Кабель ПвП 1х жильный на напряжение 20 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение до 20 кВ частотой 50 Гц. Маркировка расшифровывается следующим образом: П – изоляция из полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, П – наружный покров (защитная оболочка) из полиэтилена или поливинилхлорида. Конструкция кабеля является одножильной, что предопределяет специфику его применения, связанную с компенсацией индуктивных потерь.
Конструкция кабеля является многослойной, каждый элемент выполняет критически важную функцию для обеспечения долговечности и безопасности.
Технические параметры кабеля ПвП 20 кВ регламентируются ГОСТ 31565-2012 (кабели с пластмассовой изоляцией на напряжение от 6 до 35 кВ) и ТУ производителя.
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 12/20 кВ (24 кВ) |
| Система измерения испытательного напряжения | U0 – напряжение между жилой и землей. U – междуфазное напряжение. Um – максимальное рабочее напряжение. |
| Частота | 50 Гц |
| Допустимая температура жилы при длительной эксплуатации | +90°C |
| Максимальная температура жилы при коротком замыкании (длительность до 5 сек) | +250°C |
| Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева | -15°C |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15 наружных диаметров кабеля |
| Стойкость к переменному напряжению (испытательное, 50 Гц, 5 мин.) | 30 кВ (для U0=12 кВ) |
| Стойкость к импульсному напряжению (грозовому, 1,2/50 мкс) | 125 кВ |
Кабель ПвП 1х20 кВ предназначен для прокладки в земле (траншеях), кабельных каналах, туннелях, шахтах, коллекторах, а также по эстакадам и в помещениях. Благодаря влагостойкой полиэтиленовой оболочке он не требует применения свинцового гидроизоляционного покрова, что существенно облегчает его вес и упрощает монтаж.
Критически важный аспект применения одножильных кабелей на напряжение 20 кВ – компенсация потерь и наводок. При протекании переменного тока по одножильному кабелю вокруг него образуется переменное магнитное поле. Если экраны (броня, оболочки) кабелей проложены раздельно и заземлены только в одной точке, в них наводятся значительные напряжения, опасные для персонала и оборудования. Если же экраны замкнуты накоротко (заземлены с двух сторон), в них циркулируют большие уравнительные токи, приводящие к дополнительным потерям мощности и нагреву. Для решения этой проблемы применяются специальные схемы прокладки и перекрестного соединения экранов (Cross-Bonding). Суть метода заключается в разделении линии на три примерно равных участка, где экраны секций попеременно меняются местами и заземляются только в концах каждого большого участка. Это позволяет скомпенсировать магнитные потоки и свести ток в экранах к минимуму.
Основными аналогами кабеля ПвП являются кабели марок ПвВП (с оболочкой из ПВХ) и АПвП (с алюминиевой жилой). Выбор между медной и алюминиевой жилой основывается на расчетах по допустимому току нагрузки, потерям напряжения, стоимости и условиям монтажа (алюминий более легкий, но требует специальных концевых заделок).
Выбор сечения жилы осуществляется по следующим критериям:
| Сечение жилы, мм² | Допустимый ток, А (при температуре земли +25°C) | Примерный наружный диаметр, мм |
|---|---|---|
| 50 | 245 | 40 |
| 95 | 350 | 48 |
| 150 | 435 | 55 |
| 240 | 560 | 63 |
| 400 | 735 | 78 |
Важно: Приведенные значения являются справочными. Точный расчет должен учитывать конкретные условия прокладки: температуру грунта, его тепловое сопротивление, количество кабелей в траншее и их взаимное расположение, наличие дополнительного охлаждения.
Для монтажа кабельных линий на основе ПвП 20 кВ применяется специализированная арматура:
Технология монтажа муфт подразумевает строгое соблюдение геометрии послойного восстановления изоляции, экранов и оболочки с использованием термоусаживаемых или холодноусаживаемых компонентов. Обязательным этапом является контроль качества соединения методом высоковольтных испытаний выпрямленным напряжением.
Первая буква в маркировке указывает на материал токопроводящей жилы. Отсутствие буквы «А» означает, что жила выполнена из меди. Следовательно, АПвП – кабель с алюминиевой жилой, а ПвП – с медной. Медный кабель имеет меньшее удельное сопротивление, большую допустимую токовую нагрузку и лучшую стойкость к механическим деформациям, но существенно дороже и тяжелее алюминиевого аналога того же сечения.
Переменный ток в одиночном проводнике создает переменное магнитное поле, которое индуцирует ЭДС в металлическом экране (броне), если он образует замкнутый контур. Это приводит к циркуляции значительных токов, вызывающих дополнительные потери (до 30-50% от потерь в жиле) и нагрев кабеля. Схема Cross-Bonding разбивает магнитный поток на три секции со сдвигом фазы, что приводит к их взаимной компенсации и резкому снижению тока в экране.
Да, кабель с полиэтиленовой оболочкой (П) предназначен для прокладки в любых условиях, включая открытый воздух. Однако необходимо учитывать воздействие ультрафиолетового излучения. Стандартная полиэтиленовая оболочка подвержена УФ-деградации. Для длительной прокладки на открытом солнце рекомендуется выбирать кабель с оболочкой из светостабилизированного полиэтилена (часто имеет черный цвет) или предусматривать защиту в виде гофрорукавов, лотков с крышками.
Выбор сечения – инженерный расчет, который должен выполнять проектировщик. Он включает в себя:
Итоговое сечение выбирается по наихудшему (наибольшему) результату из пунктов 2-4.
Полиэтиленовая оболочка типа «П» сама по себе является отличной защитой от влаги и агрессивных сред. Однако для защиты от механических повреждений (раскапывание, просадка грунта, грызуны) согласно ПУЭ (п. 2.3.83) кабель, прокладываемый в земле, должен быть защищен сверху на всем протяжении: либо сигнальной лентой на глубине 0.25 м от верха кабеля, либо кирпичом/бетонными плитами. В зонах с повышенной опасностью механических повреждений рекомендуется использование бронированных модификаций кабеля (например, ПвПБбШп).