Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвБбШв 1х жильный на напряжение 6 кВ: полный технический анализ
Кабель марки ПвБбШв 1х жильный на напряжение 6 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, бронированный стальными лентами, с защитным шлангом из поливинилхлоридного пластиката. Данный кабель предназначен для стационарной прокладки в электрических сетях на номинальное переменное напряжение 6 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность при эксплуатации в грунте (при условии отсутствия растягивающих усилий), кабельных каналах, туннелях и помещениях, включая зоны с повышенной влажностью.
Расшифровка маркировки ПвБбШв
Маркировка кабеля построена согласно ГОСТ и отражает ключевые особенности его конструкции:
- П – изоляция жилы из сшитого полиэтилена (Пв – часто указывает на вулканизированный, т.е. сшитый полиэтилен).
- Б – наличие брони.
- б – броня выполнена из двух стальных оцинкованных лент.
- Шв – защитный шланг (оболочка) поверх брони из выпрессованного поливинилхлоридного пластиката.
- 1х – одна токопроводящая жила.
- 6 кВ – номинальное напряжение 6000 Вольт.
- Токопроводящая жила: Выполняется из медной или алюминиевой проволоки, круглой или секторной формы. Для сечений от 50 мм² и выше, как правило, используется уплотненная конструкция. Класс жилы – 1 или 2 по ГОСТ 22483.
- Экран по жиле (полупроводящий экран): Непосредственно на жилу накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Он выравнивает электрическое поле, устраняя микроскопические неровности поверхности жилы, и предотвращает локальные перенапряжения в изоляции.
- Изоляция: Основной диэлектрический слой из сшитого полиэтилена (XLPE). Номинальная толщина изоляции для кабеля на 6 кВ составляет 3,0 мм (по ГОСТ 15150). Сшивка молекул полиэтилена (вулканизация) придает материалу повышенные температурные стойкости (до +90°С в длительном режиме) и устойчивость к тепловым ударам.
- Экран по изоляции (полупроводящий экран): Поверх изоляции накладывается второй экструдированный слой из полупроводящего материала. Он также служит для выравнивания электрического поля.
- Поясная изоляция: В одножильных кабелях поверх экрана по изоляции часто накладывается поясная изоляция в виде ленты из медной или алюминиевой фольги, либо в виде медных проволок, наложенных спирально. Этот слой является нулевым (заземляемым) экраном и предназначен для направления тока утечки и тока короткого замыкания.
- Броня: Выполняется из двух оцинкованных стальных лент, наложенных с зазором так, чтобы верхняя лента перекрывала зазор нижней. Толщина лент нормируется в зависимости от диаметра кабеля. Броня обеспечивает механическую защиту от повреждений (удары, сдавливание, грызуны).
- Защитный шланг (внешняя оболочка): Выполняется из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ), накладываемого поверх брони методом экструзии. Защищает броню от коррозии, выполняет функцию изоляции от земли и других кабелей, обладает стойкостью к влаге, маслам, химическим веществам. Цвет оболочки, как правило, черный.
- Точные значения токов нагрузки зависят от конкретных условий прокладки (температура грунта, удельное тепловое сопротивление, глубина заложения, количество кабелей в траншее) и должны рассчитываться по методике, приведенной в ПУЭ 7 изд. и ГОСТ Р 52796.
- Питание мощных электродвигателей (насосы, вентиляторы, компрессоры) на промышленных предприятиях.
- Основные и распределительные линии в сетях 6 кВ на территории заводов, шахт, нефтеперерабатывающих комплексов, портов.
- Соединение ячеек КРУ (комплектных распределительных устройств) 6 кВ.
- Прокладка в кабельных туннелях, коллекторах, по эстакадам и в помещениях с повышенной влажностью.
- Прокладка в земле (траншеях) при отсутствии растягивающих нагрузок и риска смещения грунта.
