Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена марки ПвПу 20 кВ 240 мм² представляет собой современное высоковольтное кабельное изделие, предназначенное для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, долговечность и соответствие жестким требованиям современных электрических сетей.
Маркировка ПвПу расшифровывается следующим образом:
Таким образом, полное обозначение кабеля описывает его как кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, в ПВХ оболочке, с броней из стальных оцинкованных проволок. Номинальное сечение токопроводящей жилы – 240 мм².
Жила сечением 240 мм² выполняется, как правило, из медной проволоки (материал М) по ГОСТ 22483. Для данного сечения жила может быть как однопроволочной (ож), так и многопроволочной (мн). В кабелях на напряжение 20 кВ чаще применяются многопроволочные жилы класса 2 по гибкости (по ГОСТ 22483), что облегчает монтаж и укладку. Жила имеет круглую форму и соответствует номинальному сечению с учетом допустимых отклонений.
Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный полупроводящий сшитый полиэтилен. Его ключевая функция – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов, которые разрушают изоляцию. Этот слой неотъемлемо важен для высоковольтных кабелей с полимерной изоляцией.
Основной изоляционный слой выполнен из силанольносшитого полиэтилена (Пв). Толщина изоляции нормирована стандартами (например, ГОСТ 15150) и для напряжения 20 кВ составляет, как правило, 8.0 мм или 9.0 мм в зависимости от конкретного стандарта изготовления. Сшитый полиэтилен обладает превосходными диэлектрическими и механическими свойствами, сохраняет их в широком температурном диапазоне (от -50°C до +90°C при длительной эксплуатации) и имеет высокую стойкость к тепловым перегрузкам и токам короткого замыкания.
Поверх изоляции накладывается второй экструдированный полупроводящий слой. Он выполняет ту же функцию выравнивания поля, но уже с внешней стороны изоляции. Вместе экран жилы и экран изоляции создают идеально коаксиальную конструкцию, концентрируя электрическое поле внутри изоляции и защищая от внешних воздействий.
В трехжильных кабелях поверх скрученных экранированных жил может накладываться общий поясной экран в виде медной ленты или проводящего слоя. В кабеле ПвПу 20 кВ 240 мм², который является, как правило, одножильным, данный элемент отсутствует. Каждая жила поставляется в отдельной бронированной оболочке.
Под броней располагается слой ПВХ-пояса или битумной ленты, который предохраняет внутренние элементы кабеля от коррозии и механического повреждения стальными проволоками брони.
Броня типа «Пу» выполнена из отдельных круглых оцинкованных стальных проволок, наложенных поверх разделительного слоя. Диаметр проволок нормирован. Броня обеспечивает высокую механическую защиту от растягивающих усилий, ударов, грызунов и других внешних воздействий, что позволяет прокладывать кабель в земле (в траншеях) без дополнительных защитных труб.
Внешний защитный шланг из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Оболочка накладывается поверх брони, защищая ее от коррозии и агрессивных сред. Цвет оболочки для высоковольтных кабелей обычно черный. ПВХ-пластикат обладает стойкостью к влаге, маслам, кислотам и щелочам.
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение, U0/U (Um) | 12/20 кВ (24 кВ) |
| Сечение основной жилы | 240 мм² |
| Материал жилы | Медь (М) |
| Класс гибкости жилы | 1 (однопроволочная) или 2 (многопроволочная) |
| Материал изоляции | Сшитый полиэтилен (Пв) |
| Толщина изоляции | 8.0 — 9.0 мм (по ГОСТ или ТУ) |
| Вид брони | Из круглых оцинкованных проволок (Пу) |
| Материал наружной оболочки | ПВХ пластикат |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | Не менее 15-20 наружных диаметров кабеля |
Допустимая температура нагрева жилы:
|
|
| Электрическое сопротивление жилы при +20°C, не более | ~0.0754 Ом/км (для медной) |
| Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц (после прокладки) | 2.5U0 = 30 кВ, продолжительность 10 мин. |
| Допустимый длительный ток нагрузки (Iдл.доп.)* | ~350 — 420 А (зависит от условий прокладки) |
Кабель ПвПу 20 кВ 240 мм² предназначен для эксплуатации в электрических сетях на номинальное напряжение 20 кВ. Основные сферы применения:
Способы прокладки:
Запрещена прокладка по ненадежным (подвижным) конструкциям, а также в блоках и трубах, заполненных кабельной массой.
