ПКВНтЭ

Кабель ПКВНтЭ: конструкция, технические характеристики и область применения

Кабель ПКВНтЭ – это силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 10, 20 и 35 кВ частотой 50 Гц. Аббревиатура расшифровывается следующим образом: П – изоляция из сшитого (полимеризованного) полиэтилена, К – контрольный кабель (в данной конструкции указывает на наличие экрана из медных проволок поверх жил), В – оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката, Н – негорючий наружный покров, т – броня из стальных оцинкованных лент, Э – экран общий из медных проволок (в обозначении часто подразумевает наличие общего экрана поверх скрученных жил). Кабель предназначен для прокладки в земле (траншеях), включая грунты с высокой коррозионной активностью, туннелях, каналах, шахтах, а также в помещениях с повышенной влажностью, при условии отсутствия растягивающих усилий в процессе эксплуатации.

Конструкция кабеля ПКВНтЭ

Конструкция кабеля ПКВНтЭ является многослойной и включает в себя несколько ключевых элементов, каждый из которых выполняет специфическую функцию.

• Токопроводящая жила: Изготавливается из медной проволоки, соответствует 1 или 2 классу по ГОСТ 22483. Жила может быть однопроволочной (секторной или круглой) для сечений до 240 мм² включительно или многопроволочной (круглой) для всех сечений. Медь обеспечивает высокую электропроводность, механическую прочность и стойкость к повторным изгибам.
• Экран по жиле (внутренний полупроводящий слой): Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его основная функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений на границе с изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов (коронного разряда) – одного из главных факторов старения изоляции высоковольтных кабелей.
• Изоляция: Основной изолирующий слой выполнен из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал получают путем химической или радиационной сшивки молекул полиэтилена, что придает ему высокие термомеханические свойства. Изоляция XLPE сохраняет стабильность при длительной рабочей температуре до 90°C и допускает кратковременные перегрузки и короткие замыкания с температурой до 250°C. Толщина изоляции нормируется в зависимости от номинального напряжения кабеля.
• Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой): Поверх основного изоляционного слоя накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Он выполняет функцию равнопотенциальной поверхности, замыкая силовые линии электрического поля внутри изоляции и обеспечивая симметричность конструкции. Вместе с экраном по жиле образует коаксиальную систему, концентрирующую электрическое поле в объеме диэлектрика.
• Поясная изоляция: В трехжильных кабелях поверх скрученных изолированных и экранированных жил накладывается поясная изоляция, обычно в виде обмотки из полупроводящей ленты или экструдированного слоя. Она служит для выравнивания поля в межжильном пространстве.
• Экран (заземляющий) из медных проволок: Поверх поясной изоляции накладывается экран в виде медных проволок малого диаметра, спирально наложенных с заданным шагом. Этот слой является токопроводящим и предназначен для отвода токов утечки и обеспечения безопасности при повреждении основной изоляции. Он также служит для симметрирования электромагнитного поля вокруг каждой жилы в трехжильных кабелях.
• Разделительный слой: Представляет собой обмотку из полимерной пленки или другого материала, предотвращающего адгезию экрана к внутренней стороне брони.
• Броня: Выполняется из двух стальных оцинкованных лент, наложенных с зазором так, чтобы верхняя лента перекрывала зазор нижней. Броня обеспечивает механическую защиту кабеля от повреждений при прокладке и эксплуатации (давление грунта, случайные удары, растягивающие нагрузки, грызуны).
• Защитный шланг (наружная оболочка): Внешний покров кабеля ПКВНтЭ изготавливается из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести (индекс «Н» в маркировке). Этот материал защищает броню от коррозии, выполняет функцию изоляции брони от земли и обеспечивает стойкость к воздействию агрессивных сред (почвенных вод, кислот, щелочей).

Технические характеристики и условия эксплуатации

Кабель ПКВНтЭ соответствует требованиям технических условий ТУ 16.К71-304-2001 и другим аналогичным отраслевым стандартам. Его ключевые параметры систематизированы в таблицах ниже.

Таблица 1. Основные электрические и температурные характеристики

Параметр	Значение	Примечание
Номинальное напряжение, U0/U, кВ	6/10, 8,7/15, 12/20, 18/30, 21/35	U0 – напряжение между жилой и землей/экраном, U – междуфазное напряжение.
Максимальная рабочая температура жилы	+90°C	Длительный режим работы.
Допустимая температура при коротком замыкании	+250°C	Продолжительность не более 5 сек.
Допустимая температура при перегрузке	+130°C	Продолжительность не более 8 часов в сутки, 1000 часов за срок службы.
Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева	-15°C
Минимальная температура эксплуатации	-50°C
Строительная длина	Не менее 250 м	Для сечений до 70 мм². Для больших сечений – по согласованию.
Срок службы	Не менее 30 лет	При соблюдении условий транспортировки, хранения, монтажа и эксплуатации.

Таблица 2. Типовые сечения жил и масса кабеля (пример для 3х жильного кабеля на 10 кВ)

Сечение жилы, мм²	Примерный наружный диаметр, мм	Примерная масса 1 км кабеля, кг
3×50	55-60	4500-5000
3×95	65-70	6000-6500
3×150	75-80	8000-8500
3×240	85-90	10500-11500

Область применения и особенности монтажа

Кабель ПКВНтЭ применяется для создания магистральных и распределительных сетей 6-35 кВ в следующих условиях:

• Прокладка в земле (траншеях) с низкой, средней и высокой коррозионной активностью, включая грунты с блуждающими токами.
• Прокладка в кабельных туннелях, коллекторах, эстакадах, галереях и по стенам зданий.
• Прокладка в помещениях с повышенной влажностью (шахты, насосные станции, подвалы).
• На объектах, где предъявляются повышенные требования к пожарной безопасности (наружная оболочка из негорючего ПВХ).

