Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвКПг 1х жильный на напряжение 20 кВ: полный технический анализ

Кабель марки ПвКПг 1х жильный на напряжение 20 кВ представляет собой современную кабельную продукцию, предназначенную для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы отвечают требованиям надежности, долговечности и безопасности в условиях интенсивной эксплуатации в электрических сетях среднего напряжения. Основная сфера применения включает в себя прокладку в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах), производственных помещениях, а также в земле (траншеях) при условии отсутствия значительных растягивающих усилий, так как кабель не имеет брони. Широко используется для питания крупных промышленных предприятий, городских распределительных сетей, объектов инфраструктуры и в качестве магистральных линий в сетях 6-20 кВ.

Расшифровка маркировки ПвКПг

Маркировка кабеля выполняется согласно ГОСТ 31565-2012 (кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена) и несет полную информацию о его конструкции:

• П – Изоляция жилы выполнена из сшитого полиэтилена (Пв – по старой маркировке, где «в» обозначало вулканизированный полиэтилен, что является синонимом сшитого).
• К – Наличие экрана по изоляции жилы (концентрический проводник).
• П – Наружная оболочка из полиэтилена.
• г – Отсутствие защитного покрова (брони) над оболочкой. Буква «г» указывает на то, что кабель голый, гибкий.
• 1х – Количество токопроводящих жил. Одножильное исполнение.
• 20 кВ – Номинальное линейное напряжение, на которое рассчитан кабель.

Конструкция кабеля ПвКПг 1х жильный 20 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее от центра к периферии.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки. Для сечений до 16 мм² включительно жила может быть однопроволочной (монолитной). Для сечений 25 мм² и выше жила, как правило, многопроволочная (скрученная из отдельных проволок), что обеспечивает кабелю необходимую гибкость для транспортировки и укладки.

• Материал: Медь (обозначение в заказе – без буквы или «ож» для одножильного) или Алюминий (обозначение «А»).
• Класс гибкости: Для меди – 1 или 2 (по ГОСТ 22483).
• Форма: Круглая.

2. Экран по жиле (полупроводящий экран)

Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Его ключевая задача – выравнивание электрического поля и предотвращение возникновения локальных перенапряжений (микроразрядов) на границе между металлом жилы и диэлектриком основной изоляции.

3. Изоляция

Основной диэлектрический барьер. Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE – Cross-Linked Polyethylene) методом экструзии. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) кардинально повышает его термостойкость, механическую прочность и стойкость к трекингу по сравнению с термопластичным полиэтиленом. Рабочая температура жилы повышается до +90°C, а допустимая температура при коротком замыкании – до +250°C.

4. Экран по изоляции (полупроводящий экран)

Аналогичен экрану по жиле. Наносится поверх основной изоляции. Вместе с экраном по жиле создает идеально коаксиальную конструкцию, ограничивая электрическое поле внутри изоляции и обеспечивая его равномерное радиальное распределение.

5. Металлический экран (заземляющий)

Располагается поверх экрана по изоляции. Выполняет несколько критически важных функций:

• Защита от электромагнитных помех (ЭМП).
• Снижение индуктивного сопротивления и обеспечение симметрии поля.
• Обеспечение пути для тока короткого замыкания.
• Защита персонала от поражения электрическим током (заземляется с двух сторон).

Конструктивно может быть выполнен в виде:

• Медной гофрированной ленты.
• Перекрывающих друг друга медных проволок, наложенных по спирали (чаще всего).
• Комбинации медных лент и проволок.

6. Оболочка

Наружный защитный слой из светостабилизированного полиэтилена (PE) или поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Для марки ПвКПг – это полиэтилен. Оболочка обеспечивает защиту от механических повреждений, влаги, агрессивных химических веществ и ультрафиолетового излучения. Имеет отличительную расцветку – обычно черный цвет.

