Кабель ПвВ 20 кВ 120 мм

Кабель силовой ПвВ 20 кВ 120 мм²: технические характеристики, конструкция и область применения

Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена марки ПвВ на напряжение 20 кВ с номинальным сечением токопроводящей жилы 120 мм² представляет собой современное высоковольтное кабельное изделие, предназначенное для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Данный тип кабеля является ключевым элементом в сетях среднего класса напряжения и соответствует последним требованиям по надежности, безопасности и долговечности. Его полное обозначение, согласно ГОСТ 31565-2012 и ТУ 16.К71-335-2004, расшифровывается следующим образом: П – изоляция из сшитого полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, В – наличие защитного покрова (брони) из двух стальных оцинкованных лент. Номинальное напряжение 20/35 кВ указывает на фазное/междуфазное напряжение соответственно.

Конструкция кабеля ПвВ 20 кВ 1х120 мм²

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее подробно, начиная от центра.

• Токопроводящая жила: Выполнена из медной проволоки (материал – медь марки М1 по ГОСТ 859-2001) сечением 120 мм². Жила может быть однопроволочной (монолитной) или многопроволочной (как правило, круглой формы). Медь обеспечивает высокую электропроводность, механическую прочность и стойкость к повторным изгибам (для многопроволочной конструкции).
• Экран по жиле (внутренний полупроводящий слой): Поверх жилы накладывается экструдированный полупроводящий слой из сшитого полиэтилена. Его задача – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений на границе между жилой и изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – основной причины старения изоляции.
• Изоляция: Основной диэлектрический слой выполнен из сшитого полиэтилена (XLPE). Толщина изоляции нормирована стандартами. Для кабеля на 20 кВ она составляет, как правило, 5.5-6.0 мм. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу повышенные термические характеристики: длительно допустимая температура жилы увеличивается до +90°C, а в режиме перегрузки – до +130°C (против +70°C у ПВХ). Материал обладает высокой диэлектрической прочностью, стойкостью к тепловому старению и воздействию влаги.
• Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой): Поверх изоляции накладывается второй экструдированный полупроводящий слой. Он выполняет ту же функцию выравнивания поля, но уже на внешней поверхности изоляции.
• Экран медный: Поверх внешнего полупроводящего слоя накладывается экран в виде медной ленты или оплетки из медных проволок. В кабелях на 20 кВ чаще применяется комбинированный экран: медная лента в сочетании с медными проволоками (проволочный экран). Этот слой служит для замыкания емкостных токов на землю, обеспечения симметрии электрического поля и выполнения функций нулевой жилы в сетях с изолированной нейтралью. Он также является элементом системы защиты от короткого замыкания.
• Поясная изоляция: В качестве разделительного слоя между экраном и броней может использоваться поясная изоляция из битумизированной бумаги, крепированной бумаги или полимерных лент. Она предохраняет оболочку от повреждения медными проволоками экрана.
• Броня: Выполнена из двух стальных оцинкованных лент, наложенных с зазором так, чтобы верхняя лента перекрывала зазор нижней. Броня предназначена для защиты кабеля от механических повреждений (натяжение, удары, сдавливание, грызуны) как при прокладке, так и в процессе эксплуатации.
• Защитный шланг (наружная оболочка): Внешний слой из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката. Обозначается буквой «в» в маркировке. Оболочка защищает броню от коррозии и обеспечивает стойкость кабеля к воздействию агрессивных сред (почвенная влага, химикаты). Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические характеристики и параметры

Эксплуатационные параметры кабеля ПвВ 20 кВ 120 мм² строго регламентированы техническими условиями и стандартами.

Электрические характеристики

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 20/35 кВ. Где U₀ = 20 кВ – напряжение между жилой и землей/экраном, U = 35 кВ – междуфазное напряжение.
• Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 50 Гц, 65 кВ, продолжительность 10 минут.
• Испытательное постоянное напряжение: 78 кВ, продолжительность 15 минут (для приемо-сдаточных испытаний).
• Максимально допустимая рабочая температура жилы: +90°C.
• Допустимая температура жилы в режиме перегрузки: +130°C (не более 100 часов в год, не более 8 часов подряд).
• Температура жилы при коротком замыкании: +250°C (максимальная продолжительность КЗ – 4 секунды).
• Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -15°C.
• Температурный диапазон эксплуатации: от -50°C до +50°C.
• Сопротивление изоляции: Не менее 100 МОм·км при температуре +20°C.
• Емкость жилы относительно экрана: Приблизительно 0.3-0.4 мкФ/км (точное значение указывается в паспорте изделия).

