Кабель ПвПг 1-х жильный 20 кВ

Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвПг 1х жильный на напряжение 20 кВ: конструкция, характеристики и применение

Кабель марки ПвПг 1х жильный на напряжение 20 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Данный кабель является ключевым элементом современных кабельных линий электропередачи среднего класса напряжения, вытесняя традиционные кабели с бумажно-пропитанной изоляцией благодаря совокупности эксплуатационных преимуществ.

Расшифровка маркировки ПвПг 1х-20

• П – изоляция из полиэтилена.
• в – обозначение, что полиэтилен является вулканизированным (сшитым). Это ключевая особенность, определяющая термостойкость и стабильность изоляции.
• Пг – наличие герметизации жилы. Буква «г» указывает на герметизацию, которая может осуществляться экструдированным водоблокирующим слоем или герметизирующим составом под оболочкой для защиты от продольного распространения влаги.
• 1х – количество токопроводящих жил (одна).
• 20 – номинальное напряжение, кВ.

Конструкция кабеля ПвПг 1х-20

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее от центра к периферии.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки. Жила может быть однопроволочной (монолитной) для сечений, как правило, до 240 мм², и многопроволочной (скрученной из отдельных проволок) для больших сечений и повышенной гибкости. Класс гибкости жилы – 1 или 2 по ГОСТ 22483.

2. Экран по жиле (внутренний полупроводящий слой)

Поверх жилы методом экструзии наносится экструдированный полупроводящий слой из полимерной композиции. Его основная функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – основной причины старения изоляции.

3. Изоляция

Основной слой из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивания (вулканизации) молекул полиэтилена под воздействием высокой температуры и давления или силановым методом придает материалу повышенные температурные характеристики. Рабочая температура жилы повышается со стандартных 70°C для ПВХ до 90°C, а допустимая температура при коротком замыкании – до 250°C. Изоляция обладает высокой механической прочностью, стойкостью к термоциклированию и влаге.

4. Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой)

Аналогичный внутреннему, этот слой наносится поверх изоляции. Он также служит для выравнивания электрического поля и является частью экранирующей системы кабеля.

5. Медный экран (поясная экранировка)

Поверх внешнего полупроводящего слоя накладывается экран в виде медных лент, оплетки из медных проволок или их комбинации. Основные функции:

• Защита от электромагнитных помех (снижение влияния на внешние устройства).
• Обеспечение симметрии электрического поля вокруг жилы.
• Создание пути для тока короткого замыкания и тока утечки.
• Защита от внешних электромагнитных воздействий.

6. Герметизирующий слой

Обозначение «Пг» в маркировке указывает на наличие этого элемента. Это может быть:

• Экструдированный слой из полимера, содержащего водоблокирующий порошок (супер-абсорбент), который при контакте с влагой разбухает и блокирует ее продвижение вдоль кабеля.
• Нанесение под оболочку герметизирующего состава на основе гидрофобного геля.

Данный слой критически важен для одножильных кабелей, прокладываемых в грунте или в условиях возможного затопления.

7. Защитная оболочка

Внешний защитный слой, изготавливаемый, как правило, из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката или полиэтилена (обозначается дополнительной буквой, например, «Шв» – защитный шланг из ПВХ). Оболочка обеспечивает механическую, химическую защиту внутренних слоев от воздействия окружающей среды, ультрафиолета, агрессивных сред.

Основные технические характеристики и параметры

Электрические параметры

Согласно ГОСТ 31996-2012 (кабели с пластмассовой изоляцией на напряжение 6, 10, 20 и 35 кВ):

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 20/20 (24) кВ. Где U₀ – номинальное напряжение между жилой и землей/экраном, U – между жилами, U_m – максимальное рабочее напряжение.
• Испытательное переменное напряжение промышленной частоты (после монтажа муфт): 2U₀ + 1 кВ = 41 кВ, продолжительность 5 минут.
• Испытательное постоянное напряжение (при приемо-сдаточных испытаниях): 4U₀ = 80 кВ, продолжительность 15 минут.
• Допустимая длительная температура жилы: +90°C.
• Допустимая температура жилы при коротком замыкании (продолжительность не более 5 сек): +250°C.
• Минимальная температура монтажа без предварительного прогрева: -15°C.
• Минимальный радиус изгиба при монтаже: 15 наружных диаметров кабеля для одножильных кабелей с поясной экранировкой.

Таблица 1. Примерные данные по току нагрузки для кабеля ПвПг 1х-20 (медная жила) при прокладке в земле (траншее)

Примечание: Точные значения зависят от конкретных условий прокладки (температура грунта, удельное тепловое сопротивление, глубина заложения, количество кабелей в траншее и их взаимное расположение). Данные приведены для ориентировки.

