Кабель ПвКаП 20 кВ
Кабель ПвКаП 20 кВ: полное техническое описание и область применения
Кабель ПвКаП 20 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Аббревиатура расшифровывается следующим образом: П – изоляция из силанольносшитого полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, Ка – кабельная алюминиевая жила, П – плоская конструкция (или наличие экрана из медных проволок, в зависимости от стандарта; в современной трактовке чаще – наличие экрана из медных проволок поверх изоляции). Данный тип кабеля является одним из наиболее распространенных в сетях среднего класса напряжения 10-20 кВ благодаря оптимальному соотношению эксплуатационных характеристик, надежности и стоимости.
Конструкция кабеля ПвКаП 20 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Основные элементы конструкции, начиная от центра:
- Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия (марка АВЕ или аналогичная), круглой или секторной (сегментной) формы. Секторная форма позволяет уменьшить общий диаметр кабеля и снизить расход материалов. Жила может быть однопроволочной (одножильной) для сечений до 240 мм² включительно и многопроволочной для всех сечений, согласно ГОСТ 22483.
- Экран на жиле (полупроводящей экран). Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или в виде полупроводящей ленты. Его назначение – выравнивание электрического поля и предотвращение локальных концентраций напряженности на микронеровностях жилы, что защищает основную изоляцию от пробоя.
- Основная изоляция. Выполняется из силанольносшитого полиэтилена (Пв). Толщина изоляции строго нормирована стандартами (например, ГОСТ 15150). Для напряжения 20 кВ типичная толщина составляет 5,5 – 6,0 мм. Материал обладает высокой электрической прочностью, стойкостью к тепловому старению и отличными диэлектрическими характеристиками.
- Экран на изоляции (полупроводящей экран). Наносится поверх основной изоляции. Аналогичен экрану на жиле. Вместе они образуют коаксиальную систему, ограничивающую электрическое поле внутри кабеля и обеспечивающую его радиальную симметрию.
- Поясная изоляция. Выполняется в виде обмотки из полупроводящих или электроизоляционных лент. Служит для защиты экрана на изоляции и выравнивания поверхности под металлический экран.
- Металлический экран (заземляющий). Выполняется в виде оплетки из медных проволок (обозначение «П» в маркировке) или, реже, в виде медной ленты. Его основная функция – защита от электромагнитных помех, обеспечение пути для тока короткого замыкания и безопасность персонала. В трехжильных кабелях может быть общим для всех жил.
- Оболочка. Выполняется из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ), обозначается буквой «в». Защищает металлический экран от механических повреждений, влаги и агрессивных сред. Имеет характерную черный цвет. Для кабелей, предназначенных для прокладки в земле, поверх оболочки может накладываться броня из стальных оцинкованных лент (тогда марка меняется на ПвКаПб).
- Приведены ориентировочные значения. Точный расчет Iдл зависит от условий прокладки: температуры грунта, удельного теплового сопротивления, количества работающих кабелей в траншее и т.д.
- Питающие линии от распределительных подстанций 35/10(6) кВ к городским и промышленным распределительным пунктам (РП) и трансформаторным подстанциям (ТП).
- Межподстанционные связи.
- Питание мощных промышленных потребителей (насосные станции, заводские цеха).
- Устройство вводов в здания и сооружения.
- В земле (траншеях). Наиболее распространенный способ. Требует использования кабеля в бронепокрове (ПвКаПб) или укладки в защитных трубах/блоках для предотвращения механических повреждений. Глубина прокладки – не менее 0,7 м от планировочной отметки.
- В кабельных каналах, туннелях, коллекторах. Позволяет компактно разместить большое количество линий, обеспечивает удобный доступ для осмотра и ремонта. При групповой прокладке необходимо учитывать коэффициент снижения токовой нагрузки.
- По эстакадам и галереям. Применяется на территории промышленных предприятий.
