Кабель ПвКаВ 1-х жильный 20 кВ

Кабель ПвКаВ 1-х жильный 20 кВ: Полное техническое описание

Конструкция кабеля ПвКаВ 1х жильный 20 кВ

Кабель ПвКаВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение номиналом 20 кВ частотой 50 Гц. Конструкция кабеля является многослойной и обеспечивает высокую надежность и долговечность в условиях интенсивной эксплуатации.

1. Токопроводящая жила (ТПЖ):
   • Материал: Медь, соответствует ГОСТ 22483-2012. Медь обеспечивает высокую электропроводность, механическую прочность и стойкость к повторным изгибам.
   • Класс: Как правило, используется жила 1-го или 2-го класса (монолитная или многопроволочная соответственно). Для сечений до 16 мм² часто применяется монолитная жила, для сечений от 25 мм² и выше – многопроволочная, что повышает гибкость кабеля.
   • Форма: Круглая, что является стандартом для силовых кабелей на такое напряжение.
   • Номинальные сечения: Стандартный ряд сечений определяется ГОСТ 16442-80 и ТУ 16.К71-335-2004: 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240 мм² и далее.
2. Изоляция:
   • Материал: Сшитый полиэтилен (XLPE). Материал маркируется как «Пв» – вулканизированный (сшитый) полиэтилен.
   • Технология: Процесс сшивки (вулканизации) создает трехмерную молекулярную сетку, что коренным образом улучшает свойства полиэтилена. Изоляция становится термостойкой, не плавится и не течет при перегрузках, сохраняя механические и диэлектрические свойства при высоких температурах.
   • Толщина: Нормируется стандартами и строго зависит от номинального напряжения кабеля. Для 20 кВ толщина изоляции составляет несколько миллиметров и увеличивается с ростом сечения жилы для обеспечения равномерного электрического поля. Наносится экструзионным методом.
3. Экран по изоляции:
   • Назначение: Является ключевым элементом для кабелей на напряжение 6 кВ и выше. Экран выравнивает электрическое поле вокруг жилы, устраняя локальные перенапряжения и ионизацию. Без него невозможна стабильная работа на высоком напряжении.
   • Конструкция: Выполнен в виде полупроводящего слоя из экструдированного токопроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Плотно прилегает к основному слою изоляции.
4. Поясная изоляция:
   • Назначение: Защищает экран по изоляции от механических повреждений и служит барьером между экраном и металлической оболочкой.
   • Материал: Как правило, выполняется из электроизоляционных лавсановых или полимерных лент.
5. Экран (оболочка) токопроводящий:
   • Назначение: Защита от электромагнитных помех, заземление для безопасности персонала, а также в качестве нулевой жилы в некоторых схемах заземления.
   • Конструкция: Медные ленты или проволоки, наложенные поверх поясной изоляции. Часто представляет собой комбинацию медных лент (внахлест) и спирально наложенных медных проволок малого диаметра.
6. Защитный шланг (внешняя оболочка):
   • Материал: Поливинилхлоридный пластикат (ПВХ) марки «В». Литера «В» в маркировке кабеля ПвКаВ указывает на этот материал.
   • Назначение: Защищает все внутренние элементы кабеля от механических воздействий, абразивного износа, влаги, масел и агрессивных химических сред. Обеспечивает стойкость к распространению горения.

Расшифровка маркировки ПвКаВ 1х жильный 20 кВ:

• Пв – Изоляция из сшитого (вулканизированного) полиэтилена.
• К – Защитный экран выполнен из меди.
• А – Кабель с алюминиевой жилой (в данной маркировке отсутствует, что по умолчанию означает медную жилу).
• В – Наружная оболочка из поливинилхлорида.
• 1х – Одна токопроводящая жила.
• 20 кВ – Номинальное напряжение 20 000 Вольт.

