Кабель ПвПу 3х400: технические характеристики, конструкция и область применения

Кабель ПвПу 3х400 представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) на напряжение 6, 10 или 20 кВ, с тремя основными токопроводящими жилами сечением 400 мм², с медными экранами по жилам и в общей оболочке. Данный тип кабеля является современной и высоконадежной альтернативой кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией (типа СБ) и широко применяется для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Его основное назначение – работа в электрических сетях на номинальное переменное напряжение 6, 10 или 20 кВ частотой 50 Гц.

Расшифровка маркировки ПвПу 3х400

Маркировка кабеля производится согласно ГОСТ 31565-2012 (кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена) и несет полную информацию о его конструкции:

• П – Изоляция из полиэтилена.
• в – Модификация полиэтилена – вулканизированный (сшитый).
• Пу – Тип защитной оболочки. П – из полиэтилена, у – усиленная (как правило, подразумевается гофрированная латунная или стальная лента поверх герметизирующей оболочки).
• 3х400 – Три основные токопроводящие жилы, каждая номинальным сечением 400 квадратных миллиметров.

Полное обозначение также включает номинальное напряжение. Например, ПвПу 10 кВ 3х400 – кабель на напряжение 10 кВ.

Конструкция кабеля ПвПу 3х400

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая высокую надежность и длительный срок службы.

• 1. Токопроводящая жила: Жила секторной или сегментной формы (для компактности) выполнена из медной проволоки (класс 1 или 2 по ГОСТ 22483). Для сечения 400 мм² жила, как правило, многопроволочная, что обеспечивает необходимую гибкость.
• 2. Внутренний экран (экран по жиле): Полупроводящей экструдированный слой, накладываемый непосредственно на жилу. Он выравнивает электрическое поле, устраняя микроскопические неровности поверхности жилы, и предотвращает возникновение частичных разрядов.
• 3. Изоляция: Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Это ключевой элемент кабеля. Процесс сшивания (вулканизации) формирует поперечные молекулярные связи, что резко повышает термостойкость материала (до +90°C в длительном режиме и до +250°C при КЗ) по сравнению с обычным полиэтиленом, улучшает механические и диэлектрические характеристики.
• 4. Внешний экран (экран по изоляции): Также выполнен из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его функция – равномерное распределение электрического поля вокруг изоляции.
• 5. Экран (металлический): Медный экран, наложенный поверх внешнего полупроводящего слоя. Выполняет несколько критически важных функций:
  • Защита от электромагнитных помех.
  • Создание симметричного электрического поля вокруг каждой жилы.
  • Обеспечение пути для тока утечки и тока однофазного короткого замыкания на землю.

  Для кабеля 3х400 экран может быть выполнен в виде медной ленты, оплетки из медных проволок или их комбинации. Часто применяется экран в виде продольно наложенной медной ленты с дренажной проволокой поверх.

• 6. Разделительный слой: Как правило, это поясная изоляция из полимерной пленки или нетканого материала, предохраняющая оболочку от контакта с металлическим экраном.
• 7. Оболочка: Выполнена из полиэтилена (в маркировке «П»). Обладает высокой стойкостью к влаге, агрессивным химическим средам, ультрафиолетовому излучению. В конструкции «Пу» поверх полиэтиленовой оболочки для механической защиты накладывается гофрированная латунная или стальная лента (броня). Это принципиальное отличие от, например, кабеля ПвП, который имеет только полиэтиленовую оболочку без усиления.

Основные технические характеристики и параметры

Электрические параметры (для кабеля на 10 кВ)

В таблице приведены типовые значения для кабеля ПвПу 10 кВ 3х400.