- В производственных помещениях. На стенах, конструкциях, в лотках и коробах. Обязательно наличие несгораемой оболочки (ПВХ).
- Высокая надежность и долговечность. Отсутствие миграции пропитки и риска образования пустот в изоляции.
- Большая допустимая температура жилы. +90°C в длительном режиме против +70°C для кабелей с бумажной изоляцией, что позволяет пропускать больший ток по тому же сечению.
- Меньший вес и наружный диаметр при аналогичных параметрах, что упрощает транспортировку и монтаж.
- Простота монтажа и обслуживания. Не требуется сложная система подпитки маслом, монтаж муфт и концевых заделок менее трудоемок.
- Высокая стойкость к коротким замыканиям.
- Возможность прокладки на вертикальных и наклонных трассах без ограничения по перепаду высот.
- Чувствительность к точечным механическим повреждениям изоляции (например, при ударе острым предметом), что может привести к развитию «древесного» пробоя.
- Более высокая стоимость по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией на низкие напряжения.
- Требовательность к качеству монтажа муфт. Необходима абсолютная чистота, обезжиривание и соблюдение геометрии при установке концентрических слоев.
- Разделка конца кабеля. Послойное снятие оболочки, экранов и изоляции с точным соблюдением длин, указанных в инструкции к муфте.
- Подготовка поверхностей. Тщательная зачистка, шлифовка и обезжиривание изоляции и экрана.
- Установка соединительной или концевой муфты. Для соединения отрезков кабеля используются соединительные муфты, для подключения к оборудованию – концевые муфты (наружной или внутренней установки). Применяются как термоусаживаемые, так и холодноусаживаемые комплекты. Критически важно обеспечить плавный переход экранированных зон и герметизацию.
- Заземление металлических экранов. Экран кабеля с двух сторон должен быть надежно заземлен для безопасности и обеспечения пути тока при КЗ. В трехжильных кабелях экраны часто соединяются и заземляются на обоих концах. В одножильных кабелях для предотвращения потерь на вихревые токи применяют перекрестное соединение экранов (при длине линии более нескольких сотен метров).
- По допустимому длительному току нагрузки (Iдл). Расчетный ток линии должен быть меньше Iдл с учетом всех поправочных коэффициентов (на групповую прокладку, температуру грунта и т.д.).
- По потере напряжения. Потеря напряжения от начала линии до конца не должна превышать значений, установленных ПУЭ (обычно 5-6% для линий 20 кВ).
- Соблюдения условий прокладки и допустимых токовых нагрузок.
- Качества монтажа соединительных и концевых муфт (более 80% отказов происходят на муфтах).
- Отсутствия механических повреждений при монтаже и эксплуатации.
- Корректности работы релейной защиты, отключающей поврежденный участок в течение времени, не приводящего к необратимому термическому разрушению изоляции.
- Использование бронированного кабеля (ПвКаПб), стальные ленты являются надежной защитой.
- Укладка кабеля в трубы (пластиковые, асбестоцементные).
- Применение специальных защитных лент или обсыпка траншеи слоем мелкого щебня.
Основные технические характеристики и параметры
Кабель ПвКаП 20 кВ должен соответствовать требованиям межгосударственного стандарта ГОСТ 15150 или техническим условиям предприятия-изготовителя, не уступающим ему. Ключевые параметры представлены в таблицах ниже.
