Кабель ПвКаВнг(А)-LS 1-х жильный 20 кВ: полное техническое описание и область применения
Кабель ПвКаВнг(А)-LS 1х жильный на напряжение 20 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), одножильный, с алюминиевой жилой, в поливинилхлоридном пониженной пожарной опасности оболочке, не распространяющий горение при групповой прокладке по категории А, с пониженным дымо- и газовыделением. Данный тип кабеля является современной и высокотехнологичной альтернативой кабелям с бумажно-масляной изоляцией и широко применяется в стационарных установках для передачи и распределения электрической энергии в сетях на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц.
Расшифровка маркировки ПвКаВнг(А)-LS
- П – изоляция из сшитого полиэтилена (Cross-linked polyethylene, XLPE).
- в – оболочка из поливинилхлорида (PVC).
- Ка – кабельная алюминиевая жила (обозначение по ГОСТ 22483).
- В – наличие брони из двух стальных оцинкованных лент.
- нг(А) – не распространяющий горение при групповой прокладке по высшей категории А (по ГОСТ 53315-2009). Это означает, что при испытании в пучке горение не распространяется на длину более 1.5 метра при суммарной мощности источников пламени 156 кВт.
- LS (Low Smoke) – пониженное дымо- и газовыделение. Оболочка и изоляционные материалы при горении и тлении выделяют минимальное количество дыма и коррозионно-активных газовых продуктов (галогенов).
- 1х жильный – конструкция с одной токопроводящей жилой.
- 20 кВ – номинальное линейное напряжение, на которое рассчитан кабель.
- 1. Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия (марки АВЕ по ГОСТ 22483), круглой формы. Может быть однопроволочной (секторной или круглой) для сечений до 240 мм² включительно или многопроволочной для всех сечений. Класс гибкости 1 или 2.
- 2. Экран по жиле (полупроводящей экран). Наносится поверх жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Выравнивает электрическое поле вокруг жилы, предотвращая локальные перенапряжения и микроразряды в изоляции.
- 3. Изоляция. Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE) без добавления сажи. Номинальная толщина изоляции для напряжения 20 кВ стандартизирована и составляет, как правило, 5.5 мм или 8.0 мм в зависимости от конкретного стандарта (ГОСТ или ТУ). Материал обладает высокой электрической прочностью, термостойкостью (длительно допустимая температура +90°C) и стойкостью к тепловым деформациям.
- 4. Экран по изоляции (полупроводящей экран). Аналогичен экрану по жиле. Вместе с экраном по жиле создает цилиндрический конденсатор, обеспечивая радиальное распределение электрического поля.
- 5. Поясная изоляция. Выполняется из полупроводящих лент или экструдированного полупроводящего слоя. Равномерно обжимает изоляционный сердечник, обеспечивая концентричность.
- 6. Металлический экран. Выполняется в виде медной или алюминиевой ленты, либо в виде оплетки из медных проволок. Основные функции: защита от внешних электромагнитных помех, замыкание емкостных токов на землю, использование в качестве заземляющего проводника при коротких замыканиях. Для одножильных кабелей является обязательным элементом.
- 7. Броня. Состоит из двух стальных оцинкованных лент, наложенных с зазором. Предназначена для защиты кабеля от механических повреждений (растяжения, удары, грызуны).
- 8. Оболочка. Наружный защитный слой из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности. Имеет характерную оранжевую окраску для кабелей на напряжение 20 кВ. Обладает стойкостью к атмосферным воздействиям, маслам, агрессивным средам. Маркировка нг(А)-LS обеспечивается именно составом материалов оболочки и заполнений.
- Номинальное напряжение U0/U (Um): 12/20 (24) кВ, где:
- U0 = 12 кВ – напряжение между жилой и землей.
- U = 20 кВ – междуфазное напряжение.
- Um = 24 кВ – максимальное допустимое рабочее напряжение.
- Частота: 50 Гц.
- Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 45 кВ (в течение 10 минут после монтажа).
- Максимальная допустимая рабочая температура жилы: +90°C.
- Допустимая температура жилы при коротком замыкании (до 5 сек): +250°C.
- Температура монтажа без предварительного подогрева: не ниже -15°C.
- Огнестойкость: не распространяет горение при групповой прокладке по категории А.