Особенности монтажа: При прокладке в земле необходимо использовать песчаную подушку и защиту сверху кирпичом или сигнальной лентой. Допустимый радиус изгиба при прокладке составляет не менее 15 наружных диаметров кабеля. Броня кабеля подлежит обязательному заземлению с двух сторон. При монтаже концевых и соединительных муфт требуется тщательная заделка и изоляция всех экранов и брони с обеспечением электрической непрерывности экранирующих систем. Необходимо строго соблюдать технологию разделки концов кабеля, чтобы избежать острых кромок и концентраторов электрического поля.

Сравнение с аналогами (кабели с бумажной пропитанной изоляцией)

Кабель ПКВНтЭ пришел на смену традиционным кабелям с бумажной пропитанной изоляцией (например, марки СБ) и имеет перед ними ряд существенных преимуществ:

• Более высокая допустимая рабочая температура: +90°C против +70°C для бумажно-масляной изоляции, что позволяет увеличить пропускную способность линии.
• Отсутствие ограничений по перепаду высот: В кабелях с бумажной изоляцией при больших перепадах уровня прокладки масло-канифольная пропитка может стекать, приводя к осушению изоляции в верхней части и ее переувлажнению в нижней. Для XLPE-кабелей эта проблема отсутствует.
• Простота монтажа и эксплуатации: Не требуется сложная система подпитки маслом и контроль его давления, что удешевляет строительство и обслуживание линии.
• Большая стойкость к термическим перегрузкам и коротким замыканиям.
• Меньшая масса и внешний диаметр при аналогичных электрических параметрах, что облегчает транспортировку и прокладку.

Основным недостатком кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена является более высокая чувствительность к качеству монтажа муфт и наличию частичных разрядов, возникающих при дефектах разделки.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие кабеля ПКВНтЭ от кабеля ПвВнг?

Кабель ПвВнг имеет аналогичную изоляцию из сшитого полиэтилена (Пв) и ПВХ оболочку пониженной горючести (Внг), но не имеет брони из стальных лент (отсутствует индекс «т») и, как правило, не имеет общего экрана из медных проволок поверх скрученных жил (индекс «Э»). ПвВнг предназначен для прокладки в кабельных сооружениях и помещениях, где нет механических воздействий, требующих броневой защиты. ПКВНтЭ предназначен для непосредственной прокладки в земле.

Как правильно заземлить броню и экран кабеля ПКВНтЭ?

Броня и экран (поясной экран из медных проволок) должны быть заземлены с обоих концов кабельной линии. Это необходимо для обеспечения электробезопасности (снятие потенциала с брони) и для нормальной работы устройств релейной защиты. Заземление выполняется путем соединения бронелент и медных проволок экрана с заземляющей шиной через специальные контакты в концевых муфтах. Непрерывность экрана по всей длине линии обязательна.

Можно ли прокладывать кабель ПКВНтЭ в воздухе (по опорам)?

Прямая прокладка по воздуху на открытом солнце не рекомендуется без дополнительной защиты от ультрафиолетового излучения, так как ПВХ оболочка подвержена его разрушающему воздействию. Для воздушных линий следует применять кабели со специальной светостабилизированной полиэтиленовой оболочкой (например, марки ПвПу). Однако прокладка в кабельных галереях, эстакадах и по стенам зданий допускается.

Каковы требования к трассе при прокладке кабеля в земле?

• Глубина прокладки от планировочной отметки: не менее 0,7 м для кабелей до 20 кВ, и не менее 1,0 м для кабелей 35 кВ.
• Расстояние в свету между параллельно проложенными кабелями: не менее 100 мм для 6-10 кВ, не менее 250 мм для 20-35 кВ.
• Дно траншеи должно быть выровнено, очищено от камней и мусора, и иметь подсыпку из мелкого грунта или песка толщиной не менее 100 мм.
• После укладки кабель засыпается мягким грунтом без камней на 200 мм, затем укладывается механическая защита (кирпич, бетонные плиты, сигнальная лента) и производится полная засыпка траншеи.

Как определить необходимое сечение жилы кабеля ПКВНтЭ для конкретного проекта?

Выбор сечения производится на основе расчета по следующим критериям:

• По допустимому длительному току нагрузки (нагреву).
• По потере напряжения (для протяженных линий).
• По термической стойкости к токам короткого замыкания.
• По экономической плотности тока (для сетей промышленных предприятий).

Расчет должен выполняться в соответствии с ПУЭ (Правила устройства электроустановок) и другими нормативными документами с учетом всех условий прокладки (температура грунта, количество кабелей в траншее, термическое сопротивление грунта).

Что означает цветовая маркировка жил кабеля ПКВНтЭ?

В соответствии с современными стандартами, изоляция жил высоковольтных кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена не имеет цветовой маркировки. Жилы идентифицируются по цифровой маркировке, нанесенной на изоляцию (1, 2, 3) или по расположению в готовой кабельной линии. Цветовая маркировка (желто-зеленый, синий, коричневый) применяется только для кабелей низкого напряжения.