Механические и геометрические характеристики (ориентировочные)

Параметры могут незначительно варьироваться в зависимости от производителя.

Параметр	Значение	Примечание
Количество и сечение жил	1 х 120 мм²	Одножильный кабель
Строение жилы	Многопроволочная (класс 2 по ГОСТ 22483)	Как правило, 37 проволок
Наружный диаметр кабеля, мм	~ 45-50 мм	Зависит от толщины брони и оболочки
Масса 1 км кабеля, кг	~ 3500-4000 кг	Зависит от конструкции
Минимальный радиус изгиба	15-20 x D кабеля	D – наружный диаметр кабеля
Допустимое растягивающее усилие	Определяется прочностью брони	Уточняется у производителя

Длительно допустимый ток нагрузки (ДДТ)

ДДТ зависит от способа прокладки и условий охлаждения. Приведены ориентировочные значения для наиболее распространенных условий (температура земли +25°C, температура воздуха +25°C, глубина прокладки 0.7-1.0 м).

Способ прокладки	ДДТ, А
В земле (в траншее), один кабель	~ 320-350 А
В воздухе (на открытом воздухе или в помещении)	~ 340-370 А
В воздухе (в кабельном канале, лотке, пучке из нескольких кабелей)	Требует поправочных коэффициентов, снижается на 10-20%

Важно: Для точного расчета тока нагрузки в конкретных условиях необходимо руководствоваться ПУЭ (глава 1.3) и учитывать поправочные коэффициенты на температуру окружающей среды, количество работающих кабелей вплотную, тепловое сопротивление грунта и т.д.

Область применения и способы прокладки

Кабель ПвВ 20 кВ 120 мм² предназначен для эксплуатации в сетях с изолированной, компенсированной или эффективно заземленной нейтралью. Основные сферы применения:

• Распределительные сети 6-10/20 кВ: Питание районных и городских подстанций, распределительных пунктов (РП), трансформаторных подстанций (ТП).
• Промышленные предприятия: Создание внутризаводских сетей для питания мощного оборудования (электропечи, двигатели, компрессорные станции).
• Инфраструктурные объекты: Прокладка кабельных линий для аэропортов, железнодорожных узлов, метрополитена, портов.
• Объекты генерации: Соединение элементов на территории электростанций.

Способы прокладки:

• В земле (траншее): Наиболее распространенный способ. Кабель укладывается на подготовленную подушку из песка или просеянного грунта, защищается сверху кирпичом или сигнальной лентой и засыпается. Глубина прокладки – не менее 0.7 м для линий до 20 кВ. Бронирование кабеля ПвВ является обязательным для прокладки в земле.
• В кабельных сооружениях: В туннелях, коллекторах, этажах, галереях, по стенам зданий на лотках и коробах. В этих случаях возможно применение небронированных модификаций (ПвВнг), но необходимо учитывать требования пожарной безопасности.
• В воздухе: По фасадам зданий, на опорах (с обязательной защитой от солнечного УФ-излучения, так как ПВХ оболочка подвержена его воздействию).

Запрещена прокладка кабеля ПвВ по дну водоемов и в блоках.

Преимущества и недостатки кабеля ПвВ по сравнению с аналогами (например, ААБл, ЦААБл)

• Преимущества:
  • Высокие токовые нагрузки: Благодаря сшитому полиэтилену допустимая температура жилы +90°C против +70°C у кабелей с бумажно-масляной изоляцией (ААБл). Это позволяет пропускать больший ток при том же сечении или использовать меньшее сечение для той же мощности.
  • Отсутствие риска течи масла: Полная сухость конструкции, в отличие от маслонаполненных кабелей, что упрощает монтаж и эксплуатацию, исключает загрязнение окружающей среды.
  • Меньший вес и радиус изгиба: Кабель легче и гибче, чем свинцовые или алюминиевые аналоги, что облегчает транспортировку и укладку.
  • Простота монтажа и соединения: Не требует сложных технологий заделки концов, как бумажно-масляные кабели. Используются стандартные муфты и концевые заделки для СИП-изоляции.
  • Высокая стойкость к термическим перегрузкам и коротким замыканиям.
• Недостатки/особенности:
  • Чувствительность к точечным механическим повреждениям: При повреждении внешней оболочки и попадании влаги в область экрана возможна водная деревовидная эрозия изоляции, ведущая к пробою. Требуется аккуратная транспортировка и монтаж.
  • Более высокая стоимость по сравнению с кабелями ААБл на равное сечение, но часто более выгодная по критерию «цена/пропускная способность».
  • Требовательность к качеству монтажа муфт: Необходима абсолютная чистота и герметичность соединений.

