Кабель ПвКаВнг(А)-LS 3-х жильный 20 кВ: полный технический анализ
Кабель ПвКаВнг(А)-LS 3-х жильный на напряжение 20 кВ представляет собой современную силовую кабельную конструкцию, предназначенную для стационарной прокладки в электрических сетях среднего напряжения. Его применение обусловлено требованиями к повышенной пожарной безопасности, экологической и эксплуатационной надежности в условиях плотной городской застройки, промышленных предприятий, общественных зданий и сооружений с массовым пребыванием людей. Расшифровка маркировки является ключом к пониманию его конструкции и свойств: П – изоляция из сшитого полиэтина (XLPE), в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, Ка – кабельная конструкция с медными жилами, Внг(А) – исполнение с пониженной пожарной опасностью, не распространяющее горение при групповой прокладке по категории А (наибольшая пожарная нагрузка), LS (Low Smoke) – с пониженным дымовыделением и газовыделением при горении и тлении. Номинальное напряжение 20 кВ относится к классу среднего напряжения (СН).
Конструкция кабеля ПвКаВнг(А)-LS 20 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, каждый элемент которой выполняет строго определенную электротехническую или защитную функцию.
- Токопроводящая жила: Выполняется из медной проволоки (категория I или II по ГОСТ 22483). Жила может быть секторной или круглой формы. Секторная форма позволяет оптимизировать использование монтажного пространства, уменьшая общий диаметр кабеля и снижая расход материалов оболочки и брони. Для кабеля 20 кВ жилы изолируются индивидуально.
- Экран на жиле (полупроводящий экран): Поверх каждой токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтина. Его основная функция – выравнивание электрического поля у поверхности жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов, разрушающих основную изоляцию.
- Основная изоляция: Выполняется из сшитого полиэтина (XLPE) методом экструзии. Сшивка молекул полиэтина (химическая или радиационная) придает материалу повышенные термические и механические свойства по сравнению с термопластичным полиэтином. Рабочая температура жилы повышается до +90°C, а температура в условиях перегрузки или короткого замыкания – до +130°C и +250°C соответственно. Изоляция обладает высокой электрической прочностью и стойкостью к тепловому старению.
- Экран на изоляции (полупроводящий слой): Поверх основной изоляции накладывается экструдированный полупроводящий слой. Он служит для создания равнопотенциальной поверхности вокруг изоляции и обеспечения надежного контакта с металлическим экраном.
- Поясная изоляция: В трехжильных кабелях поверх скрученных изолированных жил может накладываться обмотка из полупроводящей или крепированной бумаги, либо экструдированный полупроводящий слой, который формирует кабель в единое цилиндрическое тело перед наложением металлического экрана.
- Металлический экран: Выполняется в виде медной ленты, наложенной продольно или в виде оплетки из медных проволок. Основные функции: защита от электромагнитных помех, замыкание емкостных токов на землю, использование в системах защитного заземления. В случае повреждения основной изоляции металлический экран обеспечивает путь для тока короткого замыкания на землю, что способствует быстрому срабатыванию релейной защиты.
- Дренажная жила: Медная проволока, располагаемая поверх или под металлическим экраном. Предназначена для обеспечения надежного электрического контакта по всей длине кабеля, особенно при использовании ленточного экрана.
- Разделительный слой: Изоляционная пленка или обмотка, предотвращающая контакт металлического экрана с внешней оболочкой.
- Внешняя оболочка: Выполняется из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности (ПВХнг(А)-LS). Данный материал обеспечивает механическую защиту, стойкость к агрессивным средам, а также соответствует требованиям по нераспространению горения, низкому дымо- и газовыделению. Цвет оболочки, как правило, черный.
- Прокладка в кабельных сооружениях: Туннели, коллекторы, кабельные каналы, этажи и двойные полы, где осуществляется групповая прокладка большого количества кабелей. Исполнение «нг(А)-LS» критически важно для предотвращения распространения пожара и задымления в таких замкнутых пространствах.