Сечение жилы, мм²	Допустимый длительный ток, А (при прокладке в земле)	Допустимый длительный ток, А (при прокладке в воздухе)
50	245	230
70	300	280
95	355	330
120	405	375
150	460	425
185	520	480
240	600	555
300	675	625

• Условия: температура земли +15°C, воздуха +25°C, глубина заложения 0.7 м, расстояние между кабелями в траншее 100 мм.

Области применения кабеля ПвПг 1х-20

• Распределительные сети 6-10/20 кВ: Основное применение – создание кабельных линий от ячеек РУ-20 кВ распределительных подстанций к трансформаторным подстанциям 20/0.4 кВ (ТП, КТП) в городах, промышленных зонах, сельской местности.
• Питание мощных электроприемников: Непосредственное подключение крупных двигателей, насосных станций, компрессоров на промышленных предприятиях, работающих на напряжении 6-10 кВ.
• Вводы в здания и сооружения: Кабельные вводы для питания центров питания и распределения электроэнергии на объектах.
• Прокладка в кабельных сооружениях: В кабельных каналах, туннелях, коллекторах, по эстакадам и в галереях.
• Прокладка в земле (траншее): При условии защиты от механических повреждений (бронеплитами, сигнальной лентой) и в соответствии с ПУЭ.

Особенности монтажа и эксплуатации одножильных кабелей 20 кВ

При работе с одножильными кабелями среднего напряжения необходимо учитывать ряд специфических факторов.

1. Наведение напряжения на экран (броню)

Протекание переменного тока по жиле одножильного кабеля создает вокруг нее переменное магнитное поле, которое наводит ЭДС в металлических элементах экрана (лентах, проволоках). При большой длине линии и значительном токе нагрузки это напряжение может достигать десятков вольт и представлять опасность. Существует три основных схемы заземления экранов:

• Заземление с одной стороны: Напряжение на незаземленном конце может быть высоким, но циркулирующие токи в экране отсутствуют. Применяется для коротких линий.
• Заземление с двух сторон: Приводит к появлению циркулирующих токов в экране (токов, наведенных магнитным полем жилы), что вызывает дополнительные потери и нагрев. Применяется при необходимости снижения напряжения на экране, но требует расчета потерь.
• Поперечное соединение (cross-bonding): Сложная система для длинных линий, где экраны секционируются и перекрестно соединяются, чтобы скомпенсировать наведенные напряжения и минимизировать циркулирующие токи. Требует специальных соединительных и концевых муфт.

2. Выбор и монтаж муфт

Для кабеля ПвПг применяются специальные термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты (соединительные, концевые, стопорные). Критически важно обеспечить:

• Идеальную очистку и подготовку концов кабеля.
• Точное восстановление полупроводящих слоев и экрана.
• Герметичность соединения от влаги.
• Надежный электрический контакт экранов.

Работы должны выполняться квалифицированным персоналом с использованием специального инструмента.

3. Прокладка в траншее

При укладке нескольких одножильных кабелей в одной траншее для снижения взаимного влияния и наведенных токов рекомендуется укладывать их в треугольник (при трехфазной системе) или с определенным расстоянием. Под кабелем и над ним создается песчаная подушка, а сверху укладывается сигнальная лента или защитные плиты.

Преимущества и недостатки кабеля ПвПг по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией (например, ЦАСБл)

Преимущества:

• Более высокая допустимая рабочая температура: +90°C против +70°C (для ЦАСБл), что позволяет пропускать больший ток при том же сечении.
• Отсутствие ограничений по перепаду высот: Кабели с бумажно-пропитанной изоляцией имеют ограничения по разности уровней из-за стекания пропиточного состава.
• Меньший вес и внешний диаметр: Облегчает транспортировку, монтаж и позволяет использовать кабели большего сечения в существующих кабельных каналах.
• Простота монтажа и обслуживания: Не требуется контроль уровня давления масла или мастики, проще технология монтажа муфт.
• Высокая стойкость к влаге и агрессивным средам при сохранении целостности оболочки.
• Большая длина строительных отрезков (до 1000 м и более), что уменьшает количество соединений на линии.

Недостатки:

• Чувствительность к частичным разрядам: Любые дефекты изоляции или монтажа (воздушные включения, неровности) могут привести к развитию дендритов и пробою. Требуется высочайшая культура производства и монтажа.
• Чувствительность к механическим повреждениям оболочки с последующим проникновением влаги, что может вызвать «водное дерево» и старение изоляции.
• Более высокая стоимость по сравнению с бумажной изоляцией на низкие и средние напряжения, однако на высоких напряжениях это соотношение меняется.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями ПвПг и ПвВг?