Основные технические и электрические характеристики

Таблица 1. Ключевые параметры кабеля ПвКПг 1х жильный 20 кВ

Параметр	Значение / Описание	Нормативный документ
Номинальное напряжение U0/U (Um)	12/20 кВ (24 кВ)	ГОСТ 31565-2012, ТУ 16.К71-335-2004
Система напряжения	Трехфазные сети с изолированной или эффективно заземленной нейтралью
Частота	50 Гц
Максимальная рабочая температура жилы	+90°C
Допустимая температура жилы при КЗ (макс. 5 сек)	+250°C
Минимальная температура прокладки (без предварительного подогрева)	-20°C
Минимальный радиус изгиба при прокладке	Не менее 15 наружных диаметров кабеля
Строительная длина	Не менее 250 м (для сечений до 70 мм²), оговаривается с производителем
Срок службы	Не менее 30 лет
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты после прокладки	2U0 = 24 кВ в течение 15 минут

Таблица 2. Электрические характеристики для медного кабеля (пример для сечений)

Сечение жилы, мм²	Сопротивление жилы при +20°C, Ом/км, не более	Допустимый длительный ток нагрузки (Iдоп), А	Индуктивное сопротивление, Ом/км (приблизительно)
50	0.387	240	0.11 — 0.13
95	0.193	350	0.10 — 0.12
150	0.124	435	0.09 — 0.11
240	0.0754	560	0.08 — 0.10

• Значения I_доп приведены ориентировочно для прокладки одиночного кабеля в земле (траншее) при температуре грунта +25°C и удельном тепловом сопротивлении 1.0 К·м/Вт. Фактический ток зависит от конкретных условий прокладки (группа, температура окружающей среды, способ прокладки).

Области применения и условия эксплуатации

Кабель ПвКПг 1х20 кВ предназначен для стационарной прокладки в электрических сетях на номинальное напряжение до 20 кВ включительно. Основные способы прокладки:

• В кабельных сооружениях: Тоннели, коллекторы, эстакады, галереи, этажи, двойные полы. Отсутствие брони делает его удобным для монтажа на конструкциях.
• В производственных помещениях: По стенам, конструкциям, в коробах и лотках.
• В земле (траншеях): Допускается при условии отсутствия механических нагрузок (растяжения, ударов) и в неагрессивных по отношению к полиэтилену грунтах. Рекомендуется прокладка в защитных трубах (ПНД, ПВХ, асбоцементных) или с использованием сигнальной ленты для исключения повреждения при земляных работах.

Важное ограничение: Кабель не предназначен для прокладки в воде (водоемах, болотах), в блоках, а также в условиях, где возможны значительные растягивающие усилия. Для таких условий применяются бронированные модификации (например, ПвКШп, ПвКВп).

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами кабелей (ААШв, АПвВг)

Преимущества кабеля ПвКПг:

• Высокие диэлектрические свойства изоляции: Сшитый полиэтилен имеет более высокую электрическую прочность по сравнению с бумажно-пропитанной изоляцией (ААШв) и ПВХ изоляцией.
• Меньший вес и наружный диаметр: При одинаковом сечении и напряжении кабель с изоляцией из СПЭ имеет меньшие габариты и массу, что упрощает транспортировку и монтаж.
• Высокая допустимая температура: Рабочая температура +90°C позволяет пропускать большие токи нагрузки или использовать меньшее сечение при той же мощности.
• Отсутствие ограничений по перепаду высот: В отличие от кабелей с бумажно-масляной изоляцией, не имеет ограничений по разности уровней прокладки, так как не содержит пропитки, стекающей в нижнюю точку.
• Простота монтажа и разделки: Не требует специальных систем для герметизации концов, как маслонаполненные кабели.
• Высокая стойкость к термическим и механическим перегрузкам.

Недостатки/особенности кабеля ПвКПг:

• Чувствительность к механическим повреждениям (порезы, задиры): Отсутствие брони требует аккуратного обращения при монтаже и защиты при прокладке в земле.
• Чувствительность к точечным воздействиям (удары острыми предметами): Может потребоваться дополнительная защита в виде плит или труб.
• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями с изоляцией из ПВХ (АПвВг).
• Требовательность к качеству монтажа муфт и концевых заделок: Необходима идеальная зачистка и изоляция, так как СПЭ не «затягивает» мелкие дефекты, в отличие от пропитанной бумаги.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж одножильного кабеля ПвКПг имеет специфику, связанную с наличием экрана и индуктивными потерями.

