Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвБШп 4х150: технические характеристики, конструкция и область применения

Кабель ПвБШп 4х150 представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), бронированный стальными оцинкованными лентами, с наружным защитным шлангом из полиэтилена и четырьмя токопроводящими жилами сечением 150 мм² каждая. Данная марка кабеля предназначена для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 6, 10 или 20 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция обеспечивает высокую надежность при эксплуатации в сложных условиях, включая прокладку в земле (траншеях), в агрессивных средах, а также в местах с риском механических повреждений.

Расшифровка маркировки ПвБШп 4х150

• П – изоляция жил из сшитого полиэтилена.
• в – наличие внешней оболочки (защитного шланга) из поливинилхлорида или полиэтилена (в данной конкретной марке – полиэтилен).
• Б – броня из двух стальных оцинкованных лент.
• Шп – шланг полиэтиленовый, наложенный поверх брони для защиты от коррозии и агрессивных сред.
• 4х150 – количество и сечение токопроводящих жил: четыре жилы, каждая номинальным сечением 150 квадратных миллиметров.

Конструкция кабеля ПвБШп 4х150

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее от центра к периферии.

1. Токопроводящая жила

Жилы сечением 150 мм² выполняются, как правило, из медной или алюминиевой проволоки (марка кабеля указывается соответственно ПвБШп или АПвБШп). Для данного сечения жила чаще всего имеет секторную или сегментную форму для компактности и оптимального заполнения внутреннего пространства кабеля. Медные жилы обеспечивают более высокую проводимость, механическую прочность и стойкость к окислению, алюминиевые – меньшую стоимость и вес.

2. Экранирование жилы

Каждая токопроводящая жила индивидуально экранирована. Экранирование состоит из двух обязательных слоев:

• Экран из полупроводящего сшитого полиэтилена (полупроводящая экранирующая лента или экструдированный слой). Наносится непосредственно на изоляцию жилы. Его функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений на границе изоляции и жилы, что предотвращает возникновение частичных разрядов.
• Экран из медных проволок или медной ленты. Накладывается поверх полупроводящего экрана. Служит для замыкания на землю токов утечки и емкостных токов, а также для обеспечения симметрии электрического поля вокруг жилы. В кабелях на напряжение 6-20 кВ экран по жиле является обязательным.

3. Изоляция жилы

Изоляция выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал получают из термопластичного полиэтилена под воздействием высокого давления и температуры с добавлением специальных агентов, в результате чего образуются поперечные молекулярные связи («сшивка»). Это придает материалу свойства термореактивного полимера: высокая температурная стойкость (длительно допустимая температура жилы +90°C), отличные диэлектрические характеристики, стойкость к тепловым ударам и механическая прочность.

4. Поясная изоляция и заполнение

Скрученные изолированные и экранированные жилы (обычно с заполнением межжильного пространства для придания кабелю круглой формы) обматываются поясной изоляцией, которая может быть выполнена из полупроводящих или специальных экранирующих материалов. Поверх нее накладывается общий экран (экран по изоляции) в виде медной ленты или оплетки из медных проволок. Этот экран выполняет те же функции, что и экран по жиле, но для всей кабельной линии в целом, и является обязательным элементом для подключения к контуру заземления.

5. Броня и защитные покровы

• Броня: Выполняется из двух стальных оцинкованных лент, наложенных с перекрытием. Основная функция – защита от механических повреждений (ударов, сдавливания, растяжения), а также от грызунов.
• Наружный шланг (оболочка): Поверх брони экструдируется защитный шланг из полиэтилена (обозначение «Шп»). Полиэтилен обладает высокой стойкостью к влаге, агрессивным химическим веществам (кислотам, щелочам, солям), что позволяет прокладывать кабель в грунтах с высокой коррозионной активностью, в болотистой местности, а также в условиях промышленных предприятий.

