Кабель ПвПу2г 20 кВ 120 мм²: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель ПвПу2г 20 кВ 120 мм² представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, долговечность и эффективность в современных электрических сетях среднего напряжения.
Расшифровка маркировки ПвПу2г
Маркировка кабеля выполняется согласно ГОСТ и отражает ключевые особенности его конструкции:
- П – Изоляция из сшитого (вулканизированного) полиэтина.
- в – Оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.
- Пу – Усиленная защитная оболочка (при наличии буквы «у»), выполненная из полиэтилена. Это отличает его от кабелей с просто «П» в обозначении и указывает на повышенную механическую прочность и стойкость к внешним воздействиям.
- 2г – Двойная герметизация: «2» указывает на наличие брони из двух стальных оцинкованных лент, а «г» означает, что жилы герметизированы водоблокирующими лентами или заполнителем, а под броней имеется герметизирующий слой. Это критически важно для предотвращения продольного распространения влаги в случае повреждения наружной оболочки.
- 20 кВ – Номинальное напряжение 20 000 Вольт.
- 120 мм² – Номинальное сечение токопроводящей жилы.
- Стойкость к внешним воздействиям: Броня и полиэтиленовая оболочка обеспечивают стойкость к механическим повреждениям, УФ-излучению, агрессивным химическим средам и почвенной коррозии.
- Герметичность: Конструкция «2г» гарантирует защиту от проникновения и распространения влаги вдоль кабеля.
- Пожарная безопасность: Кабель не распространяет горение при одиночной прокладке (исполнение «нг» может быть опцией). Основные материалы (полиэтилен, ПВХ) являются горючими, поэтому в пожароопасных помещениях и сооружениях требуется применение дополнительных мер (противопожарные барьеры, покрытия).
- Допустимые усилия при прокладке: Регламентируются производителем. Наличие брони позволяет использовать метод протяжки в трубах с применением значительного тягового усилия.
- Распределительные сети городской и промышленной инфраструктуры: Питание районных подстанций, распределительных пунктов (РП), трансформаторных подстанций (ТП).
- Промышленные предприятия: Питание мощных электродвигателей, главных распределительных щитов (ГРЩ), внутриплощадочные сети.
- Объекты энергетики: Соединения между элементами на территории электростанций и подстанций.
- Кабельные линии, прокладываемые в земле (траншеях): Броня и герметизация делают этот кабель основным выбором для прокладки в грунтах всех категорий, включая с повышенной коррозионной активностью и с наличием блуждающих токов.
- Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, по эстакадам: Усиленная оболочка обеспечивает защиту от условий повышенной влажности и механических воздействий.
- Участки с повышенными требованиями к механической защите: Трассы, где возможны внешние повреждения, в том числе от деятельности грызунов.
- Прокладка: Перед прокладкой необходимо проверить целостность оболочки. При температуре ниже -15°C кабель требует предварительного прогрева. Радиус изгиба должен строго соблюдаться во избежание повреждения изоляции и экранов.
- Монтаж муфт и концевых заделок: Требует высокой квалификации персонала. Необходимо тщательно соблюдать технологию разделки кабеля, обеспечивая чистоту поверхностей изоляции и качество соединения экранов. Для СПЭ-кабелей используются специальные термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты.
- Заземление: Медный экран и броня должны быть надежно заземлены с обеих сторон кабельной линии для безопасности и правильной работы релейной защиты.
- Испытания после монтажа: Обязательным этапом является проведение высоковольтных испытаний выпрямленным напряжением (постоянным током) для проверки состояния изоляции после монтажных работ. Типовое испытательное напряжение для кабеля 20 кВ составляет 60-65 кВ постоянного тока в течение 10-15 минут.
- Прокладка в земле (в траншее, одна кабельная линия, температура грунта +15°C): ~320 А.
- Прокладка в воздухе (на открытом воздухе, в туннеле): ~350 А.
Конструкция кабеля ПвПу2г 20 кВ 120 мм²
Конструкция кабеля является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из медной проволоки (как правило, по ГОСТ 22483). Для сечения 120 мм² жила может быть как однопроволочной (при условии соответствия требованиям по гибкости), так и многопроволочной, что повышает гибкость кабеля. Медь обеспечивает высокую электропроводность, коррозионную стойкость и надежность контактных соединений.
