Кабель ПвПуг 1-х жильный 20 кВ
Кабель ПвПуг 1-х жильный 20 кВ: полное техническое описание и область применения
Кабель ПвПуг 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 номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Маркировка расшифровывается следующим образом: П – изоляция из полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, Пу – наличие усиленной изоляции, г – гибкая (подвижная) конструкция жилы. Данный тип кабеля является современной и высоконадежной альтернативой кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией (типа СБ) и широко применяется в электросетевом хозяйстве.
Конструкция кабеля ПвПуг 1х20 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, каждый элемент выполняет критически важную функцию для обеспечения долговечности и безопасности.
- Токопроводящая жила (1): Изготавливается из медных проволок (материал — М), круглой формы, соответствует 1 или 2 классу по ГОСТ 22483. Жила является гибкой (обозначение «г»), что облегчает процесс монтажа, особенно в условиях сложной трассы. Сечение жилы нормируется от 50 до 1000 мм² и более, в зависимости от требований по токовой нагрузке.
- Экран по жиле (2): Полупроводящий экструдированный слой, накладываемый непосредственно на жилу. Выравнивает электрическое поле вокруг жилы, устраняя микроскопические неровности и предотвращая возникновение локальных перенапряжений в изоляции.
- Изоляция (3): Выполнена из сшитого полиэтилена (СПЭ, обозначение «Пв»). Процесс сшивания (образования поперечных молекулярных связей) придает материалу выдающиеся термомеханические свойства: высокую температурную стойкость (до 90°C в длительном режиме и до 250°C в режиме короткого замыкания), стойкость к трекингу и влаге. Номинальная толщина изоляции для 20 кВ строго регламентирована стандартами.
- Экран по изоляции (4): Второй полупроводящий слой. Вместе с экраном по жиле формирует коаксиальную конструкцию, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции. Является обязательным элементом для кабелей на напряжение 6 кВ и выше.
- Поясная изоляция (5): Слой из электропроводящей бумаги или полимерной ленты, наложенный поверх экрана по изоляции. Обеспечивает равномерный контакт с металлическим экраном.
- Металлический экран (6): Выполняется в виде медной ленты, гофрированной медной трубки или проволок (проволок). Выполняет две ключевые функции: является нулевой (заземляемой) точкой для электрического поля и служит для протекания токов короткого замыкания. В одножильных кабелях также предназначен для снижения потерь в оболочке.
- Заполнитель (7): Полимерные жгуты или нити, придающие кабелю круглую форму и механическую стабильность.
- Оболочка (8): Защитный внешний слой из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ), устойчивого к ультрафиолету, агрессивным средам и механическим повреждениям. Цвет оболочки, как правило, черный. Обозначение «в» в маркировке.
- Прокладка в земле: Обязательно использование защитных покровов (броня) типа ПвПугБ или укладка в асбоцементные/полимерные трубы для защиты от механических повреждений. Рекомендуется использование геополотна и сигнальной ленты.
- Особенности заземления экрана: В цепях однофазного или трехфазного переменного тока в металлических экранах одножильных кабелей наводятся ЭДС, что может привести к потерям, перегреву и опасным напряжениям. Существует три основных схемы заземления:
- Заземление с одного конца: Исключает циркуляцию токов, но на свободном конце появляется напряжение относительно земли, требующее установки ограничителей напряжения (ОПН).
- Заземление с обоих концов: Позволяет току короткого замыкания протекать по экрану, но вызывает циркуляцию рабочих токов, ведущую к потерям.
- Поперечное соединение (транспозиция) экранов: Применяется для трехфазных линий, позволяет минимизировать потери.
Выбор схемы является критически важным проектировочным решением.
- Соединение и оконцевание: Требуют применения специальных кабельных муфт (соединительных и концевых), рассчитанных на работу с кабелями с СПЭ-изоляцией. Необходима тщательная зачистка и подготовка изоляции, а также соблюдение технологии обжатия и изоляции.
Ключевые технические характеристики и условия эксплуатации
Кабель ПвПуг 1х20 кВ изготавливается в соответствии с ТУ 16.К71-335-2004 или более новыми редакциями, а также с учетом требований ГОСТ 31996-2012.