Кабель ПвПу 20 кВ 240 мм² имеет ряд преимуществ перед традиционными кабелями с бумажно-масляной изоляцией (например, марки СБ):
| Критерий | Кабель ПвПу 20 кВ | Кабель СБ 20 кВ |
|---|---|---|
| Вид изоляции | Сшитый полиэтилен (сухая) | Пропитанная бумажная лента с маслом |
| Требования к монтажу | Проще, нет ограничений по перепадам высот, не требуется специальная арматура для остановки масла. | Строгие ограничения по перепадам высот, риск утечки масла, необходимость маслонаполненных муфт и ограничителей. |
| Токовая нагрузка | Выше при одинаковом сечении за счет более высокой допустимой температуры жилы (+90°C против +70-80°C). | Ниже. |
| Обслуживание | Практически не требует. | Требует контроля уровня и давления масла. |
| Экологичность | Выше, нет масла. | Риск загрязнения почвы при утечке. |
| Пожарная опасность | Не распространяет горение при одиночной прокладке. | Масло является горючим материалом. |
Преимущества перед кабелями в ПВХ изоляции на среднее напряжение очевидны: сшитый полиэтилен обладает значительно лучшими диэлектрическими и температурными характеристиками.
Монтаж кабеля ПвПу требует использования специальных кабельных муфт – соединительных и концевых, предназначенных для работы с изоляцией из сшитого полиэтилена. Технология монтажа включает следующие ключевые этапы:
Критически важно соблюдать чистоту на всех этапах работы, так как загрязнения на поверхности изоляции могут стать очагами частичных разрядов.
Основное отличие – в типе брони. Кабель ПвПу имеет броню из проволок (литера «у» в маркировке), что обеспечивает повышенную стойкость к растягивающим нагрузкам. Кабель ПвБ имеет броню из двух стальных оцинкованных лент (литера «Б»), которая лучше защищает от механических повреждений (ударов, сдавливания) и более гибкая. Выбор зависит от условий прокладки: «Пу» предпочтительнее для трасс с риском растяжения, «ПвБ» – для стандартных траншей.
Допустимый длительный ток нагрузки (Iдл.доп.) для кабеля 240 мм² на 20 кВ зависит от множества факторов: температуры грунта, удельного теплового сопротивления грунта, глубины прокладки, количества кабелей в траншее и расстояния между ними. Приблизительное значение для одиночного кабеля, проложенного в земле при температуре грунта +15°C и удельном тепловом сопротивлении 1.2 К·м/Вт, составляет около 400 А. Для точного расчета необходимо пользоваться методиками, изложенными в главе 1.3 ПУЭ или специализированными программами расчета.
Броня типа «Пу» сама по себе является серьезной механической защитой. Однако согласно ПУЭ и практике, для предотвращения повреждений при последующих земляных работах кабель рекомендуется укладывать на песчаную подушку, засыпать сверху слоем песка и защищать сигнальной лентой с надписью «Осторожно кабель!» или специальными плитами/кирпичом. При прокладке в каменистых грунтах или в зонах с повышенным риском повреждения дополнительно могут использоваться защитные гофротрубы или плиты.
Медный экран (проволочный или ленточный) и стальная броня подлежат обязательному заземлению с обеих сторон кабельной линии. Это необходимо для обеспечения безопасности (снятие напряжения с брони при пробое) и для нормальной работы релейной защиты (прохождение тока короткого замыкания по экрану). Заземление выполняется медными проводниками соответствующего сечения, присоединяемыми к контуру заземления подстанции или к отдельным заземлителям. Соединение экранов в муфтах должно быть надежным, часто для этого используются медные сетки или специальные зажимы.
Номинальный срок службы кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена, при соблюдении условий эксплуатации, транспортировки, монтажа и хранения, составляет не менее 30 лет. Фактический срок может быть значительно больше. Ключевыми факторами, сокращающими срок службы, являются: постоянная работа в режиме перегрузки, воздействие повышенных температур, повреждения оболочки и брони с последующим проникновением влаги, некачественный монтаж соединительных муфт.
Нет, кабель марки ПвПу не предназначен для прокладки непосредственно в воде (реки, озера, моря). Хотя его конструкция (броня и ПВХ оболочка) обеспечивает высокую стойкость к влаге и может выдержать кратковременное погружение, длительная эксплуатация под водой не предусмотрена. Для подводных трасс применяются специальные кабели с усиленной гидроизоляцией (например, с алюминиевой герметичной оболочкой).
Выбор сечения высоковольтного кабеля – задача проектная. Она выполняется на основе расчета по следующим критериям:
Сечение 240 мм² является стандартным и часто применяемым для фидеров 20 кВ со средней и высокой мощностью нагрузки.