2. Экранирующий слой по жиле (внутренний экран)
Представляет собой экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтина, наложенный непосредственно на жилу. Он служит для выравнивания электрического поля и предотвращения возникновения локальных перенапряжений на границе жила-изоляция.
3. Изоляция
Основной изоляционный слой выполнен из сшитого полиэтина (XLPE). Этот материал, полученный путем химической или радиационной сшивки, сохраняет преимущества полиэтина (высокие диэлектрические свойства), но приобретает существенно улучшенные температурные характеристики. Изоляция работоспособна при длительной температуре жилы до +90°C и в аварийном режиме (до 8 часов) – до +130°C, а при коротком замыкании (до 5 секунд) – до +250°C.
4. Экранирующий слой по изоляции (внетренний экран)
Аналогичен внутреннему экрану. Вместе они формируют коаксиальную конструкцию, концентрируя электрическое поле внутри изоляции.
5. Поясная изоляция
Выполняется из полупроводящих или специальных лавсановых лент. Служит для защиты экрана от механических повреждений и обеспечения симметрии конструкции.
6. Медный экран (заземляющий)
Выполняется в виде медных проволок, спирально наложенных поверх поясной изоляции, или в виде медной ленты. Его основное назначение – защита от электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля, а также использование в качестве заземляющего проводника для отвода токов утечки и токов короткого замыкания.
7. Разделительный слой
Герметизирующие водоблокирующие ленты или заполнитель, наложенные под броню. Их функция – предотвращение продольного распространения влаги по кабелю в случае локального повреждения внешней оболочки.
8. Броня
Выполнена из двух стальных оцинкованных лент, наложенных с перекрытием. Предназначена для защиты кабеля от механических повреждений (растяжения, сдавливания, ударов), а также от грызунов.
9. Наружная оболочка
Изготовлена из полиэтилена (обозначение «Пу»). Обладает высокой механической прочностью, стойкостью к ультрафиолетовому излучению, агрессивным почвам и перепадам температур. Цвет оболочки, как правило, черный.
Основные технические характеристики и параметры
Электрические характеристики
| Параметр | Значение | Примечание / Стандарт |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение, U0/U (Um) | 12/20 (24) кВ | U0 – напряжение между жилой и землей; U – между жилами; Um – максимальное рабочее напряжение |
| Испытательное переменное напряжение, 50 Гц | 30 кВ (на 10 мин.) | Для готового кабеля после изготовления |
| Допустимая длительная температура жилы | +90 °C | |
| Максимальная температура при КЗ (до 5 с) | +250 °C | |
| Минимальная температура прокладки (без предварительного подогрева) | -15 °C | |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15 x Dкаб | Dкаб – наружный диаметр кабеля |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20 °C, не более | 0.153 Ом/км | Для медной жилы 120 мм² |
| Емкость | ~0.35 мкФ/км | Приблизительное значение, зависит от конкретной конструкции |
Механические и эксплуатационные характеристики
Область применения кабеля ПвПу2г 20 кВ 120 мм²
Данный тип кабеля предназначен для эксплуатации в электрических сетях среднего класса напряжения 6-10/20 кВ. Основные сферы применения:
Важно: Кабель не предназначен для прокладки в воздухе (по опорам ЛЭП) без дополнительной защиты от УФ-излучения, если это не оговорено специальным исполнением оболочки.