- Прокладка в зданиях и помещениях с массовым пребыванием людей: Административные комплексы, торговые центры, вокзалы, аэропорты, метрополитен, больницы, спортивные сооружения. Низкое дымовыделение позволяет обеспечить видимость при эвакуации.
- Промышленные предприятия: Распределительные сети внутри цехов, питание мощного электропривода, главные понизительные подстанции (ГПП).
- Кабельные линии в земле (траншеях): Допускается при условии защиты от механических повреждений (укладка в трубы, блоки) и в неагрессивных грунтах. Прямая прокладка в земле без дополнительной защиты не рекомендуется из-за отсутствия брони.
- Высокие диэлектрические и температурные показатели: Сшитый полиэтин сохраняет свойства при более высоких температурах, что позволяет увеличить пропускную способность линии и стойкость к токам КЗ.
- Пожарная безопасность: Соответствие высшей категории «А» по нераспространению горения и нормам по дымо-газовыделению делает его незаменимым для объектов с высокими требованиями безопасности.
- Гибкость и удобство монтажа: Отсутствие масла и более легкая конструкция по сравнению с маслонаполненными кабелями упрощают транспортировку, прокладку на сложных трассах и монтаж муфт.
- Отсутствие риска течи пропиточного состава: В отличие от кабелей с бумажно-масляной изоляцией, что важно для экологии и чистоты помещений.
- Длительный срок службы: Расчетный срок службы при соблюдении условий эксплуатации составляет не менее 30 лет.
Основные технические и эксплуатационные характеристики
Кабель изготавливается в соответствии с техническими условиями ТУ 16.К71-310-2001 или более новыми аналогами, а также с учетом требований ГОСТ 31996-2012. Его параметры гарантируют надежную работу в сетях с изолированной, компенсированной или эффективно заземленной нейтралью.
Таблица 1. Ключевые электрические и конструктивные параметры
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 12/20 кВ (24 кВ) |
| Частота переменного тока | 50 Гц |
| Количество и сечение жил | 3 жилы, сечением от 50 до 400 мм² (по меди) |
| Максимальная рабочая температура жилы | +90°C |
| Допустимая температура при КЗ (макс. 5 с) | +250°C |
| Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева | -15°C |
| Минимальный радиус изгиба при монтаже | 15 наружных диаметров кабеля |
| Сопротивление изоляции при +20°C | Не менее 1000 МОм·км |
| Испытательное переменное напряжение промышленной частоты | 30 кВ (50 Гц) в течение 10 мин. |
| Стойкость к распространению горения | Группа А по ГОСТ 12176 (при групповой прокладке) |
| Коррозионная активность продуктов газовыделения | Индекс pH ≥ 4,3; удельная электропроводность ≤ 10 мСм/мм |
| Дымовыделение | Коэффициент светопропускания ≥ 50% (при испытании по ГОСТ 12176) |
Области применения и особенности прокладки
Кабель ПвКаВнг(А)-LS 20 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Его применение регламентировано ПУЭ 7-го издания и другими отраслевыми нормами.
Важно: Кабель не является бронированным, поэтому при прокладке в земле или в местах с риском механических повреждений (растяжение, удары, вибрация) требуется применение защитных конструкций – полиэтиленовых, асбестоцементных или ПНД труб, кабельных лотков с крышками, коробов.
Преимущества и сравнительный анализ
По сравнению с кабелями старого поколения с бумажно-масляной изоляцией (например, СБ) и кабелями с изоляцией из ПВХ или термопластичного полиэтина, ПвКаВнг(А)-LS обладает рядом преимуществ:
Таблица 2. Сравнение с другими типами кабелей на 20 кВ
| Параметр | ПвКаВнг(А)-LS | ААБл (с бумажной изоляцией) | ПвП (с изоляцией из сшитого полиэтина, но в свинцовой оболочке) |
|---|---|---|---|
| Материал изоляции | Сшитый полиэтин (XLPE) | Бумага, пропитанная вязким составом | Сшитый полиэтин (XLPE) |
| Пожарная опасность | Низкая (нг-LS) | Высокая (распространяет горение, выделяет масло) | Свинцовая оболочка не горит, но ПВХ защитный шланг может гореть |
| Вес и гибкость | Относительно легкий, гибкий | Очень тяжелый, жесткий, большой радиус изгиба | Очень тяжелый из-за свинца, менее гибкий |
| Прокладка в зданиях | Разрешена без ограничений | Запрещена в зданиях (кроме специальных кабельных сооружений) | Ограничена из-за веса и сложности монтажа |
| Экологичность | Высокая | Низкая (риск утечки пропитки) | Низкая (свинец) |
| Стойкость к влаге | Высокая (при целостности оболочки) | Низкая (требует герметичной оболочки) | Абсолютная (свинцовая оболочка) |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальная разница между кабелями ПвКаВнг(А)-LS и АВВГнг(А)-LS на 20 кВ?
