Кабель ПвКаП 1-х жильный 20 кВ
Кабель ПвКаП 1-х жильный 20 кВ: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель ПвКаП 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 частотой 50 Гц. Расшифровка маркировки: П – изоляция из силанольносшитого полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, Ка – экран жилы из медной проволоки, наложенной продольно, П – экран из медных проволок, наложенных поверх скрепляющей ленты (поляризованная конструкция). Данный кабель является современной альтернативой кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией (типа СБ) и широко применяется в сетях среднего класса напряжения.
Конструкция кабеля ПвКаП 1х20 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая надежность, безопасность и долгий срок службы.
- Токопроводящая жила (ТПЖ): Выполняется из меди, соответствует 1 или 2 классу по ГОСТ 22483. Имеет круглую форму. Сечение жилы определяется проектом и может варьироваться в стандартном диапазоне от 50 до 800 мм² и более. Жила может быть как однопроволочной (для меньших сечений), так и многопроволочной.
- Экран по жиле (внутренний полупроводящий слой): Поверх токопроводящей жилы экструдируется экструдированный полупроводящий слой. Его ключевая функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и основной изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов (коронного разряда).
- Изоляция: Основной изоляционный слой выполнен из сшитого полиэтилена (XLPE). Материал получают путем химической или радиационной сшивки молекул полиэтилена, что придает ему выдающиеся термомеханические свойства: высокую температурную стойкость (длительно до +90°C, в аварийном режиме до +130°C, при коротком замыкании до +250°C), стойкость к деформациям и трекингу. Номинальная толщина изоляции для напряжения 20 кВ стандартизирована.
- Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой): Поверх основной изоляции накладывается экструдированный полупроводящий экран. Вместе с экраном по жиле он формирует цилиндрический конденсатор, внутри которого заключено однородное радиальное электрическое поле.
- Экран из медных проволок (заземляющий): Поверх внешнего полупроводящего слоя накладывается экран в виде медных проволок круглого сечения, наложенных с заданным шагом. В маркировке «Ка» указывает на кабельный тип экрана. Этот слой служит для защиты от внешних электромагнитных влияний, обеспечения симметрии электрического поля, а также является проводником для токов утечки и токов короткого замыкания. В конструкции ПвКаП применяется поляризованный экран – проволоки накладываются поверх медной или медной луженой скрепляющей ленты.
- Поясная изоляция: В ряде конструкций поверх медных проволок может наматываться полупроводящая или изолирующая лента для дополнительной фиксации и защиты.
- Оболочка: Наружный защитный слой из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Оболочка обеспечивает защиту от механических повреждений, агрессивных сред (масла, химикаты, УФ-излучение), а также выполняет функцию влагозащиты. Цвет оболочки, как правило, черный.
- Значения тока приведены ориентировочно для условий: глубина прокладки 0.7 м, температура грунта +15°C, удельное тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт. Точные значения определяются расчетом согласно ПУЭ и зависят от конкретных условий прокладки.
- Распределительные сети городской и промышленной инфраструктуры (кабельные линии от подстанций 35/10(6) кВ к районным и цеховым ТП 10(6)/0.4 кВ).
- Питание мощных электроприемников на промышленных предприятиях (двигатели, печи, преобразовательные установки).
- Вводы в здания и сооружения.
- Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах, галереях).
- Прокладка в земле (траншеях) при условии отсутствия опасности механических повреждений в процессе эксплуатации. Для прокладки в земле с высокой коррозионной активностью или риском повреждения рекомендуется использование кабеля в бронепокрове (например, ПвБШп).
- Более высокая допустимая температура жилы (+90°C против +70°C), что позволяет пропускать больший ток по тому же сечению или использовать меньшее сечение при той же мощности.
- Отсутствие технологических ограничений по перепадам высот при прокладке, так как нет риска стекания пропиточного состава.
- Меньшая масса и внешний диаметр при аналогичных параметрах, что облегчает транспортировку и монтаж.
- Более высокая стойкость к термическим перегрузкам и коротким замыканиям.
- Отсутствие необходимости в сложных концевых муфтах с обязательным вакуумированием и заливкой компаунда.
- Большая стойкость к воздействию влаги.
- Более высокая чувствительность к точечным механическим повреждениям изоляции (задирам, врезам) при монтаже, которые могут стать очагами развития электрического дерева.
- Требовательность к качеству монтажа концевых и соединительных муфт, необходимости абсолютной чистоты и соблюдения технологии.
- Относительно более высокая стоимость самого кабеля (хотя общая стоимость проекта с учетом монтажа и эксплуатации часто ниже).
- Соединительные муфты: Предназначены для соединения двух или более кабелей в линию. Бывают изолированные (заливаемые компаундом или термоусаживаемые) и не изолированные (в защитном металлическом корпусе). Наиболее распространены термоусаживаемые муфты, которые обеспечивают герметичное, влагостойкое и электрически надежное соединение за счет усадки под воздействием тепла.
- Концевые муфты (концевая разделка): Устанавливаются на концах кабеля для подключения к шинам распределительных устройств, трансформаторов или другого оборудования. Существуют наружной (открытой) и внутренней установки. Включают в себя изолятор (фарфоровый или полимерный), элементы для заземления экрана и фиксации.
- Заземление экранов: Правильное заземление медного проволочного экрана является критически важным. На концах кабеля экран должен быть надежно заземлен. В схемах с односторонним заземлением экрана на другом конце устанавливают защитный аппарат (ограничитель перенапряжений) для гашения индуцированных напряжений.
Основные технические характеристики и параметры
Кабель ПвКаП 1х20 кВ должен соответствовать требованиям ГОСТ 31565-2012 (Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 1, 3 и 6 кВ. Общие технические условия) и более специфичным ТУ. Ниже приведены ключевые параметры.
