Кабель ПвБВнг(А)-LS 20 кВ
Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвБВнг(А)-LS 20 кВ: полный технический анализ
Кабель ПвБВнг(А)-LS 20 кВ представляет собой силовой кабель на среднее напряжение, предназначенный для стационарной прокладки в электрических сетях на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы подобраны для обеспечения высокой надежности, пожарной безопасности и долговечности в условиях интенсивной эксплуатации. Расшифровка маркировки является ключом к пониманию его характеристик: П – изоляция из сшитого (полимеризованного) полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, Б – броня из двух стальных оцинкованных лент, Внг(А) – исполнение по нераспространению горения с категорией А (наивысшая пожаробезопасность при групповой прокладке), LS – Low Smoke, пониженное дымо- и газовыделение, 20 кВ – номинальное напряжение.
Конструкция кабеля ПвБВнг(А)-LS 20 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию. От центра к периферии она включает:
- Токопроводящая жила: Изготавливается из медной проволоки (как правило, круглой), может быть однопроволочной (секторной или круглой) или многопроволочной в зависимости от сечения. Медь обеспечивает высокую электропроводность, механическую прочность и стойкость к повторным изгибам.
- Экран по жиле (полупроводящий экран): Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Его функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений на границе с изоляцией, предотвращая локальные перенапряжения и частичные разряды.
- Изоляция: Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Это ключевой элемент, определяющий класс напряжения. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу повышенные термические и механические свойства. Изоляция сохраняет стабильность при длительной температуре до 90°C и при коротком замыкании до 250°C.
- Экран по изоляции (полупроводящий экран): Аналогичен экрану по жиле. Вместе они создают коаксиальную конструкцию, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции.
- Поясная изоляция: Выполняется из электропроводящей бумаги или полупроводящей ленты. Обеспечивает контакт между экраном по изоляции и металлическим экраном.
- Металлический экран/заземляющий проводник: Выполняется в виде медных проволок, наложенных спирально, или в виде медной ленты, наложенной продольно. Основные функции: защита от электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля, создание пути для тока короткого замыкания и тока утечки.
- Разделительный слой: Изготавливается из полиэтилентерефталатной (ПЭТ) или крепированной бумажной ленты. Предотвращает непосредственный контакт металлического экрана с броней, защищая от электрохимической коррозии.
- Броня: Состоит из двух стальных оцинкованных лент, наложенных с перекрытием. Предназначена для защиты кабеля от механических повреждений (удары, сдавливание, растяжение) и от грызунов.
- Защитный шланг (внутренняя оболочка): Выполняется из поливинилхлоридного пластиката. Защищает броню от коррозии и обеспечивает дополнительную герметизацию.
- Наружная оболочка: Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести с низким дымо- и газовыделением (ПВХнг(А)-LS). Оболочка обеспечивает защиту от влаги, агрессивных сред, ультрафиолета и отвечает за пожаробезопасные характеристики кабеля.
- Внг(А) – нераспространение горения при групповой прокладке по категории А. Это означает, что при испытании пучка кабелей (категория А предполагает наибольший объем горючей нагрузки – 7 л/м на 1 м длины) пламя не распространяется по длине образца. Кабель гаснет после удаления источника огня. Это позволяет прокладывать его в пучках, лотках, коробах без дополнительных противопожарных барьеров.
- LS – Low Smoke (пониженное дымо- и газовыделение). Материалы оболочки и, часто, разделительных слоев подобраны так, чтобы при пожаре выделялось минимальное количество дыма с низкой оптической плотностью. Это сохраняет видимость на путях эвакуации. Кроме того, выделяемые газы обладают пониженной коррозионной активностью и токсичностью.
- Магистральные и распределительные линии в сетях 6-10 кВ, но с запасом по напряжению до 20 кВ.
- Питание мощных потребителей: трансформаторные подстанции, насосные и компрессорные станции, крупные промышленные предприятия.
- Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах, галереях) на территории городов и промышленных зон.
- Прокладка в земле (траншеях) при условии защиты от механических повреждений (при необходимости – в трубах или с использованием сигнальной ленты). Броня из стальных лент обеспечивает защиту от случайных повреждений.
- Прокладка внутри зданий и сооружений, включая помещения с массовым пребыванием людей, благодаря исполнению «нг(А)-LS».
- От АПвБВнг(А)-LS: У аналога токопроводящая жила из алюминия. Алюминий дешевле и легче, но имеет худшую электропроводность, склонность к ползучести контактов и меньшую механическую прочность на изгиб.
- От ПвБШвнг(А)-LS: Вместо брони из стальных лент (Б) используется броня в виде стальных оцинкованных проволок (Ш). Проволочная броня лучше воспринимает растягивающие нагрузки, что актуально для прокладки на вертикальных участках с большим перепадом высот.
- От кабелей с бумажной пропитанной изоляцией (например, СБ): Кабель с XLPE не требует сложных концевых муфт с вертикальной прокладкой (отсутствует стекание пропиточного состава), имеет меньший вес и диаметр, допускает более высокую рабочую температуру жилы.
- Прокладка должна производиться при температуре не ниже -15°C. При более низких температурах кабель требует предварительного прогрева.
- Запрещается превышать минимально допустимый радиус изгиба.
- При прокладке в траншеях необходимо обеспечить «змейку» для компенсации температурных деформаций.
- Соединение и ответвление жил, а также монтаж концевых заделок производятся только с помощью специальных кабельных муфт (соединительных и концевых) на соответствующее напряжение. Для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена используются термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты.
- Металлический экран и броня подлежат обязательному заземлению с двух концов кабельной линии для обеспечения безопасности и нормальной работы релейной защиты.
