Кабель ПвБПнг(А)-HF 10 кВ
Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвБПнг(А)-HF 10 кВ: конструкция, свойства и применение
Кабель ПвБПнг(А)-HF на напряжение 10 кВ представляет собой современную силовую кабельную продукцию, предназначенную для стационарной прокладки в электрических сетях среднего напряжения. Его конструкция и материалы отвечают высочайшим требованиям по пожарной безопасности, экологической чистоте и долговечности в условиях интенсивной эксплуатации. Расшифровка маркировки является ключом к пониманию его характеристик: П – изоляция из сшитого (вулканизированного) полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, Б – броня из двух стальных оцинкованных лент, П – наружный покров (защитный шланг) из полимерной композиции, не распространяющей горение, нг(А) – нераспространение горения при групповой прокладке по категории А (наивысшая требующаяся по ГОСТ), HF – пониженное газо- и дымовыделение (Halogen Free), 10 кВ – номинальное напряжение сети.
Конструктивные элементы кабеля ПвБПнг(А)-HF 10 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее от центра к периферии.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из медной проволоки (материал по умолчанию для данной марки). Жила может быть однопроволочной (секторной или круглой) для сечений до 240 мм² включительно, либо многопроволочной (круглой) для больших сечений. Медь обеспечивает высокую электропроводность, стойкость к окислению и механическую прочность.
2. Экран по жиле (полупроводящая экранирующая оболочка)
Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его назначение – устранение микроскопических воздушных включений на границе жила/изоляция и выравнивание электрического поля, предотвращая возникновение локальных перенапряжений и частичных разрядов, разрушающих изоляцию.
3. Основная изоляция
Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивания (вулканизации) молекул полимера под высоким давлением и температурой придает материалу исключительные свойства: высокую температурную стойкость (длительно до +90°C, в аварийном режиме до +130°C), отличные диэлектрические характеристики, стойкость к термодеструкции и механическую прочность. Толщина изоляции нормируется в зависимости от номинального напряжения (10 кВ).
4. Экран по изоляции (полупроводящий слой)
Аналогичный полупроводящий слой, наносимый поверх основной изоляции. Вместе с экраном по жиле он формирует цилиндрический конденсатор с равномерным радиальным электрическим полем.
5. Поясная изоляция
Выполняется в виде обмотки из электропроводящих лент (например, на основе медной или полупроводящей ткани). Обеспечивает контакт и равномерное распределение потенциала по всему периметру экрана по изоляции для многожильных кабелей.
6. Медный экран (заземляющий)
Выполняется в виде оплетки из медных проволок или в виде медной ленты, наложенной по спирали. Его основная функция – защита от электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля, а также использование в качестве проводника для токов утечки и токов короткого замыкания. Этот экран подлежит обязательному заземлению с двух сторон кабельной линии.
7. Разделительный слой
Изготавливается из полимерной пленки или крепированной бумаги. Предназначен для защиты медного экрана от контакта с броней и предотвращения коррозии.
8. Броня
Состоит из двух стальных оцинкованных лент, наложенных с перекрытием. Обеспечивает механическую защиту от растягивающих усилий, ударов, грызунов. Оцинковка предотвращает коррозию брони.
9. Наружная оболочка
Внешний защитный слой из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности (Пв). Оболочка маркируется нг(А)-HF, что означает использование безгалогенных композиций. При пожаре такой материал выделяет минимальное количество дыма и не выделяет коррозионно-активные галогенсодержащие газы (хлористый водород), опасные для людей и электронного оборудования.
Основные технические и эксплуатационные характеристики
Кабель предназначен для эксплуатации в сетях с изолированной или эффективно заземленной нейтралью с номинальным переменным напряжением 10 кВ частотой 50 Гц. Допускается работа в сетях постоянного напряжения, но с другими значениями, определяемыми коэффициентами пересчета.
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение, U0/U (Um) | 6/10 (12) кВ |
| Климатическое исполнение | УХЛ, категории размещения 1-5 по ГОСТ 15150 (для прокладки в земле, каналах, тоннелях, помещениях) |
| Диапазон рабочих температур | От -50°C до +50°C |
| Допустимая температура жилы при длительной эксплуатации | +90°C |
| Допустимая температура жилы в режиме перегрузки | +130°C (не более 100 часов в год) |
| Допустимая температура жилы при коротком замыкании | +250°C (не более 5 секунд) |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15 наружных диаметров кабеля для одножильных, 12 – для многожильных |
| Срок службы | Не менее 30 лет |
| Испытательное переменное напряжение промышленной частоты | 30 кВ в течение 10 минут для кабелей после монтажа |
Области применения и особенности прокладки
Кабель ПвБПнг(А)-HF 10 кВ применяется для передачи и распределения электроэнергии в стационарных установках. Бронированная конструкция и безгалогенная оболочка определяют его основные сферы использования:
- Прокладка в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, в том числе без дополнительных защитных труб, благодаря наличию брони.
- Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, эстакадах и галереях.
- Прокладка внутри зданий и сооружений, включая многоэтажные жилые дома, административные и промышленные объекты, метрополитен, вокзалы, аэропорты, объекты энергетики.
- Установка в пожароопасных и взрывоопасных зонах (с учетом дополнительных требований ПУЭ).
- Прокладка группами (пучками) в лотках и коробах, что разрешено индексом «нг(А)».
- Пожарная безопасность: Отсутствие горючего масла, нераспространение горения, низкое дымовыделение, отсутствие коррозионных газов (HF).
- Эксплуатационная надежность: Отсутствие миграции масла, высокая стойкость к термоциклированию, влагостойкость.
- Монтажные преимущества: Меньший вес и радиус изгиба, возможность прокладки на вертикальных участках без ограничения по высоте, простота разделки концов.
- Эксплуатационная гибкость: Допустимость работы при более высоких температурах и перегрузках.
- Долговечность: Увеличенный срок службы.
Особое внимание при монтаже уделяется заземлению медного экрана. В трехжильных кабелях экраны всех жил соединяются и заземляются с обоих концов линии. Это предотвращает наведение высокого потенциала на экране и обеспечивает нормальную работу релейной защиты. При большой длине линии (обычно более 1-2 км) для снижения токов в экране может применяться поперечное соединение экранов (cross-bonding).
Преимущества перед кабелями старых поколений (например, с бумажно-масляной изоляцией)
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальная разница между ПвБПнг(А)-HF и, например, ПвБШвнг(А)-HF?
Разница в конструкции брони и наружного покрова. ПвБП – броня из стальных лент с наружным полимерным шлангом. ПвБШв – броня из стальных оцинкованных проволок (Ш) и наружный выпрессованный шланг (в). Проволочная броня (БШв) лучше защищает от растягивающих нагрузок и применяется на участках с повышенным риском смещения грунта или на вертикальных трассах с большим перепадом высот.
Обязательно ли заземлять экран с двух сторон?
Да, для кабелей на напряжение 6/10 кВ и выше это обязательное требование ПУЭ и условий безопасной эксплуатации. Заземление только с одной стороны приводит к наведению высокого потенциала на незаземленном конце, что опасно для персонала и может привести к пробою. Кроме того, незаземленный экран не выполняет функцию пути для токов КЗ, что может нарушить работу защит.
Можно ли прокладывать данный кабель в земле без защитных труб?
Да, благодаря наличию ленточной брони и наружной оболочки, стойкой к воздействию грунта, кабель может прокладываться непосредственно в траншее с песчаной подсыпкой и защитой сверху кирпичом или сигнальной лентой. Однако в местах пересечения с дорогами или при высоком уровне грунтовых вод рекомендуется использование труб или кабельных каналов для дополнительной защиты.
Что означает индекс «А» в обозначении «нг(А)»?
Индекс «А» указывает на высшую категорию по нераспространению горения при групповой прокладке по ГОСТ Р МЭК 60332-3-22. Кабель, испытанный по категории А, гарантирует нераспространение горения при прокладке пучком с очень высоким удельным тепловыделением (общее выделяемая мощность 20.5 кВт на метр длины). Это самый строгий уровень испытаний.
Чем обусловлен выбор меди в качестве материала жилы?
Медь обладает более высокой электропроводностью по сравнению с алюминием, что при равном сечении позволяет пропускать больший ток, имеет лучшее сопротивление усталости при изгибах и вибрациях, более надежна в контактных соединениях (меньше подвержена ползучести и окислению). Для ответственных объектов, объектов с повышенными требованиями пожарной безопасности (где требуется минимальное сечение для обеспечения предельной токовой защиты) и при ограниченном пространстве для прокладки предпочтение отдается медным жилам.
Как правильно выбрать сечение кабеля ПвБПнг(А)-HF 10 кВ?
Выбор сечения осуществляется по расчетному току нагрузки с учетом способа прокладки (в земле, в воздухе), температуры окружающей среды, количества кабелей в пучке и допустимой потери напряжения. Ключевыми документами для расчета являются ПУЭ 7-е издание, ГОСТ 31996-2012 и методики, приведенные в справочной литературе по кабельным сетям. Обязательно проверяется сечение по термической стойкости к токам короткого замыкания.
Заключение
Кабель ПвБПнг(А)-HF 10 кВ является типовым решением для создания надежных и безопасных кабельных линий среднего напряжения в современных условиях. Его конструкция, сочетающая преимущества изоляции из сшитого полиэтилена, механическую защиту ленточной броней и высокие показатели пожарной безопасности безгалогенной оболочки, делает его универсальным для широкого спектра объектов: от промышленных предприятий и генерирующих станций до общественных зданий и инфраструктурных проектов. Правильный выбор, монтаж с соблюдением требований по заземлению экранов и радиусов изгиба, а также эксплуатация в рамках регламентированных температурных режимов гарантируют многолетнюю и безотказную работу энергетической системы.