Кабель ПвБВнг(А)-LS 3-х жильный 20 кВ

Кабель силовой ПвБВнг(А)-LS 3-х жильный на напряжение 20 кВ: полный технический анализ

Кабель силовой марки ПвБВнг(А)-LS на напряжение 20 кВ представляет собой современную кабельную продукцию, предназначенную для стационарной прокладки в электрических сетях среднего напряжения. Его конструкция и материалы подобраны для обеспечения высокой надежности, безопасности при возгорании и долговечности в условиях интенсивной эксплуатации. Расшифровка маркировки является ключом к пониманию его свойств: П – изоляция из сшитого полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, Б – броня из двух стальных оцинкованных лент, Внг(А) – исполнение, не распространяющее горение при групповой прокладке по категории А (наивысшая пожарная безопасность), LS (Low Smoke) – пониженное дымо- и газовыделение, 3-х жильный – три токопроводящие жилы, 20 кВ – номинальное напряжение между фазами.

Конструкция кабеля ПвБВнг(А)-LS 20 кВ

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

• Токопроводящая жила. Изготавливается из медной проволоки (класс 1 или 2 по ГОСТ 22483). Жила может быть секторной или круглой формы. Секторная форма позволяет оптимизировать использование пространства внутри кабеля, уменьшая его общий диаметр и вес, что важно для кабелей большого сечения.
• Экран на жиле (полупроводящая экструдированная оболочка). Наносится поверх токопроводящей жилы методом экструзии. Выполнен из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его основная функция – выравнивание электрического поля и предотвращение возникновения частичных разрядов (коронного разряда) на микронеровностях поверхности жилы, что критически важно для среднего напряжения.
• Изоляция. Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Это ключевой элемент, определяющий высокое номинальное напряжение (20 кВ). Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу исключительные свойства: высокую температурную стойкость (допустимая температура длительной работы +90°C, перегрузки +130°C, короткого замыкания +250°C), механическую прочность, стойкость к трекингу и влаге.
• Экран на изоляции (полупроводящая оболочка). Также выполнен из полупроводящего сшитого полиэтилена. Вместе с экраном на жиле создает коаксиальную структуру, равномерно распределяющую электрическое поле вокруг изолированной жилы и ограничивающую его строго внутри этого слоя.
• Поясная изоляция. Выполняется в виде обмотки из медных или медных луженых проволок, либо в виде медной ленты, наложенной по спирали. Объединяет экраны трех фазных жил в единую систему, являясь нулевым (земляным) экраном. Предназначена для пропускания токов утечки и токов короткого замыкания, а также для защиты от внешних электромагнитных помех.
• Разделительный слой. Как правило, представляет собой поясную обмотку из полимерной пленки или крепированной бумаги. Защищает поясную изоляцию от повреждения элементами брони.
• Броня. Выполнена из двух стальных оцинкованных лент, наложенных с перекрытием. Обеспечивает механическую защиту кабеля от растягивающих усилий, ударов, грызунов. Ленты оцинкованы для защиты от коррозии.
• Наружная оболочка. Изготовлена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности (ПВХнг-LS). Оболочка обеспечивает защиту от агрессивных сред, влаги, механических воздействий, а также выполняет ключевую функцию в обеспечении пожарной безопасности: не распространяет горение при групповой прокладке и выделяет пониженное количество дыма и галогенов (газов) при пожаре.

Область применения и условия эксплуатации

Кабель ПвБВнг(А)-LS 20 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Основные сферы применения:

• Магистральные и распределительные линии в городских кабельных сетях.
• Питание мощных промышленных предприятий, цехов, насосных и компрессорных станций.
• Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах, каналах).
• Прокладка в земле (траншеях) при условии отсутствия растягивающих нагрузок и при условии защиты от коррозии (броня должна быть коррозионно-устойчивой).
• Прокладка в помещениях, в том числе с массовым пребыванием людей, на транспортных объектах (метро, вокзалы, аэропорты), в многофункциональных комплексах, где предъявляются высокие требования к пожарной безопасности.