Ключевые технические характеристики и условия эксплуатации

• Номинальное напряжение: 20 000 В (между фазой и землей для заземленных сетей – 12 000 В).
• Климатическое исполнение: УХЛ и Т, категории размещения 1-5 по ГОСТ 15150-69. Предназначен для эксплуатации в широком диапазоне климатических условий, от умеренного до тропического.
• Температурный режим:
  • Длительно допустимая температура нагрева жилы: +90 °C.
  • Максимальная температура при коротком замыкании (до 4 сек): +250 °C.
  • Температура монтажа без предварительного подогрева: не ниже -15 °C.
• Стойкость к короткому замыканию: Рассчитан на термическое и электродинамическое воздействие токов КЗ.
• Минимальный радиус изгиба:
  • Для одножильных кабелей с многопроволочными жилами: 15 наружных диаметров кабеля.
  • Для кабелей с монолитными жилами: 10 наружных диаметров кабеля.
• Срок службы: Не менее 30 лет.

Таблица 1: Длительно допустимый ток нагрузки для кабеля ПвКаВ 1х жильный 20 кВ (проложенного в земле)

Условия: температура земли +25°C, термическое сопротивление грунта 1,0 К·м/Вт, глубина прокладки 0,7 м, расстояние между кабелями в пучке 0,25 м.

Сечение жилы, мм²	Длительно допустимый ток, А
25	170
35	205
50	245
70	300
95	355
120	410
150	465
185	520
240	600

Примечание: При групповой прокладке или иных условиях (температура грунта, термическое сопротивление) вводятся поправочные коэффициенты, указанные в ПУЭ 7-е издание, Глава 1.3.

Таблица 2: Сопротивления жилы при постоянном токе (не более) при +20 °C

Сечение жилы, мм²	Сопротивление, Ом/км
25	0,727
35	0,524
50	0,387
70	0,268
95	0,193
120	0,153
150	0,124
185	0,0991
240	0,0754

Области применения

Кабель ПвКаВ 1х жильный 20 кВ применяется для питания мощных потребителей и сооружения распределительных сетей:

• Прокладка кабельных линий 6-20 кВ в земле (траншеях) с обязательной защитой от механических повреждений (кирпич, сигнальная лента, плиты).
• Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, по эстакадам и галереям.
• Подключение мощных электродвигателей, трансформаторов, распределительных устройств (РУ) на промышленных предприятиях (заводы, шахты, нефтехимические комплексы).
• Питание тяговых подстанций городского электротранспорта.
• Создание распределительных сетей в городской инфраструктуре.

Особенности монтажа и проектирования сетей с одножильными кабелями на 20 кВ

1. Прокладка в земле: При прокладке в одной траншее трех одножильных кабелей (для трехфазной системы) их располагают вплотную треугольником или «в разбежку». Это позволяет снизить взаимное влияние и уравнять индуктивные сопротивления фаз. Для защиты от коррозии и блуждающих токов внешняя оболочка должна быть неповрежденной.
2. Переходные и концевые муфты: Для соединения и оконцевания кабеля используются специальные кабельные муфты (соединительные, стопорные, концевые), рассчитанные на напряжение 20 кВ. Монтаж муфт требует высокой квалификации персонала и соблюдения технологии для обеспечения надежного электрического контакта и герметичности.
3. Заземление экранов: Экран (токопроводящая оболочка) каждого одножильного кабеля подлежит обязательному заземлению с обеих сторон. Это необходимо для безопасности и нормального функционирования кабеля. В длинных линиях может применяться поперечное соединение экранов для снижения в них циркулирующих токов.
4. Учет индуктивности: Одножильные кабели, особенно при больших сечениях и длинах, обладают значительным индуктивным сопротивлением, что необходимо учитывать при расчетах токов короткого замыкания и потерь напряжения.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами (например, АПвВ, СБ)

Преимущества ПвКаВ:

• Высокая пропускная способность: Сшитый полиэтилен позволяет работать при температуре до +90°C, что выше, чем у кабелей с бумажной пропитанной изоляцией (АСБ).
• Отсутствие пропитки: Не подвержен стеканию пропитки при перепадах высот, что является проблемой для кабелей с бумажной изоляцией.
• Высокая стойкость к влаге: Полимерные материалы менее гигроскопичны, чем бумага.
• Меньший вес и радиус изгиба по сравнению с АСБ того же сечения и напряжения.
• Простота монтажа и обслуживания.

