Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвБбШнг(А) 120 мм²: полный технический анализ

Кабель ПвБбШнг(А) 120 мм² представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, бронированный стальными лентами, с низким дымо- и газовыделением, не распространяющий горение при групповой прокладке по категории А. Данная марка является современной, высокотехнологичной заменой устаревшим кабелям с бумажной и ПВХ-изоляцией (таким как АСБл, СБ) для стационарной прокладки в земле (траншеях), кабельных сооружениях, в том числе на вертикальных и наклонных трассах, при условии отсутствия значительных растягивающих усилий. Кабель рассчитан на номинальное переменное напряжение 6, 10 или 20 кВ частотой 50 Гц.

Расшифровка маркировки ПвБбШнг(А)-120

• Пв – изоляция жил из сшитого (вулканизированного) полиэтилена (XLPE).
• Б – броня из двух стальных оцинкованных лент.
• б – без подушки под броней (отсутствие слоя битума и подобных материалов, что характерно для современных конструкций).
• Шнг – защитный шланг (оболочка) из поливинилхлоридного пластиката негорючего.
• (А) – категория по нераспространению горения. Категория А означает, что при групповой прокладке кабель обеспечивает нераспространение горения при испытании в объеме горючей нагрузки, эквивалентном 7 л горючего материала на 1 м длины трассы. Это высшая категория пожарной безопасности для кабельной продукции.
• 120 – номинальное сечение основной токопроводящей жилы, выраженное в квадратных миллиметрах (мм²).

Конструкция кабеля ПвБбШнг(А) 120 мм²

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее изнутри наружу.

1. Токопроводящая жила

Для сечения 120 мм² жила, как правило, выполняется однопроволочной (монолитной) из меди или алюминия (марка меняется на АПвБбШнг(А)). Медная жила предпочтительна из-за более высокой проводимости, механической прочности и стойкости к электрохимической коррозии. Жила соответствует классу 1 по ГОСТ 22483. Поверхность жилы гладкая, без заусенцев, для предотвращения локального увеличения электрического поля.

2. Экран по жиле (для кабелей на 6 кВ и выше)

Поверх жилы накладывается экструдированный полупроводящий сшитый полиэтилен. Его функция – выравнивание электрического поля и предотвращение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией, что могло бы привести к частичным разрядам и старению изоляции.

3. Изоляция

Основной изоляционный слой выполнен из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал получают путем вулканизации обычного полиэтилена, в результате чего его молекулы образуют трехмерную сетчатую структуру. Это придает изоляции выдающиеся свойства: высокую температурную стойкость (длительно допустимая температура жилы +90°C, кратковременно до +250°C), отличные диэлектрические и механические характеристики, стойкость к термоударам и влаге. Толщина изоляции нормирована стандартами (например, ГОСТ 31565-2012, МЭК 60502-2) и для кабеля на 10 кВ составляет обычно 3,4 мм.

4. Экран по изоляции

Состоит из двух обязательных элементов:

• Полупроводящей ленты или экструдированного слоя, плотно прилегающего к изоляции.
• Медной экранирующей ленты в виде оплетки из медных проволок или, реже, спирально наложенной медной ленты. Сечение экрана нормируется (например, 25 мм² для 120 мм² жилы). Функция экрана – замыкание электрического поля внутри кабеля, защита от внешних электромагнитных помех и обеспечение безопасного стекания токов короткого замыкания на землю.

5. Поясная изоляция

Представляет собой обмотку из электроизоляционной пленки или нетканого материала. Ее задача – защита экрана от коррозии при контакте с броней и дополнительная герметизация.

6. Броня

Выполнена из двух стальных оцинкованных лент, наложенных повивом с зазором. Толщина лент регламентирована. Броня обеспечивает механическую защиту от повреждений (напр., при раскопках грунта), от растягивающих усилий и от грызунов.

7. Защитный шланг (наружная оболочка)

Выполняется из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести (ПВХнг). Оболочка защищает броню от химической коррозии, обеспечивает дополнительную механическую защиту и, благодаря индексу «нг(А)», препятствует распространению пламени по трассе при групповой прокладке. Имеет характерную оранжевую (для 20 кВ) или черную окраску.