Условия эксплуатации:

• Рабочая температура жилы: от -50°C до +90°C (длительно), до +130°C в режиме перегрузки.
• Монтаж кабеля без предварительного подогрева допускается при температуре не ниже -15°C.
• Допустимая температура при коротком замыкании (не более 5 сек): +250°C.
• Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля для одножильных кабелей и 10 наружных диаметров для многожильных.
• Кабель рассчитан на работу в средах с любой степенью влажности, включая 100%.

Технические характеристики и таблица сечений

Основные электрические и механические параметры кабеля регламентируются ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 6, 10, 20 и 35 кВ».

Электрические характеристики:

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 12/20 кВ (24 кВ). Где U₀ – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное напряжение, U_m – максимальное рабочее напряжение.
• Испытательное переменное напряжение промышленной частоты 50 Гц (в течение 10 мин.): 30 кВ.
• Сопротивление изоляции при +20°C: не менее 1000 МОм·км.
• Индуктивное сопротивление: ~0.1 Ом/км (зависит от сечения и конструкции).
• Емкость: ~0.3-0.5 мкФ/км (зависит от сечения).

Таблица 1. Примерный перечень сечений и массо-габаритные показатели (3-жильный кабель 20 кВ)

Номинальное сечение жилы, мм²	Примерный наружный диаметр, мм	Примерная масса 1 км кабеля, кг	Максимально допустимый длительный ток нагрузки (в земле), А	Максимально допустимый длительный ток нагрузки (в воздухе), А
3×50	55-60	4500-5000	200-220	180-200
3×70	60-65	5500-6000	245-265	220-240
3×95	65-70	6500-7200	295-320	265-290
3×120	70-75	7500-8300	340-365	305-330
3×150	75-82	9000-10000	390-420	350-380
3×185	82-88	10500-11500	445-475	400-430
3×240	90-97	13000-14000	515-550	465-500

• Значения приведены ориентировочно. Точные значения определяются по ПУЭ 7-го издания, нормативным документам и зависят от конкретных условий прокладки (температура грунта/воздуха, глубина заложения, количество кабелей в траншее и т.д.).

Особенности пожарной безопасности: Внг(А) и LS

Индексы Внг(А) и LS являются критически важными для современных проектов, особенно при групповой прокладке и в общественных зданиях.

• Внг(А) – означает, что кабель не распространяет горение при групповой прокладке по категории А. Категория А предполагает наиболее жесткие условия испытаний: горение вертикального пучка кабелей длиной 3.5 м поддерживается мощной газовой горелкой с температурой пламени не менее 815°C. После прекращения воздействия пламени горение на пучке должно самостоятельно затухнуть, а повреждение кабелей не должно распространяться выше отметки 2.5 м от нижнего среза горелки. Это высший уровень стойкости к распространению горения.
• LS (Low Smoke) – пониженное дымо- и газовыделение. Материалы оболочки и, как правило, разделительных слоев кабеля модифицированы для минимизации выделения дыма и коррозионно-активных газов (галогенов) при пожаре. Это обеспечивает лучшую видимость при эвакуации, снижает отравляющее воздействие на людей и оборудование.

Сравнение с аналогами и выбор кабеля

Кабель ПвБВнг(А)-LS имеет ряд аналогов, выбор между которыми зависит от условий прокладки и требований проекта.

Таблица 2. Сравнение с другими кабелями на 20 кВ

Марка кабеля	Ключевые отличия	Основная область применения
ПвБВнг(А)-LS	Броня из стальных лент, оболочка ПВХнг-LS. Универсальный, механически защищенный, пожаробезопасный.	Групповая прокладка в кабельных сооружениях, тоннелях, в земле (без растяжения).
ПвПБнг(А)-LS	Броня из плоских стальных оцинкованных проволок. Высокая стойкость к растяжению.	Участки с возможными растягивающими нагрузками, вертикальные трассы.
АПвБВнг(А)-LS	Алюминиевая токопроводящая жила. Меньшая стоимость и масса, но большее сечение при том же токе.	Проекты с жестким бюджетом, где нет ограничений по диаметру.
ПвВнг(А)-LS	Без брони. Только оболочка.	Прокладка в защищенных кабельных сооружениях (лотки, тоннели), где исключены механические повреждения.
ПвБШвнг(А)-LS	Защитный шланг из ПВХ поверх брони. Повышенная защита брони от коррозии.	Агрессивные среды, высокая влажность, химически активные грунты.