- Коррозионная активность продуктов горения: pH ≥ 4.3, проводимость ≤ 10 мСм/мм (низкое содержание галогенов).
- Дымообразование: показатель светопропускания при горении ≥ 50%.
- Токсичность продуктов горения: показатель ≥ 80 (малоопасные).
- Минимальный радиус изгиба при монтаже: 15 наружных диаметров кабеля для одножильных кабелей с броней.
- Диапазон рабочих температур окружающей среды: от -50°C до +50°C.
- Допустимая температура прокладки: не ниже -15°C (при более низких температурах требуется подогрев).
- Стойкость к солнечному излучению: оболочка устойчива к УФ-излучению.
- Магистральные и распределительные линии в сетях 6-10/20 кВ городского электроснабжения.
- Питание мощных потребителей (трансформаторные подстанции, крупные промышленные предприятия, насосные станции).
- Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах, галереях).
- Прокладка в земле (траншеях) при условии защиты от механических повреждений (броня выполняет эту функцию).
- Прокладка в помещениях, включая производственные цеха, где существует риск возгорания и требуется групповое размещение кабельных линий.
- Объекты с массовым пребыванием людей (вокзалы, аэропорты, торговые центры), где предъявляются повышенные требования к пожарной безопасности (LS).
- Точные значения определяются по ПУЭ 7 изд. гл.1.3 и зависят от конкретных условий прокладки: температуры земли, удельного теплового сопротивления грунта, количества работающих кабелей в траншее и расстояния между ними.
- Раскатка. Производится с помощью кабельных роликов, установленных на трассе. Запрещается волочение кабеля по земле, а также падение барабана с высоты. Минимальный радиус изгиба контролируется.
- Заземление металлических элементов. Броня и металлический экран должны быть надежно заземлены с обоих концов кабельной линии. Это требование безопасности и правильной работы экранирующей системы.
- Монтаж концевых и соединительных муфт. Используются специальные муфты для кабелей с изоляцией из СПЭ на 20 кВ. Процесс включает ступенчатую зачистку изоляции, монтаж полупроводящих и изоляционных элементов, установку заземляющих проводников и герметизацию.
- Испытания после монтажа. Обязательным является испытание повышенным напряжением переменного тока 45 кВ частотой 50 Гц в течение 10 минут.
Конструкция кабеля
Конструкция кабеля ПвКаВнг(А)-LS является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию.
Основные технические характеристики
Электрические параметры
Параметры пожарной безопасности (нг(А)-LS)
Механические и климатические характеристики
Область применения и способы прокладки
Кабель ПвКаВнг(А)-LS 20 кВ предназначен для передачи и распределения электроэнергии в стационарных установках. Основные сферы применения:
Важное замечание по прокладке одножильных кабелей: При протекании переменного тока вокруг каждой жилы возникает переменное магнитное поле, которое наводит ЭДС в металлических элементах (броне, оболочке). При неправильной прокладке это приводит к значительным потерям и перегреву. Для трехфазных цепей все три одножильных кабеля должны быть уложены вплотную в треугольник (треугольником) или в одной плоскости с четким чередованием фаз. При этом бронеленты должны быть электрически соединены и заземлены с обоих концов линии для прерывания пути циркулирующих токов.
Сравнительная таблица: ПвКаВнг(А)-LS vs ААБл (традиционный кабель с бумажно-масляной изоляцией)
| Параметр | ПвКаВнг(А)-LS 20 кВ | ААБл 20 кВ |
|---|---|---|
| Материал изоляции | Сшитый полиэтилен (XLPE) | Бумага, пропитанная вязким маслом |
| Допустимая температура жилы | +90°C (длительно) | +70°C (длительно) |
| Токовая нагрузка | Выше на 20-30% при том же сечении | Ниже |
| Пожарная опасность | нг(А)-LS: не распространяет горение, низкое дымовыделение | Распространяет горение, при горении выделяет большое количество дыма |
| Монтаж | Проще, допустимы большие перепады по трассе, не требует специальных муфт для остановки масла | Сложнее, ограничения по перепадам высот, необходимы стопорные муфты |
| Обслуживание | Фактически не требует | Требует контроля уровня давления/масла в муфтах и концевой арматуре |
| Влияние на окружающую среду | Нейтрален | Риск утечки маслопропиточного состава |
| Вес и габариты | Меньше при аналогичных параметрах | Больше |
Сечения жил и массо-габаритные показатели (примерные данные)
| Номинальное сечение жилы, мм² | Наружный диаметр кабеля, мм (примерно) | Масса 1 км кабеля, кг (примерно) | Максимально допустимый длительный ток нагрузки (в земле), А* |
|---|---|---|---|
| 50 | 38-42 | 2200-2600 | 190-210 |
| 95 | 44-48 | 3200-3700 | 280-310 |
| 150 | 50-54 | 4300-4900 | 360-400 |
| 240 | 57-62 | 6100-7000 | 480-530 |
| 400 | 68-74 | 9000-10500 | 660-720 |
Монтаж и эксплуатация
Монтаж кабеля ПвКаВнг(А)-LS должен производиться в соответствии с ПУЭ, «Инструкцией по монтажу силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 10-35 кВ» и проектной документацией. Ключевые этапы:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое преимущество ПвКаВнг(А)-LS перед старыми кабелями типа ААБл?
