Кабель ПвПу 20 кВ 240 мм

Кабель ПвПу 20 кВ 240 мм²: полное техническое описание и область применения

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.

Расшифровка маркировки и конструктивные элементы

Маркировка ПвПу расшифровывается следующим образом:

• П – изоляция из силанольносшитого полиэтилена.
• в – оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.
• Пу – усиленная защитная оболочка (броня) из круглых оцинкованных стальных проволок.

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.

Детальное описание конструкции

1. Токопроводящая жила

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.

2. Экранирующий слой над жилой (экран жилы)

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.

3. Изоляция

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.

4. Экран на изоляции (экран изоляции)

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.

5. Поясная изоляция

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.

6. Заполнители и разделительный слой

Под броней располагается слой ПВХ-пояса или битумной ленты, который предохраняет внутренние элементы кабеля от коррозии и механического повреждения стальными проволоками брони.

7. Броня

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.

8. Наружная оболочка

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.

Основные технические и электрические характеристики

Таблица 1. Основные параметры кабеля ПвПу 20 кВ 240 мм² (пример для одножильного кабеля)

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: при длительной эксплуатации при перегрузке при коротком замыкании	+90°C +130°C +250°C (макс. 5 сек)
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)

• Точное значение I_дл.доп. определяется по ПУЭ 7 изд., гл.1.3 с учетом способа прокладки, температуры грунта/воздуха, количества рабочих кабелей в траншее и их взаимного расположения.

Область применения и способы прокладки

Кабель ПвПу 20 кВ 240 мм² предназначен для эксплуатации в электрических сетях на номинальное напряжение 20 кВ. Основные сферы применения:

• Питающие и распределительные линии городских и промышленных сетей 10(6)-20 кВ.
• Вывод мощности от силовых трансформаторов подстанций.
• Питание крупных промышленных предприятий, насосных станций, горно-обогатительных комбинатов.
• Устройство вводов в здания и сооружения при необходимости прокладки в земле.

Способы прокладки:

• Прокладка в земле (траншеях) – основной способ. Броня типа «Пу» специально предназначена для восприятия механических нагрузок при прямом захоронении. Кабель укладывается на подготовленную песчаную подушку, сверху засыпается слоем песка и защищается сигнальной лентой или кирпичом.
• Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах и по эстакадам. Броня обеспечивает защиту от случайных механических повреждений. При прокладке в воздухе необходимо учитывать стойкость оболочки к УФ-излучению (ПВХ оболочка обычно устойчива).
• Прокладка в помещениях. Допускается при условии обеспечения мер пожарной безопасности. Кабели с ПВХ оболочкой могут распространять горение при групповой прокладке, что требует дополнительных мер (огнезащитные покрытия, разделительные перегородки).

Запрещена прокладка по ненадежным (подвижным) конструкциям, а также в блоках и трубах, заполненных кабельной массой.

Сравнение с аналогами и преимущества

Кабель ПвПу 20 кВ 240 мм² имеет ряд преимуществ перед традиционными кабелями с бумажно-масляной изоляцией (например, марки СБ):

Таблица 2. Сравнение кабеля ПвПу 20 кВ с кабелем с бумажно-масляной изоляцией (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.

Особенности монтажа и оконцевания

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:

1. Разделка кабеля: Послойное снятие оболочки, брони, экранов и изоляции с точным соблюдением размеров, указанных в инструкции к муфте.
2. Подготовка поверхностей: Тщательная зачистка и шлифовка полупроводящих экранов, обезжиривание изоляции.
3. Монтаж муфты: Установка соединительной гильзы (для соединительных муфт), послойное наложение экранирующих и изолирующих компонентов. Для концевых муфт – установка изолятора и организация герметичного ввода.
4. Восстановление экранов и заземление: Медные экраны (в виде проволок или лент) должны быть надежно соединены и заземлены с двух сторон. Броня также подлежит заземлению.

Критически важно соблюдать чистоту на всех этапах работы, так как загрязнения на поверхности изоляции могут стать очагами частичных разрядов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие кабеля ПвПу от кабеля ПвБ?

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.

Какой допустимый ток нагрузки для данного кабеля при прокладке в земле?

Допустимый длительный ток нагрузки (I_дл.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.

Требуется ли для кабеля ПвПу 20 кВ дополнительная защита при прокладке в земле?

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.

Как правильно заземлить броню и экраны кабеля?

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.

Каков срок службы кабеля ПвПу 20 кВ 240 мм²?

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.

Можно ли использовать кабель ПвПу для прокладки в воде?

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).

Как определить необходимое сечение (240 мм²) для конкретной задачи?

Выбор сечения высоковольтного кабеля – задача проектная. Она выполняется на основе расчета по следующим критериям:

• По допустимому длительному току нагрузки (нагрев). Расчетный максимальный ток линии должен быть меньше I_дл.доп. для конкретных условий прокладки.
• По экономической плотности тока (в соответствии с ПУЭ). Определяет сечение, при котором приведенные затраты на сооружение и эксплуатацию линии минимальны.
• По термической стойкости к токам короткого замыкания. Проверяется, что сечение выдержит максимальный ток КЗ за время его отключения защитой.
• По потере напряжения (для линий значительной длины).

Сечение 240 мм² является стандартным и часто применяемым для фидеров 20 кВ со средней и высокой мощностью нагрузки.