1ПКВ(Н)ТпбН

Кабель 1ПКВ(Н)ТпбН: полное техническое описание, конструкция и область применения

Кабель 1ПКВ(Н)ТпбН представляет собой одножильный силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 110 кВ частотой 50 Гц. Маркировка расшифровывается следующим образом: 1 – одна жила; П – изоляция из полиэтилена (в данном случае сшитого); К – кабель; В – оболочка из поливинилхлоридного пластиката; (Н) – негорючий наружный покров; Т – медная жила (отсутствие буквы «А» указывает на материал – медь); п – экран из медных проволок поверх изоляции; б – броня из стальных оцинкованных профилированных лент; Н – негорючий наружный покров (внешняя оболочка). Таким образом, это кабель с медной токопроводящей жилой, изоляцией из сшитого полиэтилена, экранированный, бронированный, в негорючей оболочке из ПВХ пластиката.

Конструкция кабеля 1ПКВ(Н)ТпбН

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

• Токопроводящая жила. Изготавливается из медной проволоки по ГОСТ 22483. Для сечений от 50 мм² и выше жила, как правило, секторной или сегментной формы, что обеспечивает рациональное использование пространства внутри кабеля и снижает его общий диаметр. Жила может быть компактной (уплотненной) для улучшения механических характеристик.
• Экран по жиле (полупроводящий экран). Непосредственно на токопроводящую жилу накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его основная задача – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и основной изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов (коронного разряда) – главной причины старения изоляции на высоком напряжении.
• Основная изоляция. Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу исключительные свойства: высокую температурную стойкость (длительно до +90°C, в аварийном режиме до +130°C), отличные диэлектрические характеристики, механическую прочность и стойкость к термодеформациям. Толщина изоляции строго нормирована в зависимости от номинального напряжения кабеля.
• Экран по изоляции (полупроводящий экран). Поверх основной изоляции накладывается второй слой экструдированного полупроводящего материала. Он, совместно с экраном по жиле, создает идеально гладкое цилиндрическое электрическое поле внутри изоляции, ограничивая его строго в объеме диэлектрика.
• Экран (заземляющий) из медных проволок. На полупроводящий экран накладывается экран в виде медных проволок, спирально наложенных с заданным шагом. Этот слой является токопроводящим и предназначен для отвода токов утечки и обеспечения безопасности при касании. В случае однофазного замыкания на землю он проводит ток короткого замыкания. Также он выполняет функцию нулевой жилы в однофазных сетях. Проволоки могут быть как круглыми, так и плоскими (в виде лент).
• Разделительный слой. Представляет собой обмотку из полимерной ленты или аналогичного материала, которая предотвращает повреждение изоляции и экранов острыми кромками бронелент.
• Броня. Выполняется из двух стальных оцинкованных профилированных (гофрированных) лент, наложенных с перекрытием. Профилирование (гофрирование) придает лентам гибкость и позволяет кабелю изгибаться без разрушения бронепокрова. Основная функция брони – защита кабеля от механических повреждений (растяжения, удары, сдавливание, грызуны) на всем протяжении трассы прокладки.
• Наружная оболочка. Изготавливается из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката пониженной горючести или не распространяющего горение. Обозначение «Н» в марке кабеля указывает на этот факт. Оболочка защищает броню от коррозии и обеспечивает дополнительную механическую и химическую защиту. Цвет оболочки, как правило, черный.

Область применения и условия эксплуатации

Кабель 1ПКВ(Н)ТпбН предназначен для прокладки в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, в туннелях, каналах, шахтах, коллекторах, а также в помещениях, включая взрыво- и пожароопасные зоны (при условии соответствия категории и группе смеси). Его броня и негорючая оболочка делают его универсальным решением для ответственных участков сетей, где требуется повышенная надежность и защита.

Условия эксплуатации:

• Номинальное напряжение: 110 кВ переменного тока частотой 50 Гц.
• Максимально допустимая длительная температура нагрева жилы: +90°C.
• Допустимая температура жилы в режиме перегрузки: +130°C (не более 100 часов в год, суммарно не более 500 часов за срок службы).
• Температура жилы при коротком замыкании: +250°C (продолжительность не более 5 секунд).
• Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -15°C.
• Минимальный радиус изгиба при прокладке: не менее 20 наружных диаметров кабеля.
• Кабель рассчитан на длительный срок службы – не менее 30 лет.

Технические характеристики и данные

Основные параметры кабеля 1ПКВ(Н)ТпбН регламентируются ГОСТ 18410-73 (кабели с пластмассовой изоляцией на напряжение 110 кВ) и более современными ТУ производителей. Ниже приведены примерные данные для стандартных сечений.

Таблица 1. Основные параметры кабеля 1ПКВ(Н)ТпбН на 110 кВ

Номинальное сечение жилы, мм²	Наружный диаметр, мм (примерно)	Масса 1 км кабеля, кг (примерно)	Максимально допустимый длительный ток нагрузки в земле, А*	Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более
120	75-80	6000-6500	340-360	0.153
150	78-83	6500-7000	385-410	0.124
185	82-87	7200-7800	440-465	0.0991
240	87-92	8500-9200	510-540	0.0754
300	92-98	9800-10500	580-615	0.0601
400	100-106	12000-12800	670-710	0.0470
500	106-112	13800-14800	755-800	0.0366
630	115-122	16500-17500	870-920	0.0283

• Точные значения токовой нагрузки зависят от конкретных условий прокладки: температуры грунта, его теплового сопротивления, глубины заложения, количества кабелей в траншее и их взаимного расположения. Приведены ориентировочные значения для прокладки одного кабеля в траншее на глубине 1 м в грунте с удельным тепловым сопротивлением 1.0 К·м/Вт.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами (например, с кабелями с пропитанной бумажной изоляцией)