Буква «Пг» указывает на наличие герметизации жилы (водоблокирующий слой), что критически важно для кабелей, прокладываемых в грунте с высокой влажностью или при риске затопления кабельных трасс. В маркировке «ПвВг» буква «В» обозначает оболочку из ПВХ, но не указывает на обязательное наличие герметизирующего слоя под ней. Таким образом, ПвПг – это более защищенная конструкция от продольного распространения влаги.

Как правильно выбрать сечение жилы кабеля ПвПг 1х-20?

Выбор сечения производится по двум основным критериям:

1. По допустимому длительному току нагрузки (по таблицам ПУЭ, ГОСТ или каталогам производителя с учетом всех поправочных коэффициентов на условия прокладки: температура земли/воздуха, количество работающих кабелей вплотную, глубина заложения).
2. По потере напряжения (для протяженных линий, чтобы напряжение у конечного потребителя оставалось в допустимых пределах).
3. По термической стойкости к токам короткого замыкания (проверка, что кабель выдержит тепловое воздействие КЗ за время срабатывания защиты).

Расчет должен выполнять проектировщик на основе конкретных исходных данных.

Обязательно ли использовать концевые муфты на кабеле ПвПг при вводе в ячейку КРУ?

Да, обязательно. Концевая муфта (обычно наружной установки для ввода в ячейку) выполняет несколько функций: обеспечивает плавный градиент электрического поля на конце экрана, герметизирует торец кабеля, предоставляет удобный и надежный контакт для подключения к шинам или штыревому вводу аппаратуры. Монтаж кабеля без концевой муфты недопустим.

Что означает цветовая маркировка оболочки кабеля ПвПг?

Согласно актуальным стандартам, для кабелей на напряжение выше 1 кВ цвет оболочки не регламентируется как фазировка. Чаще всего оболочка имеет черный цвет. Фазировка (определение фаз A, B, C) осуществляется с помощью цветных термоусаживаемых трубок или маркеров, устанавливаемых на концевых муфтах, либо по биркам на муфтах и кабеле. Ранее использовались желтая, красная и синяя расцветки оболочки для соответствующих фаз.

Какой срок службы у кабеля ПвПг 20 кВ?

Номинальный срок службы, заявляемый производителями при соблюдении условий эксплуатации, транспортировки и монтажа, составляет не менее 30 лет. Фактический срок службы может быть больше и определяется совокупностью факторов: качеством изготовления, отсутствием заводских дефектов, корректностью проектных решений (выбор сечения, способ прокладки), качеством монтажа муфт, отсутствием внешних механических повреждений и перегрузок в течение срока службы.

Можно ли прокладывать несколько одножильных кабелей ПвПг в одной трубе (например, ПНД)?

Прокладка в трубах (защитных футлярах) допустима, но требует учета следующих моментов:

• Внутренний диаметр трубы должен позволять протаскивание кабеля без чрезмерных усилий (обычно не менее 1.5-2 наружных диаметров кабеля).
• При прокладке трех фаз в отдельных трубах (по одному кабелю в трубе) из-за магнитного поля стали труб могут возникать значительные дополнительные потери, приводящие к перегреву. Рекомендуется использовать для каждой фазы неметаллические трубы (ПНД, ПВХ) или, если трубы стальные, укладывать все три трубы вплотную друг к другу, чтобы магнитные поля компенсировались.
• Наиболее правильным с электротехнической точки зрения является прокладка всех трех одножильных кабелей, образующих трехфазную линию, в одной трубе большого диаметра, уложив их треугольником. Однако это усложняет монтаж.

Как обнаружить повреждение на линии из кабеля ПвПг?

Для поиска повреждений применяется комплекс методов:

1. Испытание повышенным постоянным напряжением для локализации участка с поврежденной изоляцией (по месту пробоя).
2. Метод рефлектометрии (импульсный метод) – позволяет определить расстояние до места обрыва жилы или короткого замыкания с высокой точностью.
3. Метод колебательного разряда (затухающих колебаний) – эффективен для поиска повреждений с переходным сопротивлением.
4. Акустический метод – при подаче высоковольтного импульса в месте пробоя возникает звук, который детектируется датчиками на поверхности земли.
5. Метод шагового напряжения – для поиска повреждений экрана или брони с утечкой тока в землю.

Поиск, как правило, проводят специализированные организации с соответствующим оборудованием.