• Прокладка: При прокладке в одной траншее или лотке нескольких одножильных кабелей одной фазы рекомендуется укладывать их треугольником или сближать, чтобы минимизировать индуктивное сопротивление и неравномерность распределения тока. При прокладке вразбежку (например, в одной плоскости) возникают дополнительные потери, и требуется применение корректирующих коэффициентов к току нагрузки.
• Заземление экранов: Металлические экраны должны быть надежно заземлены с обоих концов кабельной линии. Это необходимо для безопасности и обеспечения протекания тока короткого замыкания. В длинных линиях может применяться поперечное соединение экранов для снижения циркулирующих токов.
• Соединение и оконцевание: Для соединения кабелей используются соединительные муфты стопорного или соединительного типа, а для подключения к оборудованию – концевые муфты (свинцовые, эпоксидные, полимерные). Технология разделки предполагает послойное снятие изоляции и экранов с последующим восстановлением экранирующего слоя и изоляции с помощью специальных полупроводящих и изоляционных лент или термоусаживаемых компонентов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между ПвКПг и АПвВг на 20 кВ?

Основное отличие – в материале изоляции. У ПвКПг – сшитый полиэтилен (XLPE), у АПвВг – вулканизированный полиэтилен (также СПЭ, но для алюминиевой жилы). Однако, марка АПвВг часто используется и для обозначения кабеля с изоляцией из ПВХ на среднее напряжение, что требует уточнения. Кабель с изоляцией из СПЭ имеет более высокие температурные и электрические характеристики, меньший диаметр и вес.

Можно ли прокладывать несколько одножильных кабелей ПвКПг в одной трубе?

Прокладка нескольких силовых кабелей в одной трубе ПНД или металлической не рекомендуется из-за ухудшения условий охлаждения. Это приводит к необходимости значительного снижения допустимого тока нагрузки (применение понижающих коэффициентов 0.8-0.9 на каждый кабель в пучке). Предпочтительна прокладка в лотках с обеспечением воздушного зазора или в отдельных трубах.

Как правильно выбрать сечение жилы кабеля ПвКПг 20 кВ?

Выбор сечения производится по трем основным критериям, указанным в ПУЭ 7-е издание:

• По допустимому длительному току нагрузки (нагрев).
• По экономической плотности тока (для линий с большим числом часов использования).
• По потере напряжения (для удаленных потребителей).
• По термической стойкости к токам короткого замыкания.

Расчет должен выполнять квалифицированный инженер-проектировщик с учетом всех условий прокладки и эксплуатации.

Нужно ли использовать концевые муфты при подключении к КРУ?

Да, обязательно. Кабель ПвКПг 20 кВ не может быть подключен к оборудованию (ячейке КРУ, трансформатору) без специальной концевой заделки. Концевая муфта обеспечивает плавный градиент электрического поля на конце экрана, герметизирует торец кабеля, защищает от увлажнения и предоставляет надежный контакт для подключения. Использование кабеля без концевой муфты приведет к пробою и выходу из строя.

Что означает маркировка «U₀/U = 12/20 кВ»?

Это номинальное напряжение кабеля, где:

• U₀ = 12 кВ – напряжение между жилой и землей (экраном).
• U = 20 кВ – линейное (междуфазное) напряжение.

Данное соотношение указывает, что кабель предназначен для работы в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, где в аварийном режиме напряжение на неповрежденных фазах относительно земли может повышаться до линейного.

Заключение

Кабель ПвКПг 1х жильный на напряжение 20 кВ является современным, технологичным и надежным решением для строительства и модернизации распределительных сетей среднего напряжения. Его преимущества, такие как высокая пропускная способность, малые габариты и отсутствие ограничений по трассе прокладки, делают его предпочтительным выбором по сравнению с кабелями старых типов. Однако успешная эксплуатация напрямую зависит от корректного выбора сечения, соблюдения правил прокладки и высокого качества монтажа соединительных и концевых аксессуаров. При проектировании и монтаже необходимо строго руководствоваться требованиями ПУЭ, ГОСТ 31565-2012 и технической документацией производителя кабеля и муфт.