- Прокладка в земле: Глубина заложения – не менее 0,7 м. Необходима песчаная подушка (10 см) и засыпка поверх кабеля (15 см) мелкой землей без камней. Обязательна защита сигнальной лентой или плитами. При параллельной прокладке нескольких одножильных кабелей необходимо учитывать взаимное нагревание и соблюдать расстояния между ними (не менее 100 мм, если иное не обосновано расчетом).
- Заземление: Нулевые экраны (поясная изоляция) и броня должны быть заземлены с обеих сторон кабельной линии. Это необходимо для безопасности и нормального функционирования релейной защиты. Заземление экрана также ограничивает электромагнитные помехи.
- Монтаж муфт: Для соединения и ответвления применяются специальные соединительные и концевые муфты для кабелей 6 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена. Требуется тщательная зачистка и подготовка концов кабеля, соблюдение геометрии монтажа полупроводящих экранов.
- Радиус изгиба: Категорически запрещено изгибать кабель с радиусом менее 15 его наружных диаметров во избежание повреждения изоляции и экранов.
- Высокая допустимая температура: +90°С против +70°С для кабелей с бумажной изоляцией, что позволяет пропускать больший ток по тому же сечению.
- Отсутствие ограничений по перепаду высот: Не требует специальных стопорных муфт, так как изоляция не содержит пропиточного состава, стекающего при вертикальной прокладке.
- Меньшая масса и наружный диаметр при аналогичных параметрах.
- Высокая стойкость к влаге: Сшитый полиэтилен негигроскопичен, в то время как бумажная изоляция критична к увлажнению.
- Простота монтажа и эксплуатации: Не требует сложных систем постоянного давления масла или пропитки.
- Большая длина строительных отрезков.
- Чувствительность к частичным разрядам: При наличии дефектов в изоляции или экранах возможны локальные частичные разряды, постепенно разрушающие полиэтилен. Требуется высокое качество изготовления и монтажа.
- Более высокая стоимость по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией на аналогичное напряжение.
- Необходимость специального инструмента и квалификации для монтажа муфт и концевых заделок.
- По длительно допустимому току нагрузки: Расчетный максимальный ток линии должен быть меньше допустимого тока для кабеля в конкретных условиях прокладки (в земле, воздухе, количестве параллельных линий). Используются таблицы ПУЭ или результаты теплового расчета.
- По потере напряжения: Особенно важно для линий большой протяженности, питающих электродвигатели.
- По термической стойкости к токам короткого замыкания: Сечение должно быть таким, чтобы при прохождении расчетного тока КЗ за время его отключения защитой, температура жилы не превысила +250°С.
- Защиту персонала от поражения током при пробое изоляции на броню.
- Создание пути для тока короткого замыкания, что обеспечивает быстрое и надежное срабатывание релейной защиты.
- Снижение электромагнитных помех, создаваемых кабельной линией, на окружающее оборудование.
Важно отметить, что для сетей 6 кВ применяется исключительно кабель с одножильным исполнением. Это связано с необходимостью минимизации потерь в изоляции и броне, вызванных вихревыми токами, которые существенно возрастают в многожильных кабелях на данном напряжении.
Конструкция кабеля ПвБбШв 1х жильный 6 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию.
Основные технические характеристики и условия эксплуатации
Кабель ПвБбШв 1х жильный 6 кВ изготавливается согласно ГОСТ Р 53769-2010 (или ТУ 16.К71-310-2001) и имеет строго регламентированные параметры.