Разница фундаментальна. Кабель АВВГнг(А)-LS имеет изоляцию и оболочку из ПВХ и предназначен для напряжений до 1 кВ. Для напряжения 20 кВ ПВХ-изоляция не применяется из-за недостаточных диэлектрических свойств. Кабель на 20 кВ всегда имеет экран на жиле и изоляции, а также металлический экран, что отсутствует в низковольтных кабелях.
Можно ли прокладывать кабель ПвКаВнг(А)-LS 20 кВ открыто по стене в производственном цеху?
Да, можно. Однако необходимо обеспечить защиту от механических повреждений (например, в местах доступности для персонала и транспорта) с помощью металлических коробов, лотков с крышками или прокладкой на высоте не менее 2,5 метров. Крепление должно осуществляться с соблюдением допустимого радиуса изгиба.
Требуется ли дополнительный заземляющий проводник при прокладке этого кабеля?
В соответствии с ПУЭ, в трехфазных сетях 6-35 кВ с изолированной нейтралью или с компенсацией емкостных токов металлические оболочки и экраны кабелей должны быть заземлены с двух сторон. Отдельный заземляющий проводник (например, голый провод заземления, проложенный в той же траншее) не требуется, так как функцию заземляющего проводника выполняет металлический экран кабеля. Однако его проводимость должна быть проверена расчетом на соответствие токам КЗ. В сетях с эффективно заземленной нейтралью (110 кВ и выше) требования иные.
Какой срок службы у данного кабеля и от чего он зависит?
Расчетный срок службы составляет 30 лет. Фактический срок зависит от условий эксплуатации: соблюдения температурных режимов (недопущение хронических перегрузок), отсутствия механических повреждений оболочки, коррозионного воздействия среды, качества монтажа (особенно концевых и соединительных муфт), стабильности напряжения в сети.
Чем отличается исполнение «нг(А)» от просто «нг»?
Исполнение «нг» означает, что кабель не распространяет горение при одиночной прокладке. Исполнение «нг(А)» подтверждает, что кабель не распространяет горение при групповой прокладке по категории А, которая предполагает наибольшую пожарную нагрузку (более 7 литров горючего материала на 1 метр трассы). Это наиболее строгое требование, определяемое испытаниями по ГОСТ 12176.
Какие муфты используются для монтажа кабеля ПвКаВнг(А)-LS 20 кВ?
Для монтажа применяются специальные кабельные муфты среднего напряжения: соединительные и концевые (внутренней или наружной установки). Муфты должны быть рассчитаны на напряжение 20 кВ и тип изоляции кабеля (XLPE). Наиболее распространены муфты с изоляцией из термоусаживаемых материалов или литой изоляцией (эпоксидные, полиуретановые). Выбор зависит от условий эксплуатации, места установки и требований к надежности.
Заключение
Кабель ПвКаВнг(А)-LS 3-х жильный 20 кВ представляет собой оптимальное техническое решение для создания распределительных сетей среднего напряжения на объектах, где приоритетами являются пожарная безопасность, надежность и долговечность. Его конструкция, основанная на изоляции из сшитого полиэтина и оболочке с низким дымовыделением, полностью соответствует современным тенденциям в кабельной технике и строгим требованиям нормативных документов. Правильный выбор сечения, соблюдение условий прокладки и монтажа, а также квалифицированное обслуживание обеспечивают бесперебойную и безопасную работу кабельной линии на протяжении всего срока службы.