Таблица 1. Номинальные сечения токопроводящих жил и электрические параметры
| Номинальное сечение жилы, мм² | Максимальное сопротивление жилы при 20°C, Ом/км | Допустимый длительный ток нагрузки (Iдл) при прокладке в земле*, А | Допустимый ток короткого замыкания (Iкз) за 1 сек, кА |
|---|---|---|---|
| 50 | 0.641 | 190 | 5.3 |
| 70 | 0.443 | 235 | 7.4 |
| 95 | 0.320 | 285 | 10.0 |
| 120 | 0.253 | 325 | 12.6 |
| 150 | 0.206 | 370 | 15.8 |
| 185 | 0.167 | 415 | 19.5 |
| 240 | 0.125 | 480 | 25.3 |
Таблица 2. Механические и климатические характеристики
| Параметр | Значение или характеристика |
|---|---|
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | Не менее 15 наружных диаметров кабеля для одножильных кабелей и не менее 10 диаметров для многожильных. |
| Диапазон рабочих температур | От -50°C до +50°C (для монтажа без предварительного подогрева до -15°C). |
| Максимальная допустимая температура жилы при КЗ | +250°C (кратковременно, не более 4 сек). |
| Допустимая температура жилы в длительном режиме | +90°C. |
| Стойкость к воздействию влаги | Допускается прокладка в земле, траншеях, воде (при условии герметичности концевых заделок). |
| Срок службы | Не менее 30 лет. |
Область применения и способы прокладки
Кабель ПвКаП 20 кВ предназначен для эксплуатации в электрических сетях с изолированной или эффективно заземленной нейтралью. Основные сферы применения:
Способы прокладки:
Прокладка по воздуху на опорах (воздушные линии) для данного типа кабеля не является типичной, для этих целей существуют специальные самонесущие кабели (например, СИП).
Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами (кабелями с бумажной изоляцией)
Кабель ПвКаП 20 кВ пришел на смену традиционным кабелям с бумажно-масляной изоляцией (например, АСБл). Его ключевые преимущества:
Недостатки и особенности:
Особенности монтажа и соединения
Монтаж кабеля ПвКаП требует специальной подготовки персонала и использования инструмента для разделки и монтажа муфт. Основные этапы:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальное отличие кабеля ПвКаП от ПвКаВ?
Буква «П» в конце маркировки ПвКаП традиционно указывает на наличие экрана в виде оплетки из медных проволок. Буква «В» в маркировке ПвКаВ указывает на экран в виде медной ленты, наложенной продольно или по спирали. Кабель с проволочным экраном (П) имеет лучшее сопротивление токам короткого замыкания и более гибок. Кабель с ленточным экраном (В) несколько дешевле и имеет меньший наружный диаметр.
Можно ли прокладывать кабель ПвКаП 20 кВ в земле без брони?
Да, можно, но только при условии отсутствия риска механических повреждений (например, в пластиковых или асбестоцементных трубах, в блоках) или на участках, где такая вероятность исключена (под асфальтом на большой глубине). В большинстве случаев для прямой прокладки в земле рекомендуется использовать модификацию с броней – ПвКаПб (с бронепокровом из стальных оцинкованных лент).
Как правильно выбрать сечение жилы кабеля ПвКаП 20 кВ?
Выбор сечения производится по двум основным критериям:
Дополнительно выполняется проверка на термическую стойкость при коротком замыкании.
Что означает маркировка «Пв» в изоляции и чем она лучше «Пэ»?
«Пв» – изоляция из силанольносшитого полиэтилена, сшивка молекул полиэтилена происходит с помощью силанов (химических соединений кремния) в присутствии катализатора и влаги. «Пэ» – изоляция из сшитого полиэтилена, где сшивка производится пероксидным способом. Оба материала имеют высокие характеристики. Силанольная технология считается более современной и позволяет изготавливать кабели большей длины за счет отсутствия необходимости в дорогостоящей линии вулканизации. По электрическим и эксплуатационным свойствам они практически идентичны и соответствуют одному классу.
Какой срок службы у кабеля ПвКаП 20 кВ и от чего он зависит?
Заявленный производителями срок службы составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации зависит от:
Требуется ли для кабеля ПвКаП 20 кВ дополнительная защита от грызунов?
Поливинилхлоридная оболочка (ПВХ) не является стойкой к прогрызанию грызунами. При прокладке в земле в регионах с высокой активностью грызунов рекомендуется: