Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвБПуг 20 кВ: конструкция, характеристики и область применения

Кабель марки ПвБПуг на напряжение 20 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE), бронированный стальными оцинкованными проволоками, с медными жилами, в поливинилхлоридной оболочке пониженной горючести. Данная марка предназначена для стационарной прокладки в земле (траншеях) и воде, а также в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах) при условии отсутствия растягивающих нагрузок. Его применение регламентируется ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ» и ТУ 16.К71-310-2001, а также рядом других технических условий, в зависимости от производителя.

Расшифровка маркировки ПвБПуг 20 кВ

• П – изоляция жил из полиэтилена сшитого (в данном контексте «П» обозначает именно сшитый полиэтилен, что является устоявшейся практикой в обозначении кабелей по ТУ, в отличие «Пв» по ГОСТ).
• в – внешняя оболочка из поливинилхлорида (ПВХ).
• Б – броня из стальных оцинкованных проволок.
• П – подушка (постель) под броню, выполненная в виде экструдированного слоя из ПВХ-пластиката или полимерной композиции без галогенов.
• уг – усиленная герметизация: обозначает наличие гидрофобного заполнителя в межжильном пространстве и/или под оболочкой для защиты от продольного распространения влаги.
• 20 кВ – номинальное напряжение 20 000 Вольт (класс напряжения 20).

Конструкция кабеля ПвБПуг 20 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая долговечность и надежность в тяжелых условиях эксплуатации.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из медной проволоки (материал – ММ), круглой формы. Жила может быть однопроволочной (секторной или круглой) для сечений до 240 мм² включительно, либо многопроволочной (круглой) для всех сечений, но, как правило, многопроволочная применяется для больших сечений (300 мм² и выше) для обеспечения необходимой гибкости. Класс жилы по гибкости – 1 или 2.

2. Экранирующий слой над жилой (экран жилы)

Представляет собой экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его функция – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов, которые разрушают изоляцию.

3. Основная изоляция

Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивания (образования поперечных молекулярных связей) придает материалу выдающиеся свойства: высокую термостойкость (допустимая температура длительной работы +90°C), стойкость к деформациям при коротком замыкании (до +250°C), отличные диэлектрические характеристики, низкое влагопоглощение и стойкость к трекингу.

4. Экран по изоляции (экран изоляции)

Состоит из двух обязательных элементов:

• Полупроводящий слой – экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена, непосредственно контактирующий с изоляцией.
• Электропроводящий слой – выполнен в виде медных проволок (обычно диаметром 0,8-1,2 мм), наложенных поверх полупроводящего слоя, или в виде медной ленты, наложенной спирально с перекрытием. Этот слой является основным токоведущим элементом экрана, предназначенным для отвода токов утечки и обеспечения симметрии электрического поля.

5. Поясная изоляция

Выполняется в виде обмотки из электроизоляционной ленты (например, из полиэтилентерефталата) или экструдированного слоя. Ее задача – изолировать экран от брони и обеспечить механическую защиту экрана.

6. Гидрофобный заполнитель

Ключевой элемент маркировки «уг». Представляет собой специальный тиксотропный состав (пасту), заполняющий все свободное пространство между скрученными жилами, а также часто наносимый поверх поясной изоляции. При повреждении оболочки и попадании влаги состав препятствует ее продольному распространению по кабелю, локализуя зону повреждения.

7. Разделительный слой (подушка)

Экструдированный слой из ПВХ-пластиката или безгалогенной композиции. Защищает нижележащие элементы от механического воздействия брони и обеспечивает необходимую адгезию.

8. Броня

Выполнена из стальных оцинкованных проволок круглого сечения, наложенных поверх подушки с заданным шагом. Обеспечивает защиту кабеля от механических повреждений (удары, сдавливание грунтом, грызуны) и от растягивающих нагрузок при прокладке в воде.

9. Наружная оболочка

Выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести (индекс «нг» в маркировке по ГОСТ). Цвет оболочки, как правило, черный. Защищает броню от коррозии и внешних воздействий. Материал оболочки обеспечивает стойкость к агрессивным средам, ультрафиолету и распространению горения при групповой прокладке.

Основные технические характеристики

Электрические параметры

Номинальное напряжение: 20/35 кВ (U₀/U, где U₀ = 20 кВ – напряжение между жилой и землей/экраном, U = 35 кВ – междуфазное напряжение).
Частота: 50 Гц.
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 65 кВ (в течение 10 минут после монтажа).
Допустимая длительная температура жилы: +90°C.
Максимальная температура жилы при коротком замыкании (длительность до 4 сек): +250°C.

Конструктивные параметры и условия эксплуатации

• Количество жил: 1, 3. Трехжильные кабели являются наиболее распространенными для сетей 20 кВ.
• Номинальное сечение жил: от 50 до 800 мм² (диапазон может варьироваться у разных производителей).
• Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля для одножильных и 12 для трехжильных.
• Диапазон рабочих температур окружающей среды: от -50°C до +50°C. Прокладка без предварительного подогрева допускается при температуре не ниже -15°C.
• Допустимая температура монтажа без подогрева: не ниже -15°C.
• Срок службы: не менее 30 лет.

Таблица 1. Примерные массо-габаритные и электрические параметры кабеля ПвБПуг 20 кВ 3х(сечение)

Сечение жилы, мм²	Наружный диаметр, мм (прибл.)	Масса 1 км, кг (прибл.)	Допустимый длительный ток нагрузки, А (в земле)*	Сопротивление жилы при 20°C, Ом/км, не более
3х50	65-70	5500-6000	215-230	0.387
3х95	75-80	7500-8000	310-330	0.193
3х150	85-90	10000-11000	390-415	0.124
3х240	95-100	13500-14500	510-540	0.0751
3х400	110-120	20000-22000	690-730	0.0447

• Значения приведены ориентировочно для прокладки в земле (траншее) при температуре грунта +20°C, глубине прокладки 0.7-1.0 м, удельном тепловом сопротивлении грунта 1.0 К·м/Вт. Точные значения определяются по расчетным таблицам ПУЭ 7-го издания и зависят от конкретных условий прокладки.

Область применения и особенности прокладки

Кабель ПвБПуг 20 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение до 35 кВ включительно частотой 50 Гц.

• Прокладка в земле (траншеях): Основной способ применения. Броня защищает от механических повреждений при раскопках, давления грунта, от грызунов. Наличие гидрофобного заполнителя «уг» критически важно для влажных и обводненных грунтов.
• Прокладка в кабельных сооружениях: Тоннели, коллекторы, эстакады, галереи. Оболочка «нг» снижает риск распространения пламени при групповой прокладке.
• Прокладка в воде: Броня из проволок обеспечивает стойкость к растягивающим нагрузкам, а герметизация «уг» защищает от проникновения воды. Используется для пересечения рек, каналов, озер.
• Не рекомендуется для прокладки в блоках, где возможны значительные растягивающие усилия, а также в агрессивных средах, где стальная броня может подвергаться интенсивной коррозии (в таких случаях рассматривают кабели с броней из нержавеющей стали или иные марки).

Сравнение с аналогами и выбор марки кабеля

ПвБПуг является одним из ряда кабелей для сетей среднего напряжения. Его выбор обусловлен конкретными условиями проекта.

• ПвПуг 20 кВ: Отличается отсутствием брони («Б»). Применяется для прокладки в кабельных сооружениях, где нет риска механических повреждений. Легче и дешевле.
• АПвБПуг 20 кВ: Алюминиевая жила вместо медной. Дешевле, легче, но требует большего сечения для той же пропускной способности. Медь имеет лучшую проводимость, стойкость к окислению и гибкость.
• ПвБШп 20 кВ: Броня из двух стальных оцинкованных лент («Б») и наружная оболочка из полиэтилена («Шп»). Ленточная броня хуже защищает от растягивающих нагрузок, но лучше от продавливания. Полиэтиленовая оболочка более стойка к влаге и агрессивным средам, но менее стойка к распространению горения.
• Кабели с изоляцией из СПЭ по ГОСТ Р 53769-2010 (СПЭ 20 кВ): Имеют более современную и стандартизированную маркировку (например, ПвПуг-ХЛ), но схожие конструктивные и эксплуатационные параметры.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие ПвБПуг от ПвПуг?

