Кабель ПвПу2гж 20 кВ 800 мм
Кабель ПвПу2гж 20 кВ 800 мм²: полное техническое описание и область применения
Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена марки ПвПу2гж 20 кВ 800 мм² представляет собой высоковольтное кабельное изделие, предназначенное для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Данный кабель относится к современному поколению кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE), которые практически полностью вытеснили бумажно-масляные кабели в сетях среднего напряжения благодаря превосходным эксплуатационным и монтажным характеристикам.
Расшифровка маркировки ПвПу2гж
- П – Изоляция из силанольносшитого полиэтилена.
- в – Оболочка из поливинилхлоридного пластиката.
- Пу – Усиленная защитная оболочка (броня) из стальных оцинкованных профилированных лент.
- 2г – Двойная герметизация: водоблокирующие ленты и продольная герметизация алюмополимерной лентой.
- ж – Жила выполнена из медных проволок (отсутствие буквы «ж» означало бы алюминиевую жилу).
- 20 кВ – Номинальное напряжение 20 кВ.
- 800 мм² – Номинальное сечение основной жилы.
- Защита от электромагнитных помех.
- Создание симметричного электрического поля вокруг жилы.
- Обеспечение пути для тока короткого замыкания.
- Защита от поражения электрическим током при повреждении основной изоляции.
- Температура эксплуатации: от -50°C до +50°C.
- Относительная влажность воздуха: до 98% при температуре до +35°C.
- Прокладка и монтаж: допускается при температуре не ниже -15°C без предварительного подогрева.
- Допустимые усилия при протяжке: регламентируются производителем, для жилы 800 мм² усилие на тяжение не должно превышать 70-80 Н/мм² сечения.
- Точные значения определяются условиями прокладки: температурой земли/воздуха, удельным тепловым сопротивлением грунта, количеством работающих кабелей вплотную и т.д. Расчет ведется по ПУЭ, МЭК 60287 или методом конечных элементов.
- Высокая пропускная способность: Медная жила 800 мм² и термостойкая изоляция XLPE обеспечивают максимальные токовые нагрузки.
- Надежность и долговечность: Сшитый полиэтилен не подвержен термическому старению при рабочих температурах, стойк к тепловым ударам. Срок службы – не менее 30-40 лет.
- Высокая стойкость к коротким замыканиям.
- Влагостойкость: Система двойной герметизации надежно защищает от продольного распространения влаги.
- Механическая прочность: Броня из профилированных лент обеспечивает отличную защиту без значительного утяжеления.
- Удобство монтажа и прокладки: По сравнению с маслонаполненными кабелями (МНС) – отсутствие ограничений по разности уровней, меньший вес и радиус изгиба.
- Пожарная безопасность: Отсутствие масла исключает риск растекания и возгонания. ПВХ оболочка может быть выполнена в исполнении с пониженной пожарной опасностью (нг(А)-LS).
- Высокая стоимость: Медный кабель большого сечения является капиталоемким оборудованием.
- Чувствительность к качеству монтажа концевых и соединительных муфт: Требует высокой культуры монтажа и чистоты при заделке.
- Относительно большие радиусы изгиба по сравнению с низковольтными кабелями.
- Необходимость применения специального инструмента для разделки и монтажа муфт.
- Измерение сопротивления изоляции мегаомметром на 2.5-5 кВ.
- Измерение коэффициента абсорбции (отношение R60/R15).
- Испытание повышенным выпрямленным напряжением (по нормам ПТЭЭП).
- Диагностика частичных разрядов (ЧР) с помощью детекторов ЧР – наиболее информативный метод для оценки состояния изоляции XLPE.
- Измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ).
Конструкция кабеля
Конструкция кабеля ПвПу2гж 20 кВ 800 мм² является многослойной и включает в себя несколько ключевых элементов, каждый из которых выполняет строго определенную функцию.
1. Токопроводящая жила
Жила медная, соответствует 1 или 2 классу по ГОСТ 22483. Для сечения 800 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы (реже – круглой компактной), что позволяет оптимизировать диаметр кабеля и снизить расход материалов. Жила состоит из множества скрученных проволок, что обеспечивает необходимую гибкость.