Основные технические характеристики и условия эксплуатации
Кабель соответствует требованиям ГОСТ 31996-2012 (или ТУ 16.К71-310-2001) и предназначен для работы в специфических условиях.
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 12/20 кВ (24 кВ) |
| Система измерения напряжения | U0 – напряжение между жилой и землей; U – междуфазное напряжение; Um – максимальное рабочее напряжение. |
| Частота | 50 Гц |
| Климатическое исполнение | УХЛ, категории размещения 1-5 по ГОСТ 15150 (для эксплуатации в умеренном и холодном макроклимате, на открытом воздухе, в земле, каналах, тоннелях, помещениях). |
| Диапазон рабочих температур | От -50°C до +50°C |
| Допустимая температура жилы при длительной эксплуатации | +90°C |
| Максимальная температура жилы при коротком замыкании | +250°C (продолжительность не более 5 сек) |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | Не менее 15 наружных диаметров кабеля для одножильных и не менее 12 для многожильных кабелей. |
| Срок службы | Не менее 30 лет |
| Испытательное переменное напряжение промышленной частоты | 30 кВ (для кабелей на U0/U = 12/20 кВ) продолжительностью 10 мин. |
Особенности пожарной безопасности: Внг(А) и LS
Индексы «Внг(А)» и «LS» являются критически важными для прокладки в зданиях, сооружениях и коллекторах с массовым пребыванием людей.
Области применения и способы прокладки
Кабель ПвБВнг(А)-LS 20 кВ применяется для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Основные сферы применения:
Важно: Прокладка в земле (траншеях) требует дополнительных мер: использование подсыпки и защитной обсыпки из песка или мягкого грунта, укладку сигнальной ленты, а на участках с повышенной нагрузкой – защитных плит или кирпича.
Сравнение с аналогами и выбор сечения
ПвБВнг(А)-LS является одним из представителей семейства кабелей среднего напряжения. Его ключевые отличия:
Выбор сечения жилы осуществляется на основе расчета допустимого длительного тока нагрузки с учетом способа прокладки, температуры окружающей среды, количества работающих кабелей в пучке и их взаимного расположения. Данные приведены в ПУЭ 7-го издания, глава 1.3. Для предварительной оценки можно использовать табличные данные.
| Сечение жилы, мм² | Допустимый ток, А |
|---|---|
| 50 | 245 |
| 70 | 300 |
| 95 | 355 |
| 120 | 410 |
| 150 | 465 |
| 185 | 525 |
| 240 | 605 |
Примечание: Данные носят справочный характер. Для точного расчета необходимо использовать методики, учитывающие все конкретные условия прокладки.
Монтаж и требования к соединениям
Монтаж кабеля ПвБВнг(А)-LS 20 кВ требует специальной подготовки и оборудования. Основные правила:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальная разница между кабелями на 10 кВ и 20 кВ?
Основное отличие – толщина и качество изоляции из сшитого полиэтилена. Кабель на 20 кВ имеет большую толщину изоляционного слоя и более строгие требования к чистоте материала и технологии экструзии для обеспечения электрической прочности при более высоком рабочем напряжении. Кабель на 20 кВ можно использовать в сетях 10 кВ с повышенным запасом надежности, но не наоборот.
Можно ли прокладывать ПвБВнг(А)-LS 20 кВ в одном лотке с кабелями низкого напряжения?
Да, такая прокладка допускается нормами ПУЭ. Однако при этом должны соблюдаться требования к нераспространению горения для всей группы кабелей (все кабели в пучке должны иметь исполнение «нг»). Также рекомендуется разделять кабели разных напряжений перегородками или размещать их на разных полках лотка для удобства монтажа и обслуживания.
Как правильно трактовать маркировку «LS»? Это то же самое, что «HF» или «FR»?
Нет, это разные показатели. LS (Low Smoke) – пониженное дымообразование. HF (Halogen Free) – безгалогенный, материал оболочки не содержит хлора, фтора и др., при горении выделяет нетоксичный дым, но сам материал может быть менее стойким к огню. FR (Fire Resistance) – огнестойкость, способность кабеля выполнять функции в условиях пожара в течение заданного времени (например, 60 или 120 минут). Кабель ПвБВнг(А)-LS не является безгалогенным (оболочка из ПВХ содержит хлор) и, как правило, не является огнестойким, если это не указано дополнительно (например, ПвБВнг(А)-FRLS).
Требуется ли для данного кабеля дополнительная защита при прокладке в земле (труба, плита)?
Броня из стальных лент обеспечивает защиту от случайных механических воздействий. Однако в местах с повышенной внешней нагрузкой (под дорогами, в местах возможных земляных работ) рекомендуется дополнительная защита в виде асбестоцементных, пластиковых или стальных труб, либо укладка защитных бетонных плит поверх кабеля. Это требование регламентируется проектом и местными нормативами.
Какой срок гарантии производителя на данный кабель и от чего он зависит?
Стандартный гарантийный срок на кабели среднего напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена составляет 5 лет с момента ввода в эксплуатацию, но не более 5.5 лет с даты изготовления. Фактический срок службы превышает 30 лет и зависит от соблюдения условий эксплуатации (недопущение перегрузок, правильный монтаж муфт, отсутствие постоянных механических воздействий, коррозии брони).
Обязательно ли проводить высоковольтные испытания после монтажа линии?
Да, это обязательная процедура, регламентированная ПТЭЭП и ПУЭ. Вновь проложенная кабельная линия 20 кВ перед включением под напряжение подвергается испытанию переменным напряжением 30 кВ промышленной частоты в течение 10 минут. Это позволяет выявить возможные повреждения изоляции, допущенные при транспортировке или монтаже.