Недостатки:

• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями с алюминиевой жилой (АПвВ).
• Чувствительность к точечным механическим повреждениям изоляции, которые могут стать очагом развития электрического дерева.
• Необходимость применения специальных муфт для сшитого полиэтилена.

---

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. В чем принципиальная разница между кабелями ПвКаВ и АПвВ?
Основное различие – материал токопроводящей жилы. У ПвКаВ – медь, у АПвВ – алюминий. Медные кабели имеют большую пропускную способность (при одинаковом сечении), большую стойкость к механическим нагрузкам (изгибы, вибрация) и коррозии. Однако они значительно тяжелее и дороже. Выбор зависит от бюджета проекта, требований к току нагрузки и условий эксплуатации.

2. Можно ли прокладывать кабель ПвКаВ 20 кВ открыто по фасадам зданий?
Да, можно, так как оболочка из ПВХ устойчива к ультрафиолетовому излучению и атмосферным осадкам. Однако необходимо обеспечить крепление кабеля с помощью соответствующих хомутов и дистанцеров, не нарушающих целостность оболочки, и соблюдать минимальный радиус изгиба.

3. Почему при прокладке в земле требуется засыпка песком и защита плитами?
Песчаная подушка и засыпка исключают контакт кабеля с острыми камнями и строительным мусором, которые могут со временем повредить оболочку. Защитные плиты (бетонные, асбоцементные) предохраняют кабель от механических повреждений при последующих земляных работах.

4. Как правильно выбрать сечение жилы кабеля ПвКаВ 20 кВ?
Сечение выбирается по двум основным критериям:

• По длительно допустимому току нагрузки: Расчетный ток должен быть меньше или равен табличному значению с учетом всех поправочных коэффициентов (на групповую прокладку, температуру грунта и т.д.).
• По потере напряжения: Потеря напряжения в конце линии не должна превышать значений, установленных ПУЭ для данной категории электроприемников.
• По термической стойкости к токам КЗ: Сечение должно быть достаточным, чтобы выдержать нагрев при протекании тока короткого замыкания в течение времени срабатывания защиты.

5. Что такое «электрическое дерево» и как оно влияет на кабель?
Электрическое дерево – это микроскопические разветвленные каналы, которые медленно развиваются в толще изоляции из сшитого полиэтилена под воздействием локальных электрических полей высокой напряженности (часто в местах дефектов или микротрещин). Со временем «дерево» может привести к пробою изоляции и выходу кабеля из строя. Качественная технология производства и аккуратный монтаж минимизируют риск его возникновения.

6. Чем отличается кабель ПвКаВ от ПвП?
Маркировка ПвП указывает на наличие экрана из медных проволок (П — проволочный экран). Фактически, ПвКаВ и ПвП могут обозначать одну и ту же конструкцию, так как «К» часто подразумевает комбинированный или проволочный экран. Точную конструкцию экрана необходимо уточнять в технических условиях (ТУ) на конкретное изделие.

7. Обязательно ли использовать биметаллические медно-алюминиевые наконечники при соединении медного кабеля с алюминиевой шиной?
Да, категорически обязательно. Прямой контакт меди и алюминия в присутствии влаги (электролита) приводит к интенсивной электрохимической коррозии алюминия, быстрому увеличению переходного сопротивления контакта, его перегреву и возгоранию. Биметаллические наконечники имеют переходный слой, который предотвращает эту реакцию.