Сравнение с аналогами и выбор альтернатив
При выборе кабельной продукции для проектов 20 кВ часто рассматриваются альтернативы:
| Тип кабеля | Ключевые отличия от ПвПу2г | Рекомендуемая область применения |
|---|---|---|
| АПвПу2г | Алюминиевая жила вместо медной. Дешевле, легче, но имеет большее электрическое сопротивление и требует большего внимания к качеству контактных соединений. | Проекты с жестким бюджетным ограничением, где допустимо применение алюминия. Требует большего сечения для той же пропускной способности. |
| ПвБШп / АПвБШп | Броня из стальных оцинкованных проволок («Б»), защитный шланг из полиэтилена («Шп»). Более гибкий и устойчивый к растягивающим нагрузкам, но, как правило, дороже. | Участки с возможными смещениями грунта, прокладка в воде, на вертикальных и наклонных трассах с большим перепадом высот. | ПвПг / АПвПг | Отсутствие брони («2») и усиленной полиэтиленовой оболочки («у»). Более легкий и гибкий, но менее защищенный. | Прокладка в кабельных каналах, туннелях, помещениях, где исключен риск механических повреждений. |
| Кабели с бумажно-масляной изоляцией (СБ, ЦСБ) | Устаревшая технология. Требуют сложного монтажа концевых муфт, имеют ограничения по перепаду высот, потенциально пожароопасны. Преимущество – долгая история применения. | Реконструкция старых сетей без замены типа изоляции. В новых проектах применение экономически и технически нецелесообразно. |
Особенности монтажа и эксплуатации
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем принципиально отличается кабель ПвПу2г от ПвПг?
Ключевые отличия в буквах «у» и «2». «у» означает усиленную полиэтиленовую оболочку, что повышает стойкость к механическим и атмосферным воздействиям. «2» указывает на наличие брони из стальных лент. Таким образом, ПвПу2г имеет значительно более высокий уровень механической защиты и герметизации (конструкция «2г»), что делает его пригодным для прокладки непосредственно в земле. ПвПг – более легкий кабель без брони, предназначенный для защищенных условий (кабельные коллекторы, помещения).
Можно ли проложить кабель ПвПу2г 20 кВ 120 мм² в земле без дополнительной защиты?
Да, это одно из основных назначений данного кабеля. Броня из стальных оцинкованных лент защищает от механических повреждений при засыпке грунтом, от давления камней и от грызунов. Полиэтиленовая оболочка устойчива к почвенной коррозии и влаге. Однако при прокладке в траншее необходимо выполнять требования ПУЭ: обеспечить песчаную подушку, защиту кирпичом или сигнальной лентой в местах с риском раскопок.
Какой допустимый длительный ток нагрузки для данного кабеля?
Допустимый длительный ток нагрузки (Iдоп) зависит не только от сечения, но и от способа прокладки. Для кабеля ПвПу2г 20 кВ 120 мм² с медной жилой ориентировочные значения (по ПУЭ, с учетом нормальных условий):
Точный расчет должен производиться проектировщиком с учетом всех поправочных коэффициентов: на температуру окружающей среды, количество работающих рядом кабелей, глубину прокладки и т.д.
Требуется ли для монтажа концевых муфт на этот кабель специальное оборудование?
Да. Монтаж муфт на кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена требует высокой точности и чистоты. Используется специализированный инструмент: резаки для кольцевого и продольного разрезания оболочек, калиброванные шаблоны для ступенек разделки, термофен для усадки компонентов (если используются термоусаживаемые муфты). Обязательно применение диэлектрической жидкости для очистки изоляции и полупроводящей пасты или графитового состава для обработки экранов.
Что означает маркировка «ож» на жиле и характерно ли это для данного кабеля?
Маркировка «ож» (однопроволочная жила) может применяться для сечений до 240-300 мм² включительно, если это допускает стандарт на конкретный тип кабеля. Для ПвПу2г 120 мм² жила может быть как однопроволочной (ож), так и многопроволочной (мн). Многопроволочная жила обеспечивает большую гибкость, что облегчает монтаж на сложных трассах. Выбор типа жилы должен быть указан в технических условиях заказа.
Какой срок службы у кабеля ПвПу2г 20 кВ?
Номинальный срок службы, заявляемый производителями для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать этот показатель и сильно зависит от условий прокладки, режима работы (температурные перегрузки), качества монтажа соединительных муфт и отсутствия внешних повреждений.
В чем преимущество СПЭ-изоляции перед бумажно-масляной?
Преимущества сшитого полиэтилена (СПЭ) многочисленны: более высокая допустимая рабочая температура жилы (+90°C против +70°C для маслонаполненных), меньший вес и внешний диаметр, отсутствие ограничений по перепаду высот при прокладке, простота монтажа муфт и заделок, экологическая безопасность (отсутствие масла), высокая стойкость к ударным токовым нагрузкам. Это делает СПЭ-кабели технологически превосходящим решением для современных сетей.