Кабель ПвКаП 3-х жильный 30 кВ: полное техническое описание и область применения
Кабель ПвКаП 3х30 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) на напряжение 30 кВ, с тремя токопроводящими жилами, алюминиевыми проводниками, с алюминиевой экранирующей оболочкой и полимерной внешней оболочкой. Данный тип кабеля является современной и высоконадежной альтернативой кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией (типа АСБ) и широко применяется для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках.
Расшифровка маркировки ПвКаП
- П – изоляция из сшитого полиэтилена (полиэтилена, подвергнутого процессу поперечной сшивки молекул для повышения термостойкости и механической прочности).
- в – поливинилхлоридная (ПВХ) оболочка.
- Ка – материал жилы – алюминий.
- П – наличие экрана в виде алюминиевой фольги (ламинированной) или алюмополимерной ленты, поверх которого может накладываться медная луженая проволока (в зависимости от конструкции).
- Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия (марок А5, А5Е, А6, А7Е по ГОСТ 22483). Жила может быть однопроволочной (секторной или круглой) для сечений до 240 мм² включительно или многопроволочной (круглой) для больших сечений. Для кабеля на 30 кВ жилы, как правило, секторной формы для компактности.
- Экран по жиле (полупроводящий экран). Наносится поверх жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Выравнивает электрическое поле вокруг жилы, предотвращая локальные перенапряжения в изоляции.
- Изоляция. Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) номинальной толщиной, строго соответствующей классу напряжения. Для 30 кВ (U0/U = 18/30 кВ) толщина изоляции составляет не менее 10.0 мм (типовое значение). Материал обладает высокой электрической прочностью, термостойкостью (допустимая длительная температура жилы +90°C) и стойкостью к тепловым деформациям.
- Экран по изоляции (полупроводящий). Аналогичный слой, наносимый поверх изоляции. Вместе с экраном по жиле создает цилиндрический конденсатор, обеспечивая радиальное распределение электрического поля.
- Поясная изоляция. Выполняется в виде обмотки из полупроводящих или медных лент, либо экструдированного полупроводящего слоя. Объединяет три экранированные изолированные жилы в общий пакет.
- Экранирующая оболочка (экранирующий слой). Ключевой элемент для кабелей на напряжение 6 кВ и выше. Представляет собой алюминиевую гофрированную ленту (или гладкую), наложенную продольно с перекрытием и герметично сваренную. Выполняет функции:
- Защитного экрана для замыкания емкостных токов на землю.
- Нулевой жилы в сетях с изолированной нейтралью или компенсированных сетях.
- Барьера от влаги и механического повреждения.
- Внешняя защитная оболочка. Выполняется из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ) пониженной горючести. Цвет оболочки, как правило, черный. Защищает экран от коррозии и механических воздействий. Маркируется через равные промежутки с указанием марки кабеля, сечения, напряжения, года выпуска и завода-изготовителя.
- Точные значения токовых нагрузок зависят от условий прокладки (температура грунта, удельное тепловое сопротивление, количество кабелей в траншее, расстояние между ними) и должны определяться по ПУЭ 7-го издания, глава 1.3.
- Питающие и распределительные линии в городских и промышленных электрических сетях класса напряжения 10 и 20 кВ (работа в режиме U0/U = 6/10, 8.7/15, 12/20 кВ).
- Кабельные вставки в воздушных линиях электропередачи 10-20 кВ.
- Питание мощных электроприемников (насосных станций, вентиляторных установок, трансформаторов) на промышленных предприятиях.
- Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах), в производственных помещениях, а также в земле (траншеях) при условии отсутствия растягивающих усилий.
- Высокая надежность и долговечность: Изоляция из СПЭ не подвержена старению из-за миграции пропитки, устойчива к термическим и электродинамическим нагрузкам.
- Высокая пропускная способность: Допустимая температура жилы +90°C против +70°C для кабелей с бумажной изоляцией, что позволяет пропускать большие токи при том же сечении.
- Упрощенный монтаж и эксплуатация: Отсутствие ограничений по перепаду высот при трассе прокладки. Не требует сложных систем маслоподпитки и контроля изоляции.
