Кабель ПвКаВ 20 кВ
Кабель ПвКаВ 20 кВ: полное техническое описание, конструкция и область применения
Кабель ПвКаВ 20 кВ – это силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), с алюминиевыми жилами и алюминиевой же оболочкой, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Аббревиатура расшифровывается следующим образом: П – изоляция из полиэтилена, в – вулканизированного (сшитого), Ка – кабельная алюминиевая оболочка, В – защитный покров из ПВХ-пластиката. Данный тип кабеля является современной и высоконадежной альтернативой кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией (типа АСБ) и широко применяется в кабельных линиях распределительных сетей среднего напряжения.
Конструкция кабеля ПвКаВ 20 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Основные элементы конструкции, начиная от центра:
- Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия (материал — А5, А5Е, А6 или А7 по ГОСТ 22483). Жила может быть однопроволочной (секторной или круглой) для сечений до 240 мм² включительно или многопроволочной (секторной) для больших сечений. Секторная форма позволяет оптимально заполнять внутреннее пространство кабеля, уменьшая его общий диаметр и вес.
- Экран по жиле (внутренний полупроводящий экран). Выполняется в виде экструдированного слоя из сшитого полупроводящего полиэтилена. Его основная функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений на границе между металлом жилы и основной изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов.
- Основная изоляция. Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии. Толщина изоляции нормирована и для напряжения 20 кВ составляет, как правило, 5,5-6,0 мм. СПЭ обладает высокой электрической прочностью, отличными диэлектрическими характеристиками, стойкостью к тепловому старению и малой диэлектрической проницаемостью.
- Экран по изоляции (внешний полупроводящий экран). Также выполняется из сшитого полупроводящего полиэтилена. Вместе с внутренним экраном создает коаксиальную конструкцию, равномерно распределяющую электрическое поле вокруг токопроводящей жилы и ограничивающую его строго внутри изоляционного слоя.
- Металлический экран (оболочка). Выполняется в виде герметичной гофрированной алюминиевой ленты, наложенной продольно и сваренной ультразвуком. Этот слой является ключевым элементом безопасности: он служит для защиты от проникновения влаги, выполняет функцию заземляющего экрана (отводит токи утечки и обеспечивает безопасность при касании), а также является элементом, несущим токи короткого замыкания.
- Защитный покров (шланг). Наносится поверх алюминиевой оболочки из ПВХ-пластикатата. Защищает металлическую оболочку от механических повреждений и коррозионного воздействия внешней среды (химикатов, блуждающих токов). Обычно имеет отличительную желтую окраску.
- Номинальное напряжение U0/U (Um): 20/35 кВ. Где U0 – напряжение между жилой и землей (20 кВ), U – междуфазное напряжение (35 кВ), Um – максимальное длительно допустимое междуфазное напряжение (40,5 кВ).
- Климатическое исполнение: УХЛ и Т, категории размещения 1-5 по ГОСТ 15150. Предназначен для эксплуатации в широком диапазоне температур окружающей среды: от -50°C до +50°C.
- Температура монтажа: Не ниже -15°C без предварительного подогрева.
- Допустимая температура нагрева жил:
- Длительно допустимая: +90°C
- При коротком замыкании (максимум 4 сек): +250°C
- При перегрузке: +130°C
- Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля.
- Срок службы: Не менее 30 лет.
- Распределительные сети городской и промышленной инфраструктуры (кабельные линии от распределительных подстанций 110/35/10 кВ к трансформаторным подстанциям 10/0.4 кВ).
- Питание крупных промышленных предприятий, насосных станций, объектов ЖКХ.
- Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах, галереях).
- Прокладка в земле (траншеях) при условии защиты от механических повреждений (бронирование не предусмотрено конструкцией ПвКаВ, при высоких рисках необходимо применять кабель с броней, например, ПвБШв).
- Прокладка в производственных помещениях.
- Высокая надежность и долговечность: Изоляция из сшитого полиэтилена не подвержена старению из-за миграции пропитки, устойчива к тепловым перегрузкам.
- Высокая допустимая температура эксплуатации: Длительно допустимая температура +90°C против +70°C для кабелей с бумажной изоляцией, что позволяет пропускать большие токи нагрузки при том же сечении.
- Меньший вес и радиус изгиба: По сравнению с кабелями АСБ аналогичного сечения и напряжения, кабель ПвКаВ легче и более гибкий, что упрощает транспортировку и монтаж.
- Простота монтажа и обслуживания: Не требует сложных технологий монтажа муфт, связанных с пропиткой и заливкой, как для бумажных кабелей. Допускает вертикальную прокладку без ограничения по высоте.
- Герметичность конструкции: Алюминиевая оболочка обеспечивает абсолютную защиту изоляции от влаги и не требует поддержания постоянного давления масла или газа.
- Отсутствие брони: Базовая конструкция не имеет бронепокрова, что требует осторожности при прокладке в земле с камнями или в условиях возможных механических воздействий.
- Чувствительность алюминиевой оболочки к коррозии: В агрессивных грунтах (солевых, щелочных, с блуждающими токами) необходима дополнительная защита.
- Более высокая стоимость: По сравнению с кабелями АВВГ и АПвВГ на то же напряжение, но, как правило, дешевле бронированных аналогов типа ПвБШв.
Технические характеристики и условия эксплуатации
Кабель ПвКаВ 20 кВ соответствует требованиям межгосударственного стандарта ГОСТ 31996-2012 (кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 6, 10, 20 и 35 кВ) и технических условий ТУ 16.К71-335-2004.