Основные технические характеристики

Электрические параметры (для ПвБбШнг(А) 10 кВ, медь, 120 мм²)

Приведенные значения являются типовыми и должны быть уточнены в паспорте на конкретную партию кабеля.

Параметр	Значение	Примечание
Номинальное напряжение, U0/U (Um)	6/10 (12) кВ или 8,7/10 (12) кВ, 12/20 (24) кВ	U0 – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное.
Максимальная рабочая температура жилы	+90 °C	Длительно допустимая.
Допустимая температура при КЗ (до 5 с)	+250 °C	Для сшитого полиэтилена.
Минимальная температура прокладки (без предварительного подогрева)	-15 °C	При более низкой температуре требуется подогрев.
Минимальный радиус изгиба	15 x (D + d)	Где D – наружный диаметр кабеля, d – диаметр жилы. Обычно не менее 750-800 мм для 120 мм².
Сопротивление жилы постоянному току при +20 °C, не более	0,153 Ом/км (медь)	По ГОСТ 22483.
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты	30 кВ (для 10 кВ кабеля) в течение 10 мин.	Для вновь изготовленного кабеля.
Допустимый длительный ток нагрузки (Iдл)	~ 320 А (в земле, в одной траншее)	Зависит от условий прокладки: температуры грунта, числа кабелей в траншее, удельного теплового сопротивления грунта.

Таблица: Сравнение условий прокладки и токовых нагрузок (ориентировочно)

Условия прокладки	Количество кабелей в траншее	Глубина прокладки, м	Удельное тепловое сопротивление грунта, К·м/Вт	Допустимый длительный ток, Iдл (А), ~
В земле (траншее)	1	0,7	1,0	320
В земле (траншее)	3 (впритык)	0,7	1,0	260
В воздухе (в кабельном сооружении)	Одиночно	—	—	350
В воздухе (в кабельном сооружении)	Групповая (пакет из 3 кабелей)	—	—	300

Важно: Точные значения токовых нагрузок определяются по методике, изложенной в ГОСТ Р 52796-2007 (МЭК 60287) и должны быть рассчитаны для каждого конкретного проекта с учетом всех поправочных коэффициентов.

Область применения

Кабель ПвБбШнг(А) 120 мм² предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках:

• В электрических сетях на напряжение 6-20 кВ.
• Для питания мощных потребителей: трансформаторных подстанций, насосных и компрессорных станций, промышленных предприятий.
• Для прокладки в земле (кабельных траншеях) с низкой и нормальной коррозионной активностью грунта, включая трассы с наличием блуждающих токов.
• В кабельных туннелях, коллекторах, эстакадах, шахтах, производственных помещениях, в том числе при групповой прокладке.
• В местах с повышенными требованиями к пожарной безопасности (метро, вокзалы, торговые центры, высотные здания) благодаря индексу «нг(А)».

Не рекомендуется для прокладки в блоках, трубах, в условиях значительных растягивающих усилий (вертикальные шахты большой высоты без дополнительного крепления), а также в грунтах с высокой коррозионной активностью к стали без дополнительной защиты.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества:

• Высокая пропускная способность: Допустимая температура жилы +90°C против +70°C для кабелей с ПВХ-изоляцией, что позволяет пропускать больший ток при том же сечении.
• Отличные диэлектрические свойства и стойкость к тепловым ударам: Сшитый полиэтилен не течет при перегреве, сохраняя форму.
• Пожарная безопасность: Соответствие категории «нг(А)» позволяет использовать при плотной групповой прокладке.
• Механическая защита: Наличие стальной брони обеспечивает надежную защиту от механических повреждений.
• Долговечность: Расчетный срок службы – не менее 30 лет.
• Удобство монтажа: Отсутствие битумной подушки под броней («б») упрощает разделку конца кабеля, делает его чище в работе.

Недостатки:

• Высокая стоимость: Значительно дороже кабелей с бумажной и ПВХ-изоляцией.
• Требовательность к условиям монтажа: Четкое соблюдение минимального радиуса изгиба, необходимость предварительного подогрева при низких температурах.
• Чувствительность концов кабеля к влаге: При повреждении оболочки и брони влага может мигрировать по экрану, требуя установки герметичных концевых заделок.
• Большой вес и габариты: По сравнению с безбумажными аналогами того же сечения, но без брони.

Особенности монтажа и эксплуатации

1. Прокладка в земле: Глубина траншеи – не менее 0,7 м от планировочной отметки. На дне – песчаная подушка (посыпка) толщиной 100 мм. После укладки кабеля – слой мягкого грунта или песка без камней толщиной 100 мм с последующей укладкой сигнальной ленты. Затем траншея засыпается грунтом. Расстояние между несколькими кабелями ПвБбШнг(А) в одной траншее должно быть не менее 100 мм для обеспечения теплоотвода.

2. Прокладка в воздухе: Кабель крепится на несущих тросах, конструкциях, лотках с помощью специальных хомутов, не нарушающих оболочку. Необходимо избегать провисаний и механических напряжений.

3. Монтаж концевых заделок: Обязательно применение специализированных концевых муфт (КНТп, STRIK и др.), предназначенных для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. Процесс разделки требует точности для обеспечения равномерного распределения электрического поля.

4. Испытания после монтажа: Перед вводом в эксплуатацию кабельная линия должна подвергаться высоковольтным испытаниям постоянным напряжением (по современным нормам). Для кабеля 10 кВ испытательное напряжение постоянного тока составляет 55 кВ в течение 10 минут.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается ПвБбШнг(А) от ПвБШв?

Кабель ПвБШв имеет внешнюю оболочку из поливинилхлорида, но без индекса «нг», что означает отсутствие гарантий нераспространения горения при групповой прокладке. Также в марке ПвБШв буква «б» (без подушки) часто опускается, но современные конструкции также ее не имеют. Основное отличие – в пожарной безопасности для объектов с массовым пребыванием людей.

Можно ли проложить кабель ПвБбШнг(А) 120 мм² в воде?

Нет, напрямую в воде прокладывать нельзя. Конструкция кабеля не является герметизированной по продольным полостям. При повреждении оболочки и брони возможен капиллярный подсос влаги вдоль экрана. Для прокладки в воде необходимы кабели со свинцовой или алюминиевой герметичной оболочкой (например, ПвП2г или APvP).

Как определить необходимое сечение экрана?

Сечение экранирующих проволок (ленты) нормируется стандартами и выбирается заводом-изготовителем исходя из тока однофазного короткого замыкания и его длительности. Для сечения жилы 120 мм² стандартное сечение экрана составляет 25 мм². В проектной документации этот параметр должен быть указан и проверен на соответствие расчетным токам КЗ в точке установки.

Что означает «(А)» в маркировке и бывают ли другие категории?

Категория «(А)» – высшая по тестам на нераспространение горения. Существуют также категории «В», «С», «D» с progressively меньшими требованиями к объему горючей нагрузки при испытаниях. Выбор категории регламентируется СП 112.13330.2011 (Пожарная безопасность зданий и сооружений) и зависит от класса функциональной пожарной опасности здания и способа прокладки.

Требуется ли дополнительная защита брони от коррозии при прокладке в агрессивных грунтах?

Да, требуется. В грунтах с высокой коррозионной активностью (кислые, щелочные, засоленные, с наличием блуждающих токов) поверх брони рекомендуется наложение дополнительного защитного шланга (например, из полиэтилена) или применение кабеля с дополнительной защитой, либо прокладка в асбоцементных или полиэтиленовых трубах с последующей продувкой их инертным гелем.

Какой документ является основным для подтверждения характеристик кабеля?

Основным документом является сертификат соответствия требованиям Технического регламента Таможенного союза ТР ТС 004/2011 (на низковольтное оборудование) или ТР ТС 020/2011 (электромагнитная совместимость), а также протоколы испытаний (приемо-сдаточные, типовые). Для ответственных объектов запрашивают паспорт качества на конкретную партию кабеля, где указаны фактические результаты измерений сопротивления жилы, толщины изоляции, испытания высоким напряжением и т.д.