Основные технические и электрические параметры

Таблица 1. Ключевые параметры кабеля ПвБШп 4х150 (на примере 10 кВ)

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	6/10 кВ (12 кВ) или 8,7/15 кВ (17,5 кВ) или 12/20 кВ (24 кВ)
Количество и сечение жил	4 жилы, 150 мм² (3 фазы + нейтраль/заземление)
Материал жилы	Медь (ПвБШп) или Алюминий (АПвБШп)
Длительно допустимая температура жилы	+90°C (в аварийном режиме до +130°C, при КЗ до +250°C)
Минимальный радиус изгиба при прокладке	Не менее 15 наружных диаметров кабеля
Сопротивление изоляции при +20°C	Не менее 100 МОм·км для каждого сердечника
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты	Для кабеля 10 кВ: 30,5 кВ (на переменное напряжение) в течение 10 мин.
Масса 1 км кабеля (ориентировочно, медь)	Около 8000 — 9000 кг
Наружный диаметр (ориентировочно)	Около 75 — 85 мм

Таблица 2. Допустимые длительные токовые нагрузки для кабеля ПвБШп 4х150 (прокладка в земле, температура грунта +15°C)

Способ прокладки	Медь (ПвБШп), А	Алюминий (АПвБШп), А
В земле (траншее), одна кабельная линия	~ 350 — 380 А	~ 270 — 300 А
В воздухе	~ 390 — 420 А	~ 305 — 330 А

Примечание: Точные значения токовых нагрузок определяются по ПУЭ 7-го издания, глава 1.3, с учетом конкретных условий прокладки: температуры грунта или воздуха, количества работающих параллельных линий, глубины заложения, теплопроводности грунта.

Область применения и способы прокладки

Кабель ПвБШп 4х150 применяется для создания магистральных и распределительных сетей среднего напряжения. Основные сферы применения:

• Прокладка в земле (траншеях): Броня и полиэтиленовый шланг обеспечивают защиту от коррозии, механических нагрузок и агрессивных грунтов. Является основным способом прокладки для данной марки.
• Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах и по эстакадам: Может использоваться в условиях промышленных предприятий, где присутствует риск внешних воздействий.
• Прокладка в условиях повышенной влажности и в местах с наличием блуждающих токов: Полиэтиленовый шланг обладает высокой влагостойкостью и электрохимической стойкостью.
• Электроснабжение крупных промышленных объектов, жилых микрорайонов, насосных станций, трансформаторных подстанций 6-20/0,4 кВ.

Запрещается прокладка по ненагруженным конструкциям внутри зданий и помещений, где возможно распространение огня, так как полиэтиленовый шланг не является не распространяющим горение. Для таких случаев существуют модификации с огнезащитными покрытиями или иные марки кабелей.

Монтаж и соединение

Монтаж кабеля ПвБШп требует соблюдения строгих правил:

• Радиус изгиба: Не должен быть менее 15 наружных диаметров кабеля во избежание повреждения изоляции и экранов.
• Раскатка: Должна производиться с помощью кабельных роликов, не допускается волочение по грунту, сбрасывание с барабана.
• Соединение и оконцевание: Требуют применения специальных кабельных муфт (соединительных, концевых) для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на соответствующее напряжение. Технология включает ступенчатую зачистку изоляции, монтаж полупроводящих экранов, установку изоляционного корпуса и герметизацию. Все работы должны выполняться квалифицированным персоналом с использованием специализированного инструмента.
• Заземление: Медные экраны (по жилам и общий) подлежат обязательному двустороннему заземлению для обеспечения безопасности и нормальной работы релейной защиты.

Преимущества и недостатки кабеля ПвБШп 4х150

Преимущества:

• Высокая пропускная способность благодаря температурной стойкости СПЭ изоляции (+90°C).
• Отличные диэлектрические свойства и стойкость к тепловым перегрузкам.
• Надежная защита от механических повреждений благодаря стальной броне.
• Высокая коррозионная и химическая стойкость благодаря полиэтиленовому шлангу.
• Длительный срок службы (не менее 30 лет при соблюдении условий эксплуатации).
• Относительно меньший вес и наружный диаметр по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией на аналогичное напряжение и сечение.