Монтаж и соединение

Монтаж кабеля ПвБВнг(А)-LS 20 кВ требует высокой квалификации персонала. Особое внимание уделяется:

• Радиусу изгиба: Несоблюдение минимального радиуса изгиба (10-15 D_нар) может привести к повреждению изоляции и экранов, образованию воронок на границе изоляции и полупроводящего слоя, что в дальнейшем вызовет пробой.
• Раскладке жил: При монтаже муфт необходимо обеспечить симметричную раскладку жил для равномерного распределения электрического поля.
• Заделке концов: До подключения концы кабеля должны быть защищены от влаги герметичными концевыми заглушками.
• Соединению и оконцеванию: Для соединения используются специальные соединительные муфты, для оконцевания – кабельные концевые муфты (наружной или внутренней установки) или термоусаживаемые перчатки. Все работы по заземлению экранов и монтажу муфт выполняются строго по инструкциям производителей муфт.
• Заземлению: Броня, экраны жил и поясная изоляция подлежат надежному заземлению с двух сторон кабельной линии. Это требование безопасности и правильной работы релейной защиты.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями на 10 кВ и 20 кВ?

Основное отличие – толщина основного слоя изоляции из сшитого полиэтилена. Для 10 кВ (U₀/U = 6/10 кВ) минимальная толщина изоляции составляет около 3.4 мм для жил сечением до 500 мм². Для 20 кВ (U₀/U = 12/20 кВ) минимальная толщина изоляции составляет уже около 5.5 мм для тех же сечений. Также более высокие требования предъявляются к контролю качества экранов и испытательному напряжению (30 кВ против 25 кВ для 10 кВ).

Можно ли прокладывать кабель ПвБВнг(А)-LS в земле (траншее)?

Да, можно. Броня из стальных лент обеспечивает механическую защиту от случайных повреждений и грызунов. Однако, при прокладке в земле необходимо: обеспечить песчаную подушку и засыпку, исключить наличие в траншее камней и строительного мусора, при высокой коррозионной активности грунта или наличии блуждающих токов рассмотреть вариант кабеля с защитным шлангом (ПвБШвнг(А)-LS) или дополнительной внешней защитой (например, в трубах).

Что означает индекс (А) в маркировке Внг(А)?

Индекс (А) указывает на категорию испытания по нераспространению горения. Категория А – наиболее строгая. Она предполагает испытание пучка кабелей суммарной мощностью горючей массы 7 л/м на метр длины. Кабель, соответствующий категории А, можно применять в любых условиях групповой прокладки, включая здания высотой более 17 этажей, метрополитены, атомные станции (вне гермооболочки) и т.д., где это требуется нормами.

Обязательно ли заземлять броню и экраны с двух сторон?

Да, это обязательное требование ПУЭ (Глава 1.7, 3.1). Заземление металлических элементов кабеля (броня, экраны) с обоих концов выполняется для безопасности персонала (снятие напряжения прикосновения), для обеспечения срабатывания релейной защиты при повреждении изоляции (прохождение тока КЗ на землю) и для уравнивания потенциалов. В редких случаях, по специальным схемам, допускается одностороннее заземление экранов для уменьшения потерь, но это требует детального расчета и обоснования.

Какой срок службы у данного кабеля?

Номинальный срок службы кабеля ПвБВнг(А)-LS 20 кВ, установленный ГОСТ 31996-2012, составляет не менее 30 лет. Фактический срок службы при соблюдении условий эксплуатации, монтажа и отсутствия перегрузок может превышать 40-50 лет. Критическими факторами, сокращающими срок службы, являются: длительные перегрузки по току, работа при температурах, близких к максимальным, повреждение оболочки и брони с последующим проникновением влаги в изоляцию, вибрационные нагрузки.

Чем отличается медный экран (поясная изоляция) в виде проволок от экрана в виде ленты?

Экран в виде переплетенных медных проволок (часто с дополнительной медной лентой) обладает большей гибкостью и стойкостью к многократным изгибам. Экран в виде медной ленты, наложенной продольно или по спирали, обеспечивает лучшее сопротивление при коротком замыкании (большее сечение) и более надежную защиту от внешних электромагнитных полей. Выбор типа экрана зависит от ТУ завода-изготовителя и требований заказчика к току короткого замыкания.