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 20 кВ. Соотношение обычно 12/20(24) кВ, где U0 = 12 кВ — напряжение между жилой и землей, U = 20 кВ — междуфазное, Um = 24 кВ — максимальное длительно допустимое. |
| Климатическое исполнение | УХЛ и Т, категории размещения 1-5 по ГОСТ 15150. Предназначен для эксплуатации в широком диапазоне температур: от -50°C до +50°C. |
| Минимальная температура монтажа без предварительного прогрева | -15°C |
| Допустимая длительная температура нагрева жилы | +90°C |
| Допустимая температура жилы при коротком замыкании (до 4 сек) | +250°C |
| Минимальный радиус изгиба при монтаже | Не менее 15 наружных диаметров кабеля для одножильных кабелей в оболочке. |
| Срок службы | Не менее 30 лет. |
Область применения и особенности монтажа
Кабель предназначен для прокладки в земле (в траншеях), кабельных каналах, туннелях, коллекторах, шахтах, а также на открытом воздухе при условии защиты от прямого солнечного излучения. Одножильная конструкция требует особого внимания при проектировании и монтаже из-за явления наведения токов в металлическом экране.
Сравнение с кабелями других типов
| Параметр | ПвПуг (СПЭ-изоляция) | СБ (Бумажно-пропитанная) | ПвВ (СПЭ, но с другой оболочкой) |
|---|---|---|---|
| Чувствительность к влаге | Абсолютно негигроскопична. Допускает прокладку в условиях высокой влажности. | Критична. Требует герметичных конструкций и муфт. | Абсолютно негигроскопична. |
| Допустимая температура жилы | Высокая (+90°C). Большая пропускная способность. | Ограниченная (+70°C для 1-6 кВ). | Высокая (+90°C). |
| Монтаж при низких температурах | До -15°C без прогрева. | Требует прогрева уже при температуре около 0°C. | До -15°C без прогрева. |
| Удельная масса | Ниже | Выше (из-за пропиточной массы и свинцовой оболочки) | Сопоставима с ПвПуг |
| Эксплуатационные расходы | Низкие (не требует систем подпитки маслом). | Высокие (контроль и подпитка маслом, ремонт свинцовой оболочки). | Низкие. |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальное отличие кабеля ПвПуг от ПвВг на 20 кВ?
Основное отличие заключается в материале внешней оболочки. У кабеля ПвВг оболочка выполнена из вулканизированного полиэтилена, который обладает более высокой механической прочностью, стойкостью к истиранию и агрессивным средам по сравнению с ПВХ-пластикатом у ПвПуг. Кабель ПвВг часто предпочтителен для прокладки в агрессивных грунтах или в условиях возможных механических воздействий без брони.
Обязательно ли использовать бронированный вариант для прокладки в земле?
Требования к защите кабеля регламентируются ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок). Для прокладки в земле (траншее) кабели без брони (такие как ПвПуг) должны быть уложены в защитные трубы (например, ПНД, асбоцементные) или иметь иную защиту от механических повреждений. Использование бронированного исполнения (ПвПугБ) с ленточной или проволочной броней упрощает процесс прокладки, так как такая конструкция сама по себе является достаточной защитой.
Как правильно выбрать сечение жилы кабеля ПвПуг 1х20 кВ?
Выбор сечения осуществляется на основе расчета по следующим критериям: допустимая длительная токовая нагрузка (с учетом способа прокладки и температуры окружающей среды), потеря напряжения, термическая стойкость к токам короткого замыкания, экономическая плотность тока. Основные данные по допустимым токам нагрузки для различных условий прокладки приведены в ГОСТ 31996-2012 и справочных таблицах производителей.
Почему при прокладке трех одножильных кабелей в одной траншее их располагают в треугольнике или «вразбежку»?
Такое расположение (в виде треугольника или со смещением) применяется для уменьшения неравномерности распределения токов между фазами и снижения индуктивного сопротивления линии. При укладке «вплотную» или в одной плоскости индуктивности фаз становятся различными, что может привести к перераспределению токов и перегрузке одной из жил.
Каковы основные дефекты, выявляемые при диагностике кабельных линий 20 кВ с СПЭ-изоляцией, и как их предотвратить?
Наиболее характерные дефекты: микроскопические водные деревья (в кабелях старого поколения), частичные разряды в полостях, повреждение экрана при монтаже. Для профилактики необходимы: приемо-сдаточные испытания повышенным напряжением (постоянным током), контроль качества монтажа муфт, периодический тепловизионный контроль мест соединений, диагностика частичных разрядов.
Заключение
Кабель ПвПуг 1-жильный на напряжение 20 кВ является современным, технологичным и надежным решением для построения распределительных сетей среднего напряжения. Его преимущества — высокая пропускная способность, нечувствительность к влаге, удобство монтажа и низкие эксплуатационные затраты — делают его предпочтительным выбором для новых проектов и модернизации существующих сетей. Успешная эксплуатация напрямую зависит от корректного проектирования (особенно схемы заземления экранов), соблюдения технологии монтажа и проведения регулярных диагностических мероприятий в соответствии с действующими нормативами.