- Меньший вес и габариты: По сравнению с кабелями АСБ аналогичного напряжения и сечения, что облегчает транспортировку и прокладку.
- Высокая стойкость к коротким замыканиям.
- Влагостойкость: Герметичная алюминиевая оболочка надежно защищает изоляцию от влаги.
- Чувствительность к точечным механическим воздействиям: При повреждении внешней оболочки и алюминиевого экрана возможно проникновение влаги с последующим развитием водных древов, приводящих к пробою.
- Требовательность к качеству монтажа: Необходима тщательная заделка концов с использованием специализированных термоусаживаемых или холодноусаживаемых муфт для восстановления экранов и изоляции.
- Относительно высокая стоимость по сравнению с кабелями АВВГ и АПвВГ на то же напряжение, но меньшая, чем у медных аналогов (ПвКП).
- Ограниченная стойкость к ультрафиолету: ПВХ оболочка требует защиты при открытой прокладке на солнце.
- Прокладка: Допускается прокладка в земле (траншее) с защитой песчаной подсыпкой и кирпичом или сигнальной лентой. В кабельных сооружениях – на лотках, в коробах, на кронштейнах. Радиус изгиба не должен быть менее 15 Dнар.
- Соединение и ответвление: Выполняются только с помощью кабельных муфт – соединительных, стопорных или ответвительных. Для кабелей с алюминиевым экраном используются муфты, обеспечивающие электрический контакт с экраном (путем обжатия или пайки) и его герметизацию.
- Концевая заделка: Обязательно применение концевых муфт (КНТп, ПСТк) или термоусаживаемых перчаток, которые восстанавливают электрическое поле, обеспечивают вывод экрана на землю и защиту от атмосферных воздействий.
- Заземление: Алюминиевый экран (и броня, если есть) на обоих концах кабеля должны быть надежно заземлены для безопасности и нормальной работы релейной защиты.
Таким образом, полное наименование: Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена, с алюминиевой жилой, в поливинилхлоридной оболочке, с экраном из алюмополимерной ленты.
Конструкция кабеля ПвКаП 3х30 кВ
Конструкция кабеля является многослойной и строго регламентирована ГОСТ 31565-2012 (Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 1, 3 и 6 кВ. Общие технические условия) и ТУ 16.К71-335-2004 (и их актуальными редакциями). Кабель состоит из следующих элементов, начиная от центра:
Основные технические характеристики
Параметры кабеля ПвКаП 3х30 кВ определяются стандартами и техническими условиями.
Таблица 1. Номинальные сечения жил и электрические параметры
| Номинальное сечение жилы, мм² | Максимальный внешний диаметр кабеля, мм (ориентировочно) | Масса 1 км кабеля, кг (ориентировочно) | Допустимый длительный ток нагрузки в земле (траншее), А* | Сопротивление жилы постоянному току при 20°C, Ом/км, не более |
|---|---|---|---|---|
| 3×50 | 65-70 | 3500-4000 | 175-190 | 0.641 |
| 3×70 | 70-75 | 4200-4800 | 210-230 | 0.443 |
| 3×95 | 75-80 | 5000-5700 | 255-275 | 0.320 |
| 3×120 | 80-85 | 5800-6600 | 290-315 | 0.253 |
| 3×150 | 85-90 | 6800-7700 | 335-360 | 0.206 |
| 3×185 | 90-95 | 7900-8900 | 380-410 | 0.167 |
| 3×240 | 95-105 | 9500-10800 | 440-475 | 0.125 |
Таблица 2. Эксплуатационные характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 18/30 (36) кВ |
| Частота переменного тока | 50 Гц |
| Максимальная допустимая температура жилы при длительной эксплуатации | +90°C |
| Максимальная температура жилы при коротком замыкании (длительность до 4 сек) | +250°C |
| Максимальная температура жилы при перегрузке | +130°C |
| Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева | -15°C |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15 наружных диаметров кабеля |
| Строительная длина | Не менее 250 м (может быть оговорена с заказчиком) |
| Срок службы | Не менее 30 лет |
Область применения и условия эксплуатации
Кабель ПвКаП 3х30 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение до 30 кВ частотой 50 Гц. Основные сферы применения:
Важное ограничение: Кабель не предназначен для прокладки в блоках, заполненных жидкостью, а также в землях с высокой коррозионной активностью к алюминию (без дополнительной защиты). Не рекомендуется для использования на подвижных механизмах.
Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами
Преимущества кабеля ПвКаП 3х30 кВ:
Недостатки и особенности:
Особенности монтажа и соединения
Монтаж кабеля ПвКаП 3х30 кВ должен производиться в соответствии с СО 153-34.20.537-2003 «Инструкция по монтажу силовых кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение до 30 кВ» и проектной документацией.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальная разница между кабелями ПвКаП и АПвПу?
Основное отличие – в материале и конструкции экранирующей оболочки. У ПвКаП это алюминиевая (Al) оболочка (гофрированная лента). У АПвПу – экран из медных (Cu) проволок, наложенных поверх поясной изоляции. Кабель с медными проволоками (АПвПу) часто предпочтительнее для сетей с эффективно заземленной нейтралью, где требуются большие токи однофазного КЗ для срабатывания защиты. Алюминиевый экран (ПвКаП) лучше защищает от влаги и часто дешевле.
Можно ли прокладывать кабель ПвКаП 3х30 кВ в воздухе (по фасадам, эстакадам)?
Да, можно. Однако при открытой прокладке в районах с интенсивной солнечной радиацией рекомендуется защита от прямых УФ-лучей (например, прокладка в гофротрубе, лотках с крышками). Также необходимо обеспечить стойкость к ветровым и гололедным нагрузкам с помощью соответствующего крепежа.
Как правильно выбрать сечение жил кабеля ПвКаП 3х30 кВ?
Выбор сечения производится по двум основным критериям, указанным в ПУЭ гл. 1.3:
1. По длительно допустимому току нагрузки (с учетом условий прокладки и поправочных коэффициентов).
2. По потере напряжения (для удаленных потребителей).
3. По току короткого замыкания (проверка на термическую стойкость).
Для предварительного расчета можно использовать таблицы допустимых токовых нагрузок из ПУЭ или данные производителя кабеля.
Требуется ли для кабеля ПвКаП система контроля изоляции?
Для кабельных линий 6-35 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью, согласно ПУЭ и ПТЭЭП, обязательно применение устройств контроля изоляции (УКИ) для сигнализации об однофазных замыканиях на землю (ОЗЗ). Кабель ПвКаП не является исключением. УКИ подключается к заземляющему устройству или к трансформаторам тока, установленным на кабеле.
Что означает маркировка «ож» в дополнение к ПвКаП?
Маркировка «ож» (например, ПвКаП-ож) указывает на то, что токопроводящая жила кабеля является однопроволочной (одножильной). Это характерно для сечений до 240-300 мм². Для больших сечений жилы выполняются многопроволочными, и маркировка «ож» не ставится.
Какой аналог кабеля ПвКаП с медной жилой?
Прямым аналогом с медной жилой является кабель ПвКП (расшифровка: П – сшитый полиэтилен, в – ПВХ оболочка, К – медная жила, П – экран). Все остальные элементы конструкции (экраны, оболочка) идентичны. Медный кабель имеет меньший диаметр жилы при том же сечении, более высокую стойкость к коррозии и электропроводность, но существенно дороже.
Заключение
Кабель ПвКаП 3х30 кВ представляет собой современное, технологичное и надежное решение для строительства и модернизации распределительных сетей среднего класса напряжения. Его ключевые преимущества – высокая пропускная способность, отсутствие ограничений по трассе прокладки и долгий срок службы – делают его предпочтительным выбором для ответственных объектов. Успешная эксплуатация кабеля напрямую зависит от правильного выбора сечения, соблюдения норм монтажа и качественного выполнения кабельных присоединений с помощью сертифицированной арматуры. При проектировании систем электроснабжения на напряжение 10-20 кВ кабель ПвКаП следует рассматривать как один из основных вариантов для прокладки в земле и кабельных сооружениях.