Ключевое отличие – наличие брони из стальных оцинкованных проволок в марке ПвБПуг. Буква «Б» в маркировке указывает на это. ПвПуг не имеет бронепокрова, что ограничивает его применение прокладкой в кабельных сооружениях, лотках, по стенам зданий, где исключен риск механических повреждений.

Что означает «уг» и насколько это важно?

«уг» – усиленная герметизация. Это означает, что в конструкции кабеля применен гидрофобный заполнитель (гель, паста), который заполняет пустоты между жилами и/или под оболочкой. При локальном повреждении оболочки и брони влага не распространяется вдоль кабеля, что позволяет локализовать место повреждения и упростить ремонт. Для прокладки в земле, особенно в обводненных грунтах, это критически важная опция.

Можно ли прокладывать ПвБПуг 20 кВ в воздухе (по фасадам, на опорах)?

Да, можно, но с учетом климатических условий и необходимости защиты от солнечного излучения. ПВХ-оболочка со временем подвержена деградации под действием УФ-лучей. При открытой прокладке рекомендуется использовать кабели с УФ-стабилизированной оболочкой или предусматривать защитные кожухи/лотки. Также необходимо обеспечить отсутствие значительных растягивающих нагрузок.

Как правильно выбрать сечение кабеля ПвБПуг 20 кВ?

Выбор сечения производится на основе:

• Расчетного длительного тока нагрузки (по ПУЭ гл. 1.3).
• Условий прокладки (в земле, воздухе, количество кабелей в траншее, температура грунта/воздуха).
• Допустимой потери напряжения.
• Тока короткого замыкания и его термического воздействия (проверка на термическую стойкость).
• Экономической плотности тока (для объектов большой мощности).

Окончательный расчет должен выполнять проектировщик с использованием актуальных таблиц ПУЭ и методик.

Требуется ли дополнительная защита при прокладке в земле?

Броня кабеля ПвБПуг является основной механической защитой. Однако, согласно ПУЭ и ПТЭЭП, при прокладке в земле (траншее) обязательно:

• Устройство подушки из просеянного песка или мягкого грунта без камней толщиной не менее 100 мм под кабелем.
• Засыпка сверху таким же слоем песка с последующей укладкой сигнальной ленты из пластика.
• Засыпка траншеи грунтом с уплотнением.
• В местах пересечений с дорогами, вводах в здания – прокладка в трубах или блоках для дополнительной защиты.

Как соединять и оконцовывать кабели ПвБПуг 20 кВ?

Для соединения используются специальные кабельные муфты соединительные (СТП), а для подключения к оборудованию – концевые муфты (КНТП) или термоусаживаемые перчатки. Работа требует высокой квалификации персонала, так как включает в себя послойное восстановление экранов и изоляции с соблюдением абсолютной чистоты. Все работы должны выполняться в соответствии с инструкциями производителей муфт и кабеля.

В чем преимущество меди перед алюминием в кабелях на 20 кВ?

Медная жила имеет более высокую проводимость, что позволяет при равном сечении пропускать больший ток или использовать меньшее сечение для той же мощности. Медь обладает лучшей механической прочностью и гибкостью (особенно важно для многопроволочных жил), большей стойкостью к многократным изгибам. Она менее подвержена окислению, а место контакта в муфтах и наконечниках более стабильно во времени. Алюминиевые кабели (АПвБПуг) применяются в целях экономии, где эти факторы не являются критичными.