Параметр	Значение	Примечание
Номинальное напряжение, U0/U (Um), кВ	6/10 (12)	U0 – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное.
Максимальная рабочая температура жилы, °C	+90	Длительный режим работы.
Максимальная температура при КЗ (до 5 сек), °C	+250	Не более 5 секунд.
Допустимый ток нагрузки (Iдоп), А	~520 — 580	Зависит от способа прокладки (в земле, воздухе), температуры грунта/воздуха.
Сопротивление изоляции, МОм·км	Не менее 1000	При температуре +20°C.
Индуктивное сопротивление, Ом/км	~0.11 — 0.13	Зависит от взаимного расположения жил.
Активное сопротивление жилы при +20°C, Ом/км	Не более 0.0471	Согласно ГОСТ 22483 для меди.
Емкость, мкФ/км	~0.3 — 0.4

Механические и климатические характеристики

• Минимальный радиус изгиба: 15-20 наружных диаметров кабеля. Для кабеля 3х400 с броней это значение может достигать 800-1000 мм.
• Диапазон рабочих температур: От -50°C до +50°C (для монтажа без предварительного подогрева – не ниже -15°C).
• Стойкость оболочки к УФ-излучению: Высокая, благодаря использованию полиэтилена.
• Допустимое усилие при протяжке: Ограничено прочностью бронеленты и оболочки. Требуется точный расчет для конкретных трасс.

Область применения и способы прокладки

Кабель ПвПу 3х400 предназначен для передачи больших мощностей в сетях среднего напряжения. Основные сферы применения:

• Магистральные линии в городских и промышленных распределительных сетях 6-20 кВ.
• Питание мощных потребителей: трансформаторных подстанций, насосных станций, компрессорных установок, крупных производственных цехов.
• Вводы и выводы с открытых распределительных устройств (ОРУ) подстанций.
• Прокладка в качестве кабельных вставок на воздушных линиях (ВЛ).
• Прокладка в туннелях, коллекторах, по эстакадам и в кабельных этажах.

Способы прокладки:

• В земле (траншеях): Наиболее распространенный способ. Требует песчаной подушки, защиты кирпичом или сигнальной лентой. Броня типа «Пу» защищает от механических повреждений при раскопках.
• В кабельных сооружениях: Туннели, коллекторы, этажи. Броня обеспечивает защиту от растягивающих нагрузок и случайных ударов.
• По воздуху (на трассах): По стенам зданий, эстакадам. УФ-стойкая оболочка и броня делают кабель пригодным для таких условий.

Важно: Прокладка в земле в агрессивных средах (высокое содержание солей, щелочей, блуждающих токов) требует дополнительной защиты (например, кабель в поливинилхлоридном шланге).

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества кабеля ПвПу 3х400 перед кабелем с бумажной изоляцией (СБ 3х400):

• Высокая влагостойкость: Отсутствие гигроскопичной бумажной изоляции исключает необходимость в металлической оболочке для защиты от влаги.
• Большая допустимая температура: +90°C против +70°C (для СБ), что позволяет пропускать больший ток по тому же сечению.
• Высокая стойкость к токам КЗ.
• Меньший вес и внешний диаметр при аналогичных параметрах, что упрощает транспортировку и монтаж.
• Проще монтаж муфт и концевых заделок, не требуется контроль уровня масла/массы.
• Большая длина строительных отрезков (ограничена только возможностями транспорта и монтажа).

Преимущества перед кабелем ПвП 3х400:

• Наличие гофрированной металлической брони («у») обеспечивает высокую механическую защиту от продавливания, порезов, растяжения, грызунов, что критически важно при прокладке в земле без дополнительных защитных труб.

Недостатки:

• Более высокая стоимость по сравнению с бумажно-пропитанными кабелями (хотя это часто компенсируется снижением затрат на монтаж и обслуживание).
• Чувствительность к точечным механическим повреждениям изоляции (например, при некачественном монтаже), которые могут стать очагом развития электрического дерева. Требуется высокая квалификация персонала при монтаже соединительных муфт.
• Броня требует обязательного заземления с двух концов.

Особенности монтажа и эксплуатации

• Раскатка: Запрещается сбрасывать барабан с кабелем. Раскатка должна производиться с применением роликов или лебедок, контролируя усилие, чтобы не превысить допустимый радиус изгиба.
• Заземление: Медные экраны жил и бронелента подлежат обязательному двустороннему заземлению для обеспечения защиты и протекания токов КЗ. Схема заземления (одностороннее, двустороннее, поперечное) выбирается проектом в зависимости от параметров сети.
• Монтаж муфт: Требует чистоты, использования специального инструмента и термоусаживаемых или холодноусаживаемых комплектов. Необходима тщательная зачистка и обезжиривание изоляции, правильное наложение полупроводящих и экранирующих слоев.
• Испытания: После монтажа кабельная линия подвергается высоковольтным испытаниям выпрямленным напряжением (для 10 кВ кабеля – 60 кВ в течение 10 минут) и измерению сопротивления изоляции.
• Мониторинг: В процессе эксплуатации рекомендуется проводить диагностику (измерение частичных разрядов, диагностика состояния изоляции).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кабель ПвПу от ПвП?