Требования к монтажу и эксплуатации

• Прокладка должна производиться при температуре не ниже -15°C. При более низких температурах кабель требует предварительного прогрева в отапливаемом помещении или с помощью специальных трансформаторов.
• При прокладке в траншее необходимо исключить наличие в грунте камней, строительного мусора, шлака. Рекомендуется использовать песчаную подсыпку.
• Радиус изгиба при укладке не должен быть менее 15-20 наружных диаметров кабеля.
• При прокладке в воздухе на открытом солнце рекомендуется использовать кабели с защитным УФ-стабилизированным шлангом (обозначение «нг-HF» или «ПвВнг») или применять защитные кожухи.
• Концевые заделки и соединительные муфты должны быть предназначены specifically для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на соответствующее напряжение.
• Обязательным является проведение приемо-сдаточных испытаний повышенным постоянным напряжением после монтажа.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кабель ПвВ от кабеля ПвП?

Основное отличие – в материале внешней оболочки. У кабеля ПвП наружный защитный шланг выполнен из полиэтилена (буква «П» в маркировке). Полиэтиленовая оболочка обладает более высокой стойкостью к влаге и некоторым химическим реагентам, но менее устойчива к ультрафиолетовому излучению и имеет более низкий предел огнестойкости по сравнению с ПВХ. Кабель ПвП часто применяется для прокладки в земле в агрессивных грунтах, а ПвВ – более универсален.

Можно ли использовать кабель ПвВ 20 кВ для прокладки в воде?

Нет, кабель марки ПвВ не предназначен для прокладки по дну водоемов. Для таких условий применяются специальные кабели с усиленной гидроизоляцией (например, с алюминиевой оболочкой). Броня из стальных лент, даже с ПВХ шлангом, не обеспечивает долговременную герметичность при постоянном погружении в воду.

Какой срок службы у данного кабеля?

Номинальный срок службы кабеля ПвВ 20 кВ, заявленный производителями и нормированный стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может быть больше и зависит от условий прокладки, качества монтажа, режима нагрузки и отсутствия внешних повреждений.

Как расшифровать маркировку на барабане: ПвВнг(ож)-1 20 кВ 1х120/25-10?

• ПвВнг(ож): Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, в ПВХ оболочке пониженной горючести, с однопроволочными жилами (ож).
• 1: Класс точности скрутки экрана (для кабелей на 6 кВ и выше).
• 20 кВ: Номинальное напряжение.
• 1х120/25: Одна жила сечением 120 мм², сечение экрана (проволочного) – 25 мм².
• 10: Номинальное сечение жилы заземления брони (если предусмотрено).

Что означает цветовая маркировка жилы?

В одножильных кабелях высокого напряжения цветовая маркировка жилы не несет функции обозначения фазы (как в низковольтных). Жила, как правило, имеет натуральный цвет меди. Цветовая маркировка наносится на внешнюю оболочку в виде продольных полос или надписей. Черный цвет оболочки является стандартным для высоковольтных кабелей.

Как правильно выбрать сечение 120 мм²? На какую мощность оно рассчитано?

Выбор сечения – результат комплексного расчета по допустимому току нагрузки, потерям напряжения, термической стойкости к токам КЗ и экономической плотности тока. Ориентировочно, для кабеля 20 кВ сечением 120 мм² при ДДТ ~330 А трехфазная мощность может быть рассчитана по формуле: P = √3 U I cosφ. При cosφ=0.95 и U=20 кВ: P ≈ 1.73 20000 330 0.95 ≈ 10.8 МВт. Это ориентировочное значение, окончательный расчет должен выполнять проектировщик с учетом всех поправочных коэффициентов и условий прокладки.

Требуется ли заземление брони и экрана?

Да, это обязательное требование ПУЭ. Медный экран и стальная броня должны быть надежно заземлены с обеих сторон кабельной линии. Это обеспечивает безопасность персонала (снятие напряжения с экрана), нормальную работу защит и отвод емкостных токов. Заземление выполняется через специальные заземляющие зажимы в концевых и соединительных муфтах.