Основные электрические и эксплуатационные параметры
Таблица 1. Длительно допустимый ток нагрузки для кабеля ПвКаВ 20 кВ при прокладке в земле (траншее)
Условия: температура земли +25°C, удельное тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт, глубина прокладки 0.7 м, температура жилы +90°C.
| Номинальное сечение жилы, мм² | Одножильный кабель, А | Трехжильный кабель, А |
|---|---|---|
| 50 | 170 | 145 |
| 70 | 205 | 180 |
| 95 | 245 | 215 |
| 120 | 280 | 250 |
| 150 | 315 | 285 |
| 185 | 355 | 325 |
| 240 | 410 | 375 |
| 300 | 465 | 430 |
Таблица 2. Габаритные и весовые параметры (пример для трехжильного кабеля)
| Сечение, мм² | Наружный диаметр, мм (приблизительно) | Масса 1 км, кг (приблизительно) |
|---|---|---|
| 3х50 | 55-60 | 2800-3200 |
| 3х95 | 65-70 | 3900-4300 |
| 3х150 | 75-80 | 5200-5700 |
| 3х240 | 85-90 | 7100-7700 |
Область применения и способы прокладки
Кабель ПвКаВ 20 кВ предназначен для прокладки в электрических сетях на номинальное напряжение 20 и 35 кВ. Основные сферы применения:
Важное ограничение: Кабель ПвКаВ не предназначен для прокладки в земле с высокой коррозионной активностью и в грунтах, подверженных смещениям, без дополнительных защитных мер (например, прокладка в асбестоцементных или ПНД трубах). Алюминиевая оболочка, несмотря на ПВХ-шланг, может подвергаться коррозии при постоянном контакте с агрессивными средами.
Преимущества и недостатки кабеля ПвКаВ 20 кВ
Преимущества:
Недостатки:
Сравнение с аналогами
ПвКаВ vs. АСБл 20 кВ: Кабель с бумажно-пропитанной изоляцией и алюминиевой оболочкой. АСБл тяжелее, имеет больший радиус изгиба, требует специальных муфт и ограничен по высоте вертикальной прокладки из-за стекания пропитки. ПвКаВ более современный, надежный и удобный в монтаже.
ПвКаВ vs. ПвБШв 20 кВ: Кабель со схожей изоляцией из СПЭ, но с броней из стальных оцинкованных лент и наружным ПВХ-шлангом. ПвБШв предназначен для прокладки в земле без дополнительных защит, более стоек к механическим воздействиям, но тяжелее и дороже ПвКаВ.
ПвКаВ vs. АПвВГ 20 кВ: Кабель с изоляцией из СПЭ, но без металлической оболочки. Экраны выполнены из медных проволок и полупроводящей ленты. АПвВГ дешевле и легче, но менее надежен в условиях высокой влажности и не обеспечивает такой же уровень герметичности и защиты от внешних воздействий, как кабель с алюминиевой оболочкой.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие ПвКаВ от ПвВГ?
Ключевое отличие – наличие у ПвКаВ герметичной гофрированной алюминиевой оболочки поверх изоляции. У кабеля ПвВГ (или АПвВГ) вместо нее используется экран в виде медной оплетки и/или проводников. Алюминиевая оболочка обеспечивает абсолютную барьерную защиту от влаги и лучше рассеивает тепло, но делает кабель менее гибким.
Можно ли прокладывать кабель ПвКаВ 20 кВ в земле (траншее)?
Да, можно, но с оговорками. Поскольку кабель не имеет брони, при прокладке в земле необходимо обеспечить его защиту от механических повреждений. Это достигается путем прокладки в трубах (ПНД, асбестоцементных) или устройством защитного кирпичного/бетонного канала над кабелем. Прямая укладка на камни или в грунт с строительным мусором недопустима.
Как правильно заземлять кабель ПвКаВ?
Алюминиевая оболочка кабеля является заземляющим экраном. На обоих концах линии она должна быть надежно заземлена. Для этого при монтаже концевых и соединительных муфт оболочка зачищается и к ней крепится заземляющий проводник (медная оплетка или провод) с помощью зажима. Заземление должно быть выполнено в соответствии с ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок).
Какие муфты используются для монтажа кабельных линий ПвКаВ 20 кВ?
Для кабелей с изоляцией из СПЭ и алюминиевой оболочкой применяются специальные термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты. Для ПвКаВ требуются муфты, предусматривающие герметичный переход с алюминиевой оболочки кабеля на корпус муфты. Используются стопорные муфты, концевые муфты наружной (КНН) и внутренней (КВН) установки, а также соединительные муфты.
Что означает маркировка «ПвКаВ-нг(А)-LS»?
Дополнительные индексы указывают на улучшенные свойства по пожарной безопасности:
— нг(А) – кабель не распространяет горение при групповой прокладке по категории А (наивысшая стойкость к распространению огня).
— LS (Low Smoke) – пониженное дымо- и газовыделение при пожаре.
Такие модификации используются для прокладки в людных местах, метро, тоннелях, зданиях.
Как определить необходимое сечение кабеля ПвКаВ 20 кВ для конкретного объекта?
Выбор сечения производится на основе расчета по следующим критериям:
1. По длительно допустимому току нагрузки (с учетом способа прокладки и температуры окружающей среды).
2. По потере напряжения (должна быть в пределах норм ПУЭ).
3. По термической стойкости к токам короткого замыкания.
4. По экономической плотности тока (для линий с большим сроком использования).
Расчет должен выполнять квалифицированный инженер-проектировщик.