Кабель ПвКПу 1-х жильный 10 кВ

Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвКПу 1х жильный на напряжение 10 кВ: конструкция, применение и технические характеристики

Кабель марки ПвКПу 1х жильный на напряжение 10 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 6/10 кВ частотой 50 Гц. Данный кабель является ключевым элементом современных кабельных линий электропередачи среднего класса напряжения, вытесняя традиционные кабели с бумажно-пропитанной изоляцией благодаря совокупности эксплуатационных преимуществ.

Расшифровка маркировки ПвКПу

Маркировка кабеля выполняется согласно ГОСТ 31565-2012 (Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 1, 3, 6, 10, 20, 35 кВ. Общие технические условия) и расшифровывается следующим образом:

• П – Изоляция из полиэтилена.
• в – Обозначение вида полиэтилена: вулканизированный (сшитый).
• К – Кабель с конструкцией, предназначенной для прокладки в земле (броня из круглых оцинкованных стальных проволок).
• П – Наружная полиэтиленовая оболочка.
• у – Обозначение усиленной защитной оболочки (как правило, полиэтиленовой).
• 1х – Одна токопроводящая жила.
• 10 кВ – Номинальное напряжение 10 кВ.

Таким образом, ПвКПу – это кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, с броней из круглых стальных оцинкованных проволок и в полиэтиленовой оболочке, одножильный.

Конструкция кабеля ПвКПу 1х жильный 10 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. От центра к периферии она включает:

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки, соответствует классу 1 или 2 по ГОСТ 22483. Для сечений от 50 мм² и выше, как правило, выполняется секторной или сегментной формы для обеспечения компактности. