Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвП 20 кВ 500 мм²: технические характеристики, конструкция и область применения

Кабель силовой марки ПвП на напряжение 20 кВ с сечением жилы 500 мм² представляет собой высоковольтное электротехническое изделие, предназначенное для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Расшифровка маркировки: П – изоляция из сшитого (вулканизированного) полиэтилена (XLPE), в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ), П – наружный покров (защитная оболочка) из полимерных материалов (обычно ПВХ). Кабель соответствует требованиям ГОСТ 31996-2012 (или ТУ 16.К71-335-2004) и предназначен для эксплуатации в сетях на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц.

Конструкция кабеля ПвП 20 кВ 500 мм²

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая надежность, долговечность и безопасность.

• Токопроводящая жила: Алюминиевая (материал – АВЕ), однопроволочная (ОЖ) или многопроволочная (МЖ), круглой формы, номинальным сечением 500 мм². Для данного сечения, как правило, применяется многопроволочная жила класса 2 по ГОСТ 22483-2012 (эквивалент IEC 60228), что обеспечивает необходимую гибкость.
• Экран на жиле (полупроводящий экран): Выполнен из экструдированного сшитого полупроводящего полиэтилена. Его основная функция – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией и предотвращение возникновения частичных разрядов.
• Изоляция: Основной слой из сшитого полиэтилена (XLPE). Номинальная толщина изоляции для кабеля на 20 кВ составляет 8,0 мм (для 1 класса по ГОСТ). Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу повышенные температурные характеристики: стойкость к деформациям при нагреве до +90°C в длительном режиме и до +130°C (или +250°C) в режиме короткого замыкания.
• Экран на изоляции (полупроводящий экран): Также выполнен из экструдированного сшитого полупроводящего полиэтилена. Вместе с экраном на жиле формирует цилиндрический конденсатор, ограничивая электрическое поле внутри изоляции.
• Поясная изоляция: Слой из электропроводящей бумаги или полимерной ленты, наложенный поверх экрана на изоляции.
• Металлический экран (заземляющий): Выполнен в виде медной ленты, наложенной продольно или в виде медных проволок, спирально наложенных поверх поясной изоляции. Сечение медного экрана нормируется и для кабелей 20 кВ обычно составляет не менее 25 мм². Функции: защита от внешних электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля, использование в качестве заземляющего проводника для токов короткого замыкания.
• Оболочка: Наружный защитный слой из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Защищает металлический экран от механических повреждений, влаги и химических воздействий. Имеет характерную черную окраску.
• Наружный покров (броня/защитный шланг): В кабеле марки ПвП в качестве наружного покрова применяется броня из двух оцинкованных стальных лент (Бп) с внешним защитным шлангом из ПВХ. Однако, в зависимости от модификации, может использоваться и просто усиленный защитный шланг. Броня обеспечивает защиту от механических повреждений (растягивающих усилий, грызунов).

Основные технические и электрические параметры

Параметры кабеля регламентируются ГОСТ 31996-2012 и проектными расчетами.

Таблица 1. Ключевые электрические характеристики

Параметр	Значение для кабеля ПвП 20 кВ 500 мм²	Примечание
Номинальное напряжение U0/U (Um), кВ	20/35	U0 – напряжение между жилой и землей, U – между жилами, Um – максимальное рабочее напряжение
Допустимая длительная температура токопроводящей жилы, °C	+90	В нормальном режиме работы
Максимальная температура жилы при КЗ (до 5 с), °C	+250	Для сшитого полиэтилена
Допустимая температура нагрева жилы при перегрузке, °C	+130	Ограниченное время, согласно ПУЭ
Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева, °C	-15	При отсутствии механических воздействий
Рабочая температура окружающей среды, °C	От -50 до +50	Для исполнения ХЛ и Т
Сопротивление изоляции, МОм·км, не менее	1000	При температуре +20°C
Емкость, мкФ/км	~0.35 – 0.45	Расчетное значение, зависит от конструкции
Индуктивное сопротивление, Ом/км	~0.11 – 0.13	Расчетное значение
Допустимый длительный ток нагрузки, А	~500 – 650	Зависит от условий прокладки (в земле, воздухе), температуры грунта, числа работающих кабелей в траншее

Таблица 2. Примерные данные по допустимым токам нагрузки (ориентировочно)

Условия прокладки	Допустимый длительный ток, А (при температуре грунта +25°C, воздуха +25°C)
В земле (в траншее), один кабель	~620 – 650
В земле (в траншее), три кабеля вплотную с учетом взаимного нагрева	~500 – 530
На воздухе (в кабельном сооружении), один кабель	~580 – 600
На воздухе, три кабеля вплотную	~470 – 490

Примечание: Точные значения определяются расчетом согласно ПУЭ гл. 1.3 и с учетом конкретных условий (глубина заложения, удельное тепловое сопротивление грунта, наличие других кабелей и тепловыделяющих трасс).

Область применения и условия эксплуатации

Кабель ПвП 20 кВ 500 мм² применяется для создания кабельных линий электропередачи в сетях с изолированной, компенсированной или эффективно заземленной нейтралью. Основные сферы использования:

• Питающие линии от ГПП (главной понизительной подстанции) к цеховым ТП (трансформаторным подстанциям) на промышленных предприятиях.
• Распределительные сети городского и промышленного электроснабжения.
• Кабельные вставки в воздушных линиях 20 кВ.
• Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах, галереях, по стенам зданий).
• Прокладка в земле (траншеях) при условии отсутствия значительных растягивающих усилий и при условии защиты от механических повреждений (бронированный вариант).

Кабель не предназначен для прокладки в блоках, трубах, заполненных кабельной массой, а также для использования на подвижных механизмах и в условиях постоянного растяжения.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабеля 20 кВ требует высокой квалификации персонала и соблюдения строгих правил.

• Радиус изгиба: При монтаже минимально допустимый радиус изгиба составляет 15-20 наружных диаметров кабеля для одножильных кабелей с поясной изоляцией и броней из лент.
• Раскатка: Запрещается сбрасывание барабанов с транспортных средств. Раскатка должна производиться с применением кабельных роликов, лебедок или тракторов, не допуская механических повреждений оболочки.
• Подготовка к монтажу: Концы кабеля должны быть герметизированы специальными заглушками во избежание попадания влаги в изоляцию. Перед монтажом концевой разделки необходимо проверить влажность изоляции.
• Соединение и оконцевание: Для соединения жил применяются кабельные муфты: соединительные (ССИ), ответвительные (ОСИ) и стопорные (СтСИ). Для подключения к оборудованию используются концевые муфты (КНТп, КНТпР) или термоусаживаемые оконечники. Все работы по монтажу муфт должны проводиться в условиях чистоты, с использованием специального инструмента и материалов, в строгом соответствии с инструкцией производителя муфт.
• Заземление: Металлические экраны (броня) кабеля с двух сторон должны быть надежно заземлены. При большой длине линии (обычно более 1-2 км) для снижения токов в экране может применяться поперечное или продольное разъединение экранов с установкой специальных заземляющих муфт.

Преимущества и недостатки кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE)

Преимущества по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией (СБ):

• Более высокая допустимая температура жилы (+90°C против +70-80°C).
• Отсутствие риска течи пропиточного состава, возможность прокладки на вертикальных участках без ограничений по перепаду высот.
• Меньший вес и внешний диаметр при аналогичных параметрах.
• Более простой монтаж и обслуживание, отсутствие необходимости в системах маслоподпитки и контроля давления.
• Высокая стойкость к термическим и механическим перегрузкам.

Недостатки и особенности:

• Чувствительность к частичным разрядам в случае дефектов изготовления или монтажа.
• Чувствительность к дендритному старению («водные триеры») при наличии влаги в изоляции, что требует абсолютной герметичности оболочки и муфт.
• Как правило, более высокая стоимость по сравнению с кабелями СБ на низкие и средние напряжения.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кабель ПвП от кабеля АПвП?

Буква «А» в начале маркировки (АПвП) указывает на материал токопроводящей жилы – алюминий. В маркировке ПвП материал жилы не указан, что по умолчанию также означает алюминий согласно отечественной системе обозначений. Таким образом, для алюминиевой жилы кабели ПвП и АПвП – это одно и то же. Медная жила обозначается буквой «М» в начале (например, МПвП).

Каков срок службы кабеля ПвП 20 кВ?

Номинальный срок службы кабеля, заявленный производителями и нормируемый стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может быть больше и зависит от условий прокладки, качества монтажа, режимов работы (наличия перегрузок) и воздействия внешних факторов.

Как правильно выбрать сечение экрана для кабеля 20 кВ?

Сечение медного экрана (обычно 25, 35 или 50 мм²) выбирается на основе расчета токов короткого замыкания, которые могут протекать по экрану. Расчет должен учитывать возможные режимы КЗ и время их отключения защитой. Минимальные сечения нормируются ГОСТ и, как правило, для 20 кВ составляют 25 мм².

Можно ли прокладывать кабель ПвП в воде?

Кабель в стандартной исполнении с ПВХ оболочкой не предназначен для постоянной прокладки в воде. Для прокладки в водоемах, болотистой местности или в условиях высокой влажности необходимо применять кабели со специальной гидрозащитной оболочкой, например, из полиэтилена (марка ПвПу) или с алюминиевой герметизирующей оболочкой.

Как контролировать состояние изоляции кабеля после монтажа?

Основным методом приемо-сдаточных испытаний после монтажа является испытание повышенным выпрямленным напряжением постоянного тока. Для кабелей на 20 кВ испытательное напряжение составляет 60 кВ, а продолжительность приложения – 10 минут. Также проводится измерение сопротивления изоляции мегомметром на 2500 В. В процессе эксплуатации применяются неразрушающие методы диагностики: измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ), анализ частичных разрядов, измерение сопротивления изоляции.

Что означает цифра «500» в маркировке и как она связана с токовой нагрузкой?

Цифра «500» обозначает номинальное сечение токопроводящей жилы в квадратных миллиметрах (500 мм²). Это геометрическая характеристика, косвенно определяющая электрическое сопротивление жилы. Чем больше сечение, тем меньше сопротивление и, соответственно, меньше потери напряжения и нагрев при протекании одного и того же тока. Допустимая токовая нагрузка (в Амперах) прямо пропорциональна сечению, но также сильно зависит от условий охлаждения кабеля (способа прокладки).

Заключение

Кабель ПвП 20 кВ 500 мм² является современным, надежным и технологичным решением для построения распределительных сетей среднего класса напряжения. Его эксплуатационные характеристики, такие как высокая пропускная способность, стойкость к перегрузкам и относительная простота монтажа, обеспечили ему широкое применение в промышленной и городской инфраструктуре. Ключевыми факторами для долговечной работы линии являются корректный выбор кабеля по условиям прокладки, неукоснительное соблюдение технологии монтажа муфт и организация регулярного мониторинга состояния изоляции в процессе эксплуатации.