Недостатки:

• Высокая стоимость по сравнению с кабелями в ПВХ изоляции или с алюминиевыми жилами.
• Сложность и высокая стоимость монтажа муфт, требующая высокой квалификации персонала.
• Чувствительность к точечным механическим повреждениям изоляции при монтаже (задиры, надрезы), которые могут стать очагами развития электрического дерева.
• Необходимость обязательного заземления экранов с двух сторон.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем основное отличие ПвБШп от ПвБбШп?

Буква «б» в маркировке ПвБбШп обозначает, что бронепокров выполнен не из лент, а из плоских проволок. Кабель с проволочной броней (ПвБбШп) обладает повышенной стойкостью к растягивающим нагрузкам, что актуально для прокладки на вертикальных и наклонных участках с большим перепадом высот. Кабель с ленточной броней (ПвБШп) в первую очередь защищает от ударов и сдавливания.

Можно ли прокладывать кабель ПвБШп 4х150 открыто по стенам внутри производственного цеха?

Без дополнительных мер – не рекомендуется. Полиэтиленовый шланг (Шп) не обладает стойкостью к распространению горения и при пожаре будет плавиться и гореть. Для открытой прокладки внутри помещений следует выбирать кабели с индексом «нг(А)-HF» (не распространяющие горение, с пониженным дымо- и газовыделением) или применять кабель ПвБШп в сочетании с дополнительными огнезащитными покрытиями (обмазками, красками) или прокладывать его в несгораемых кабельных конструкциях с выполнением требований ПУЭ и ППР.

Как правильно выбрать номинальное напряжение кабеля для проекта: 6/10 кВ или 8,7/15 кВ?

Выбор зависит от режима нейтрали в сети, где будет эксплуатироваться кабель. В сетях с изолированной нейтралью или компенсацией емкостных токов (где U₀ = U_л/√3) применяется кабель на напряжение 6/10 кВ. В сетях с эффективно заземленной нейтралью (где в аварийном режиме напряжение на неповрежденных фазах относительно земли может длительно повышаться до 0,8U_л) используется кабель на напряжение 8,7/15 кВ. Для сети 10 кВ это основное и наиболее распространенное исполнение. Кабель 12/20 кВ используется для сетей 20 кВ.

Требуется ли для кабеля ПвБШп 4х150 дополнительная защита при прокладке в земле?

Сам кабель имеет достаточную защиту (броня + полиэтилен). Однако согласно ПУЭ, при прокладке в земле необходимо дополнительно защищать кабель от повреждений механизмами и контрольными штырями. Для этого кабель укладывается в траншею на песчаную подушку, сверху засыпается слоем мягкого грунта или песка без камней, а затем укрывается кирпичом или сигнальной лентой перед полной засыпкой траншеи.

Какой материал жилы предпочтительнее: медь или алюминий?

Медная жила (ПвБШп) имеет меньшее электрическое сопротивление, что дает меньшие потери на нагрев и более высокую допустимую токовую нагрузку (на 20-25% выше при том же сечении). Медь более стойка к окислению, пайке, обладает лучшей гибкостью и механической прочностью. Алюминиевая жила (АПвБШп) значительно дешевле и легче. Выбор зависит от бюджета проекта, требований к токовой нагрузке и условий монтажа (для алюминия требуется особая тщательность при соединении из-за склонности к образованию окисной пленки и ползучести).

Что означает цифра «4» в маркировке, если в трехфазной сети три фазы?

Четвертая жила в кабеле ПвБШп 4х150 является нулевой (нейтральной) или жилой защитного заземления (PEN, PE, N). Она необходима в сетях с глухозаземленной нейтралью для работы однофазных нагрузок, обеспечения симметрии напряжений и для протекания токов однофазного короткого замыкания на землю. Сечение этой жилы, как правило, соответствует сечению фазных жил (150 мм²) или может быть уменьшенным (например, 150/70 мм²), что должно быть указано в маркировке.