Преимущества кабеля 1ПКВ(Н)ТпбН:

• Высокая допустимая температура эксплуатации: Длительная +90°C против +70°C у кабелей с бумажной изоляцией, что позволяет пропускать большие токи нагрузки при том же сечении или использовать меньшее сечение для той же мощности.
• Отсутствие ограничений по перепаду высот: В отличие от кабелей с масляной или бумажно-масляной изоляцией, в СПЭ-кабеле нет текучего пропиточного состава, что позволяет прокладывать его на трассах с любым перепадом уровней без риска стекания пропитки.
• Простота монтажа и эксплуатации: Не требует сложных систем подпитки маслом или контроля давления, как маслонаполненные кабели. Более легкий и гибкий, чем аналогичный кабель с бумажной изоляцией.
• Высокая стойкость к коротким замыканиям.
• Меньшая чувствительность к увлажнению: Изоляция из сшитого полиэтилена негигроскопична, в то время как бумажная изоляция критична к влаге и требует абсолютной герметичности.

Недостатки и особенности:

• Чувствительность к частичным разрядам: Качество изоляции критически зависит от чистоты производства и отсутствия микроскопических дефектов, которые могут стать очагами частичных разрядов. Требует высокотехнологичного производства.
• Чувствительность к механическим повреждениям при монтаже: Необходимо строго соблюдать минимальные радиусы изгиба и использовать специальный инструмент для разделки концов.
• Сложность ремонта в полевых условиях: Восстановление изоляции из СПЭ требует специального оборудования и квалификации, в отличие от кабелей с бумажной изоляцией.
• Более высокая стоимость по сравнению с бумажной изоляцией на низкие и средние напряжения, но на уровне 110 кВ это разница часто нивелируется.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабеля 1ПКВ(Н)ТпбН требует строгого соблюдения правил. Прокладка в траншеях осуществляется на подготовленную песчаную подушку. При пересечении с другими коммуникациями кабель защищают плитами или трубами. Радиус изгиба контролируется специальными шаблонами. Особое внимание уделяется концевой разделке и соединению жил.

Соединение жил выполняется с помощью специальных соединительных муфт, которые обеспечивают не только электрический контакт, но и непрерывность всех экранов и изоляции. Для изоляции места соединения используются термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты, либо муфты, заполняемые компаундом. Концевые муфты (концевая разделка) предназначены для вывода кабеля на открытые шины или в ячейку КРУЭ. Они включают в себя изолятор (фарфоровый или полимерный) для создания необходимого воздушного изоляционного расстояния.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кабель 1ПКВ(Н)ТпбН от 1ПКВ(Н)ТпШп?

Основное отличие в конструкции брони и наружной оболочки. В марке 1ПКВ(Н)ТпШп вместо брони из стальных лент («б») используется броня в виде стальных оцинкованных проволок («Ш» – защитный покров в виде шланга), а наружная оболочка выполнена из полиэтилена («п» – полиэтиленовая оболочка). Кабель с проволочной броней (Шп) обладает большей гибкостью и стойкостью к растягивающим нагрузкам, что актуально для прокладки на мостах, в болотистой местности или на участках с возможными подвижками грунта.

Что означает буква «Н» в скобках в маркировке?

Буква «Н» в скобках – (Н) – указывает на то, что наружный покров (внешняя оболочка) кабеля выполнен из негорючего материала (ПВХ пластиката пониженной горючести). Это обязательное требование для прокладки в коллекторах, туннелях и зданиях. Иногда в маркировке встречается двойное «Н» в конце (ТпбНН), что подчеркивает негорючесть как бронепокрова, так и оболочки.

Какой минимальный радиус изгиба для этого кабеля?

Минимально допустимый радиус изгиба при прокладке для кабелей на напряжение 110 кВ с броней из стальных лент составляет не менее 20 наружных диаметров кабеля (20D). Для кабеля сечением 240 мм² с диаметром около 90 мм радиус изгиба будет не менее 1.8 метра. При монтаже концевых муфт требования могут быть строже (до 25D). Точные данные указаны в технической документации производителя на конкретную партию кабеля.

Требуется ли дополнительная защита при прокладке в земле?

Броня из стальных лент уже является серьезной механической защитой. Однако для дополнительной защиты от коррозии в агрессивных грунтах, от блуждающих токов или от механических повреждений при раскопках, поверх кабеля могут укладываться сигнально-защитные пластиковые ленты или кирпич. Обязательным является устройство песчаной подушки и засыпки, а также нанесение на планы точной трассы с привязками.

Как осуществляется заземление экрана такого кабеля?

Медный проволочный экран подлежит обязательному заземлению с двух концов кабельной линии. Это необходимо для обеспечения электробезопасности и для протекания токов короткого замыкания. В случае длинных линий (обычно более 1-2 км) для снижения потерь и перенапряжений может применяться одноточечное заземление или заземление через ограничитель напряжения (транзитное заземление), однако это требует детального расчета и указывается в проекте. Конструкция концевых муфт предусматривает специальные выводы для соединения экранов и их заземления.

Заключение

Кабель 1ПКВ(Н)ТпбН является современным, надежным и технологичным решением для строительства и модернизации кабельных линий электропередачи класса напряжения 110 кВ. Его конструкция, сочетающая преимущества изоляции из сшитого полиэтилена, медного экрана, стальной брони и негорючей оболочки, делает его пригодным для самых сложных условий прокладки и эксплуатации. Правильный выбор сечения, квалифицированный монтаж, включая установку муфт, и соблюдение правил эксплуатации гарантируют длительный и безотказный срок службы данной кабельной линии, что является критически важным для стабильности энергосистемы в целом.