Таблица 1. Условия эксплуатации и ключевые параметры
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U, кВ | 6/6 |
| Максимальное рабочее напряжение Um, кВ | 7,2 |
| Частота, Гц | 50 |
| Длительно допустимая температура жилы | +90°С |
| Максимальная температура при КЗ (допустимая длительность до 5 сек) | +250°С |
| Минимальная температура прокладки (без предварительного подогрева) | -15°С |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15 наружных диаметров кабеля |
| Срок службы | Не менее 30 лет |
| Испытательное переменное напряжение промышленной частоты после монтажа | 12 кВ в течение 10 минут |
| Климатическое исполнение | УХЛ, категории размещения 1-5 по ГОСТ 15150 (для прокладки в земле, каналах, помещениях, на открытом воздухе) |
Таблица 2. Примеры сечений и массо-габаритных показателей (медная жила)
| Сечение жилы, мм² | Наружный диаметр, мм (приблизительно) | Масса 1 км кабеля, кг (приблизительно) | Допустимый длительный ток (в земле), А* |
|---|---|---|---|
| 50 | 32-35 | 2500-2800 | 215 |
| 95 | 38-41 | 3500-3800 | 330 |
| 150 | 43-46 | 4600-5000 | 410 |
| 240 | 50-53 | 6500-7000 | 540 |
Область применения и особенности монтажа
Кабель ПвБбШв 1х жильный 6 кВ применяется для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Основные сферы применения:
Особенности монтажа и проектирования:
Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами (кабелями с бумажной пропитанной изоляцией)
Преимущества кабеля ПвБбШв:
Недостатки/особенности:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие кабеля ПвБбШв от АПвБбШв?
Первая буква маркировки указывает на материал жилы: отсутствие буквы «А» означает, что токопроводящая жила выполнена из меди. Буква «А» в начале (АПвБбШв) указывает на алюминиевую жилу. Выбор между ними основывается на расчетах токовой нагрузки, требований к механической гибкости (медь более гибкая), стоимости и массы кабеля.
Почему для 6 кВ используется именно одножильный кабель? Можно ли применить трехжильный?
В сетях напряжением 6 кВ и выше применение трехжильных кабелей в броне из стальных лент не рекомендуется и часто запрещено нормами (ПУЭ). Протекающий по жилам переменный ток наводит в стальной броне вихревые токи, вызывающие значительный нагрев и потери мощности. В одножильных кабелях для компенсации этого эффекта применяется специальная схема прокладки (треугольником или с перекладкой) и заземление брони с обеих сторон, что позволяет наведенным токам циркулировать, не вызывая перегрева. Трехжильные кабели на 6 кВ с изоляцией XLPE существуют, но, как правило, имеют броню из немагнитных материалов (например, алюминиевые проволоки) или экран из медных проволок, что существенно дороже.
Как правильно выбрать сечение кабеля ПвБбШв 6 кВ?
Выбор сечения производится по трем основным критериям в следующем порядке:
Окончательный выбор согласовывается с проектными нормами и экономической целесообразностью.
Нужно ли заземлять броню и экран кабеля с двух сторон?
Да, это обязательное требование безопасности и нормативной документации (ПУЭ, ГОСТ). Заземление с двух сторон обеспечивает:
Исключения могут быть только для очень коротких линий по специальным техническим обоснованиям.
Каковы особенности хранения кабеля ПвБбШв?
Кабель должен храниться в закрытых помещениях или под навесом, на деревянных поддонах или полках, вдали от отопительных приборов и прямых солнечных лучей. Барабаны нельзя укладывать друг на друга более чем в 2-3 ряда. Срок хранения до ввода в эксплуатацию – не более 5 лет. Перед прокладкой после длительного хранения рекомендуется проверить целостность оболочки и изоляции, а также измерить сопротивление изоляции мегомметром на 2500 В.
Заключение
Кабель ПвБбШв 1х жильный на 6 кВ является современным, надежным и технологичным решением для создания распределительных сетей среднего напряжения. Его конструкция, основанная на изоляции из сшитого полиэтилена, обеспечивает высокие электрические и эксплуатационные характеристики, включая повышенную температурную стойкость и неограниченную разность уровней прокладки. Правильный выбор сечения, соблюдение норм прокладки, монтажа и заземления, а также использование качественных комплектующих (муфт) являются залогом долговечной и безопасной работы кабельной линии на протяжении всего срока службы, превышающего 30 лет. При проектировании новых и реконструкции существующих сетей 6 кВ данный тип кабеля заслуженно считается одним из основных.