Основные преимущества: более высокая допустимая температура и, как следствие, пропускная способность; отсутствие риска утечки масла; существенно более высокие показатели пожарной безопасности (не распространяет горение, низкое дымообразование); меньший вес и удобство монтажа; отсутствие необходимости в сложных линейных муфтах и контроле давления масла.
Почему для трехфазной сети используют три одножильных кабеля, а не один трехжильный?
Использование трех одножильных кабелей на напряжение 20 кВ и выше часто экономически и технически более оправдано. Они проще в производстве, их легче транспортировать и монтировать (особенно большие сечения). При повреждении одной фазы заменяется только один кабель, а не весь трехжильный. Однако это требует правильной укладки (треугольником или в плоскости) для компенсации магнитных полей.
Обязательно ли заземлять броню и экран с двух сторон?
Да, это обязательное требование ПУЭ (п. 1.7.76, 2.3.74). Заземление с двух сторон обеспечивает безопасность при касании брони, а также создает путь для токов короткого замыкания. Для предотвращения циркуляции уравнительных токов по броне при нормальном режиме рекомендуется делать перекрестное соединение экранов (по схеме СНЦ) на участках длиной более 1 км, но это требует специальных расчетов и проектных решений.
Можно ли прокладывать ПвКаВнг(А)-LS в земле без дополнительной защиты?
Да, наличие брони из двух стальных лент позволяет прокладывать кабель непосредственно в земле (траншее) без дополнительных защитных труб или коробов. Однако необходимо соблюдать требования к глубине прокладки (не менее 0.7-1.0 м), наличию песчаной подушки и защитной сигнальной ленты.
Что означает индекс (А) в маркировке нг(А)?
Индекс (А) указывает на высшую категорию испытаний по нераспространению горения по ГОСТ 53315-2009. Кабель, испытанный по категории А, гарантированно не распространяет горение при групповой прокладке в самых жестких условиях, когда суммарная мощность источников пламени в испытательной установке составляет 156 кВт (для категорий В, С, D мощность меньше). Это обязательное требование для прокладки в зданиях и кабельных сооружениях.
Чем отличается кабель ПвКаВнг(А)-LS от ПвПгнг(А)-LS?
Основное отличие в материале оболочки и наличии/отсутствии брони:
ПвКаВнг(А)-LS – оболочка из ПВХ, есть броня из стальных лент (индекс «В»).
ПвПгнг(А)-LS – оболочка из полиэтилена (индекс «П»), есть броня из профилированной стальной ленты (индекс «г» – «гофрированная»). Кабель с полиэтиленовой оболочкой (ПвПг) имеет лучшую стойкость к влаге и агрессивным средам и часто применяется для прокладки непосредственно в земле, в том числе в болотистой местности.
Как определить необходимое сечение жилы кабеля на 20 кВ?
Сечение выбирается по двум основным критериям: 1) По допустимому длительному току нагрузки (нагреву) в конкретных условиях прокладки (в земле, воздухе, канале). Расчет ведется согласно ПУЭ гл.1.3. 2) По экономической плотности тока (для сетей выше 1 кВ). Окончательный выбор сечения, особенно для ответственных линий, требует выполнения технико-экономического расчета, учитывающего капитальные затраты и стоимость потерь электроэнергии за весь срок службы.