Буква «у» в маркировке ПвПу означает «усиленная защитная оболочка», которая реализована в виде гофрированной металлической (латунной или стальной) ленты поверх основной полиэтиленовой оболочки. Кабель ПвП такой брони не имеет и защищен только полиэтиленовой оболочкой. Следовательно, ПвПу предназначен для прокладки в земле (траншеях) и местах с риском механических повреждений, а ПвП – преимущественно в кабельных сооружениях (туннелях, коллекторах), где такой риск минимален.

Какое сечение нулевой жилы (N) и жилы заземления (PE) у четырехжильного кабеля ПвПу 4х400?

Для кабелей на напряжение до 35 кВ включительно с сечением основных фазных жил 400 мм², согласно ПУЭ и ГОСТ 31996-2012, сечение нулевой жилы (N) и жилы защитного заземления (PE) выбирается, но обычно составляет 50% от сечения фазной жилы, т.е. 200 мм². Полная маркировка такого кабеля: ПвПу 3х400+1х200 или ПвПу 4х400 (3х400+1х200).

Какой допустимый ток нагрузки для ПвПу 3х400 при прокладке в земле?

Допустимый длительный ток (I_доп) зависит от множества факторов: удельного теплового сопротивления грунта, его температуры, глубины прокладки, количества работающих кабелей в траншее и их взаимного расположения. Для ориентировочных расчетов можно принимать значение 520-580 А для прокладки одного кабеля в траншее на глубине 0.7-1.0 м в грунте с нормальным тепловым сопротивлением (+15°C на глубине прокладки). Для точного определения необходимо выполнять тепловой расчет согласно ПУЭ гл. 1.3 или использовать данные конкретного производителя.

Можно ли использовать кабель ПвПу для прокладки в воде?

Конструкция кабеля ПвПу не является герметизированной в продольном направлении. При повреждении внешней полиэтиленовой оболочки и бронеленты влага может проникнуть внутрь кабеля. Поэтому для постоянной прокладки под водой (через реки, водоемы) следует применять специальные кабели в свинцовой или алюминиевой оболочке с соответствующей гидрозащитой. ПвПу может использоваться для временных переходов или при условии прокладки в герметичных защитных трубах (полиэтиленовых, металлических) с полной водонепроницаемостью.

Как правильно выбрать концеую кабельную заделку (концевик) для ПвПу 10 кВ 3х400?

Выбор концевой заделки зависит от типа электроустановки (открытая/закрытая), материала изолятора (фарфор, полимер) и способа подключения. Для кабеля ПвПу 10 кВ применяются:
1. Термоусаживаемые концевые муфты: Наиболее распространены. Состоят из термоусаживаемых трубок с адгезивным слоем, которые при нагреве плотно обжимают кабель, формируя герметичный стык. Требуют применения газовой горелки.
2. Холодноусаживаемые концевые муфты: Усаживаются за счет предварительного растяжения на спирали-манжете, которая удаляется при монтаже. Не требуют открытого огня, что важно на взрывоопасных объектах.
3. Специальные заделки для подключения к КРУ (комплектным распределительным устройствам): Могут иметь компактную полимерную изоляцию и стандартизированный болтовой фланец для подключения к шинам. Выбор должен строго соответствовать напряжению (10 кВ), сечению жилы (400 мм²) и материалу экрана кабеля.

Требуется ли для кабеля ПвПу 3х400 дополнительная защита при прокладке в земле?

Броня типа «Пу» является достаточной защитой от большинства механических воздействий при правильной прокладке. Однако, согласно ПУЭ (Глава 2.3), при прокладке в земле кабель должен быть защищен от механических повреждений кирпичом или бетонными плитами в местах, где вероятны раскопки (вводы в здания, пересечения с коммуникациями, на глубине менее 1 м и т.д.). Также обязательна сигнальная лента, укладываемая на 250 мм выше кабеля. В агрессивных грунтах может потребоваться прокладка в асбоцементных или полиэтиленовых трубах.