2. Экран по жиле (внутренний полупроводящий слой)
Поверх токопроводящей жилы методом экструзии наносится слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его назначение – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и основной изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов.
3. Основная изоляция
Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Толщина изоляции нормирована стандартами. Для напряжения 20 кВ она составляет, как правило, 5.5-6.0 мм. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу повышенную термостойкость (до 90°C в длительном режиме и до 250°C в режиме перегрузки), механическую прочность и стойкость к деформациям под нагревом.
4. Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой)
Полупроводящий слой, нанесенный поверх основной изоляции. Вместе с экраном по жиле образует коаксиальную систему, которая ограничивает электрическое поле внутри изоляции. Обычно выполнен в виде экструдированного слоя.
5. Поясная изоляция
В трехжильных кабелях поверх скрученных изолированных жил может накладываться обмотка из полупроводящей или изоляционной ленты для придания общей формы.
6. Медный экран (заземляющий)
Выполнен в виде медных проволок, спирально наложенных поверх экрана по изоляции, или в виде медной ленты, наложенной продольно или спирально. Его функции:
Для кабеля 800 мм² сечение медных проволок экрана нормируется и выбирается исходя из токов КЗ.
7. Разделительный слой
Гидрофобная лента или обмотка, отделяющая медный экран от брони, для предотвращения электрохимической коррозии.
8. Броня (усиленная защитная оболочка)
Выполнена из двух стальных оцинкованных профилированных (гофрированных) лент, наложенных с перекрытием. Профиль ленты повышает гибкость и стойкость к механическим воздействиям (растяжению, сдавливанию, ударам) без увеличения толщины. Броня обеспечивает защиту от грызунов, механических повреждений при прокладке в земле (траншеях) и в кабельных сооружениях.
9. Внешняя оболочка
Выполнена из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Имеет толщину, обеспечивающую защиту брони от коррозии и агрессивных сред. Оболочка может быть черного цвета. В конструкции ПвПу2гж также предусмотрены элементы продольной и поперечной герметизации (индекс «2г»): водоблокирующие ленты или нити под оболочкой и герметизация швов алюмополимерной лентой, что исключает проникновение влаги вдоль кабеля даже при повреждении оболочки.
Основные технические характеристики
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 12/20 кВ (24 кВ) |
| Количество и форма жил | 1 или 3 жилы, секторной/сегментной формы |
| Материал жилы | Медь |
| Сечение основной жилы | 800 мм² |
| Максимальная рабочая температура жилы | 90°C |
| Допустимая температура при КЗ (до 5 с) | 250°C |
| Допустимая температура при перегрузке | 130°C (не более 100 ч/год) |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | Не менее 15 наружных диаметров кабеля |
| Сопротивление изоляции при 20°C | Не менее 1000 МОм·км |
| Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц | 2.5U0 + 2 кВ (35 кВ) в течение 10 мин. |
| Стойкость к переменному напрятию 50 Гц после прокладки | 3.5U0 (42 кВ) в течение 4 ч. |
Область применения и условия эксплуатации
Кабель предназначен для прокладки в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, по эстакадам, а также внутри помещений. Бронирование и герметизация делают его пригодным для прокладки в грунтах с повышенной влажностью и в условиях возможных механических воздействий. Кабель не предназначен для прокладки в блоках, трубах, а также для подвижного монтажа.
Расчетные электрические параметры
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Активное сопротивление жилы постоянному току при 20°C (Rпост20) | ~ 0.0221 Ом/км |
| Активное сопротивление жилы переменному току при 90°C (R90) | ~ 0.0287 Ом/км |
| Индуктивное сопротивление (XL) | ~ 0.11 — 0.13 Ом/км (зависит от взаимного расположения жил) |
| Емкостной ток (IC) | ~ 4.5 — 5.5 А/км |
| Допустимый длительный ток нагрузки (Iдл) в земле | ~ 750 — 850 А* |
| Допустимый длительный ток нагрузки (Iдл) в воздухе | ~ 900 — 1000 А* |
| Ток односекундного короткого замыкания (Iкз1с) | ~ 50 — 60 кА |
Зависит от начальной температуры жилы и допустимой конечной (250°C).
Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами
Преимущества кабеля ПвПу2гж 20 кВ 800 мм²:
Недостатки и ограничения:
Транспортировка, хранение и монтаж
Кабель поставляется на деревянных барабанах. Транспортировка должна осуществляться без резких ударов. Хранить барабаны следует под навесом, защищая от прямых солнечных лучей и увлажнения. При прокладке необходимо использовать кабельные ролики, расположенные с шагом не более 3-4 метров, чтобы избежать механических повреждений и трения об землю или конструкции. Запрещается сбрасывать барабан с транспортного средства. Раскручивание кабеля с барабана осуществляется с его верхней точки. При отрицательных температурах ниже -15°C требуется предварительный прогрев в отапливаемом помещении в течение не менее 48 часов.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. В чем принципиальное отличие кабеля ПвПу2гж от АПвПу2г?
Первая буква маркировки указывает на материал жилы: «А» – алюминий, отсутствие «А» (или наличие «ж») – медь. Таким образом, АПвПу2гж – это кабель с алюминиевой жилой, в остальном конструкция идентична. Медный кабель имеет меньшее электрическое сопротивление, большую стойкость к механическим воздействиям (гибкость, стойкость на излом), но существенно дороже и тяжелее.
2. Можно ли прокладывать данный кабель в одном лотке с низковольтными кабелями?
ПУЭ (п. 2.1.16, 2.3.86) допускают совместную прокладку силовых кабелей до и выше 1 кВ в одном лотке, коробе, на одном эстакаде. Однако рекомендуется разделять их перегородкой или соблюдать расстояние между группами не менее 50 мм. При параллельной прокладке необходимо учитывать влияние магнитных полей и нагрев. Для кабеля 20 кВ 800 мм², особенно при больших нагрузках, совместная прокладка с кабелями цепей управления и КИП требует тщательного теплотехнического расчета.
3. Как выбрать сечение медных проволок экрана для данного кабеля?
Сечение заземляющего экрана нормируется стандартами (например, ГОСТ 31996-2012) и выбирается производителем исходя из ожидаемого тока однофазного короткого замыкания в сети. Для кабеля 20 кВ 800 мм² типовое сечение экрана составляет 95-120 мм². В проектной документации должен быть выполнен расчет токов КЗ, и при необходимости может быть заказан кабель с увеличенным сечением экрана.
4. Что означает индекс «2г» и насколько он важен?
Индекс «2г» – «двойная герметизация» – критически важен для прокладки в грунтах с высокой влажностью, в болотистой местности, в условиях возможного подтопления кабельных колодцев. Он включает: 1) водоблокирующие ленты/нити под оболочкой, которые при контакте с водой набухают и герметизируют поврежденное место; 2) продольную герметизацию алюмополимерной лентой, которая препятствует продольной миграции влаги между броней и оболочкой. Это значительно повышает надежность и срок службы кабельной линии.
5. Какой тип концевых муфт рекомендуется для монтажа на кабель ПвПу2гж 20 кВ 800 мм²?
Для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена применяются термоусаживаемые или холодноусаживаемые (на основе EPDM) муфты на 20 кВ. Для кабеля с сечением жилы 800 мм² необходимо выбирать муфты, рассчитанные именно на это сечение и на конкретную конструкцию кабеля (наличие/отсутствие поясной изоляции, тип экрана). Наиболее популярны муфты холодной усадки благодаря простоте монтажа и высокой надежности. Обязательно использование квалифицированного персонала и строгое соблюдение инструкции производителя муфт.
6. Как осуществляется контроль состояния изоляции такого кабеля в эксплуатации?
Основные методы:
Периодичность испытаний регламентируется ПТЭЭП и внутренними инструкциями энергопредприятия.
Заключение
Кабель ПвПу2гж 20 кВ 800 мм² является современным, надежным и высокотехнологичным решением для создания магистральных и распределительных линий электроснабжения в сетях среднего напряжения. Его конструкция, сочетающая преимущества изоляции из сшитого полиэтилена, медной токопроводящей жилы большого сечения, усиленной брони и системы двойной герметизации, обеспечивает длительную и безотказную работу в сложных условиях. Правильный выбор, проектирование трассы, квалифицированный монтаж и соблюдение правил эксплуатации являются залогом реализации всего технического потенциала данного кабельного изделия на протяжении десятилетий.