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 12/20 кВ (24 кВ) |
| Система испытательного напряжения переменным током промышленной частоты | 30 кВ (2.5U0) в течение 5 минут |
| Система испытательного напряжения постоянным током (для приемо-сдаточных испытаний) | 48 кВ (4U0) в течение 15 минут |
| Максимальная допустимая температура жилы при длительной эксплуатации | +90°C |
| Допустимая температура жилы в режиме перегрузки | +130°C |
| Допустимая температура жилы при коротком замыкании (до 5 сек) | +250°C |
| Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева | -15°C |
| Минимальный радиус изгиба при монтаже | 15 наружных диаметров кабеля |
| Срок службы | Не менее 30 лет |
| Сечение жилы, мм² | Наружный диаметр кабеля, мм (примерно) | Масса 1 км кабеля, кг (примерно) | Допустимый длительный ток, А (проложен в земле)* |
|---|---|---|---|
| 50 | 35 | 1800 | 215 |
| 95 | 42 | 2700 | 330 |
| 150 | 47 | 3700 | 410 |
| 240 | 54 | 5400 | 525 |
| 400 | 65 | 8300 | 695 |
Область применения и способы прокладки
Кабель ПвКаП 1х20 кВ предназначен для эксплуатации в электрических сетях на номинальное напряжение до 20 кВ. Основные сферы применения:
Способы прокладки: одиночная прокладка в воздухе (по конструкциям зданий, по кабельным эстакадам), в земле (траншеях), в кабельных каналах и блоках. При прокладке в земле обязательна подсыпка и защита песчаной подушкой и кирпичом или сигнальной лентой. При параллельной прокладке нескольких кабелей необходимо учитывать коэффициенты снижения токовой нагрузки.
Преимущества и недостатки по сравнению с кабелями других типов
Преимущества кабеля ПвКаП с изоляцией из сшитого полиэтилена перед кабелями с бумажно-пропитанной изоляцией (СБ):
Недостатки:
Сравнение с кабелем в ПВХ изоляции (ВВГ): Кабели на напряжение до 1 кВ с ПВХ изоляцией не являются аналогами, так как ПВХ не может обеспечить надежную работу при напряжениях 20 кВ из-за худших диэлектрических и термических характеристик.
Монтаж, соединение и оконцевание
Монтаж кабеля ПвКаП требует соблюдения строгих правил. Перед монтажом необходимо проверить целостность оболочки и изоляции (мегомметром на 2500 В). Радиус изгиба должен быть не менее 15D кабеля. При низких температурах требуется подогрев. Для соединения отрезков кабеля между собой и для подключения к электрооборудованию используются специальные муфты.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие кабеля ПвКаП от ПвП?
Основное отличие в конструкции экрана. В кабеле ПвП экран выполнен в виде медной ленты (полукругом или с зазором), обвитой вокруг изоляции. В кабеле ПвКаП экран выполнен из медных проволок, наложенных продольно поверх медной ленты (поляризованная конструкция). Конструкция с проволоками обеспечивает лучшее сопротивление токам короткого замыкания и более надежный контакт при заземлении.
Можно ли прокладывать кабель ПвКаП 20 кВ в земле без защиты?
Да, кабель с ПВХ оболочкой предназначен для прокладки в земле. Однако, согласно ПУЭ, при прокладке в траншеях в местах, где возможны механические повреждения (например, в местах частых раскопок), кабель должен быть защищен от механических повреждений (кирпичом, плитами, гофрой). При высоком уровне коррозионной активности или риске повреждения грызунами рекомендуется использовать бронированные модификации (ПвБШп).
Какой срок службы у данного кабеля?
Номинальный срок службы кабеля ПвКаП, заявленный производителями и нормируемый стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок службы может быть больше и сильно зависит от условий эксплуатации (температурные режимы, перегрузки, коррозионная активность среды, качество монтажа).
Как правильно выбрать сечение жилы для проекта?
Выбор сечения производится по двум основным критериям: по допустимому длительному току нагрузки (нагреву) и по экономической плотности тока, согласно ПУЭ гл. 1.3. Необходимо выполнить расчет с учетом способа прокладки (в земле, в воздухе), количества параллельно проложенных кабелей, температуры окружающей среды, а также проверить сечение по условиям срабатывания защиты при коротком замыкании (термическая стойкость).
Требуется ли предварительный подогрев кабеля перед прокладкой зимой?
Да, согласно инструкциям, монтаж без предварительного подогрева допускается при температуре не ниже -15°C. При более низких температурах или если кабель хранился на холоде, его необходимо подогревать в течение нескольких суток в отапливаемом помещении либо с помощью специальных трансформаторов подогрева (методом пропускания тока). Прокладка переохлажденного кабеля приведет к растрескиванию изоляции и оболочки.
Чем отличается кабель на 12/20 кВ от кабеля на 6/10 кВ?
Основное отличие – толщина основного слоя изоляции из сшитого полиэтилена. Для напряжения 6/10 кВ она составляет, например, 3.4 мм, а для 12/20 кВ – обычно 5.5 мм (точные значения по ГОСТ/ТУ). Также отличаются уровни испытательных напряжений. Использование кабеля на 6/10 кВ в сети 20 кВ категорически запрещено и приведет к пробою.
Какой инструмент необходим для монтажа концевых муфт на кабель ПвКаП?
Требуется специализированный инструмент: кабельный нож для продольного разрезания оболочки, кольцевые резаки (стрипперы) для послойного снятия изоляции и экранов, ример для снятия фаски с изоляции, строительный фен для термоусадки, динамометрический ключ для затяжки болтовых соединений, мегомметр для контроля. Работы должны выполнять обученные и аттестованные специалисты.