токовых нагрузок должны определяться расчетом по методике, изложенной в ПУЭ 7-го издания, глава 1.3, с учетом всех поправочных коэффициентов (на температуру окружающей среды, число работающих кабелей, тепловое сопротивление грунта и т.д.).
Область применения кабеля ПвКаВ 400 мм²
Кабель предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение до 35 кВ включительно частотой 50 Гц. Основные сферы применения:
Кабель может прокладываться в земле (траншеях), включая грунты с средней коррозионной активностью, в кабельных каналах, туннелях, шахтах, на эстакадах, в помещениях, а также частично в условиях, исключающих растягивающие нагрузки. Прокладка в воде не допускается.
Преимущества и недостатки кабеля ПвКаВ 400 мм² по сравнению с аналогами
Преимущества перед кабелями с бумажно-пропитанной изоляцией (например, АСБл 400 мм²):
Недостатки и особенности:
Особенности монтажа и эксплуатации
1. Прокладка: Перед прокладкой необходимо проверить целостность оболочки и изоляции (измерение сопротивления изоляции и испытание повышенным напряжением постоянного тока). Радиус изгиба должен быть не менее 15 наружных диаметров кабеля. При прокладке в траншее необходима подсыпка и защита песчаной подушкой и кирпичом или сигнальной лентой.
2. Заземление: Алюминиевая экранирующая оболочка на обоих концах кабеля должна быть надежно заземлена. В случае большой длины линии (>1-2 км) для снижения токов в экране может применяться поперечное или продольное разъединение экранов с установкой специальных защитных устройств.
3. Соединение и ответвление: Выполняются с помощью специальных соединительных и стопорных муфт для кабелей с изоляцией из СПЭ. Требуется применение термоусаживаемых или холодноусаживаемых компонентов, обеспечивающих герметизацию, электрический контакт и восстановление экранов.
4. Контроль: В процессе эксплуатации рекомендуется мониторинг состояния кабельной линии: измерение частичных разрядов, диэлектрических потерь, инфракрасная термография соединений.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается кабель ПвКаВ от ПвПг?
Основное отличие – в материале защитного покрова (шланга) поверх брони. У ПвКаВ – это ПВХ пластикат («В»), у ПвПг – полиэтилен («Пг»). Полиэтиленовый шланг обладает более высокой стойкостью к влаге и агрессивным химическим средам, но менее устойчив к ультрафиолетовому излучению и имеет более высокую стоимость. ПВХ шланг является стандартным решением для большинства условий прокладки.
Можно ли прокладывать кабель ПвКаВ 400 мм² в земле без дополнительной защиты?
Да, именно для этого он и предназначен. Наличие брони из стальных оцинкованных проволок и защитного ПВХ шланга позволяет осуществлять прокладку непосредственно в траншее, согласно ПУЭ (глубина заложения 0,7-1,0 м, песчаная подушка, защита кирпичом или плитами в местах риска). Однако в грунтах с высокой коррозионной активностью, в местах с блуждающими токами или при риске механических повреждений (например, в зоне проведения земляных работ) рекомендуется дополнительная защита в виде асбоцементных или пластиковых труб.
Какой ток короткого замыкания может выдержать кабель ПвКаВ 400 мм²?
Термическая стойкость к току короткого замыкания определяется сечением жилы и допустимой температурой (+250°C). Для алюминиевой жилы 400 мм² допустимая плотность тока КЗ составляет примерно 92 А/мм² при длительности до 5 секунд. Соответственно, приблизительное значение тока КЗ (Iкз) рассчитывается по формуле: Iкз = q
Требуется ли для кабеля ПвКаВ 400 мм² подпитка реактивной мощности из-за емкостного тока?
Да, как и для любого силового кабеля среднего напряжения, емкостной ток является значимым параметром. Для кабеля 10 кВ сечением 400 мм² емкостной ток может составлять 1,5-2,5 А на километр. При большой протяженности кабельной линии (обычно от 10 км и более для 10 кВ) суммарный емкостной ток может стать соизмеримым с током нагрузки и даже превысить допустимые значения для дугогасящих реакторов или изоляции. В таких случаях требуется расчет и, при необходимости, применение шунтирующих реакторов или иных мер компенсации.
Что означает маркировка «ож» в дополнение к ПвКаВ 400 мм²?
Маркировка «ож» (одна жила) указывает на то, что кабель является одножильным. В трехфазной сети потребуется три таких одножильных кабеля. Это альтернатива трехжильному кабелю в общей оболочке. Одножильные кабели часто применяются для прокладки в стесненных условиях, в кабельных каналах, где проще укладывать отдельные жилы, а также при необходимости использования специальных схем заземления экранов (поперечное соединение). Для прокладки в земле чаще используется трехжильная конструкция.
Как правильно выбрать сечение 400 мм²? На основании чего производится расчет?
Выбор сечения 400 мм² является результатом комплексного инженерного расчета, который включает:
Сечение 400 мм² обычно применяется для питающих линий с токами нагрузки 400-550 А, что соответствует мощности около 7-10 МВА на напряжении 10 кВ.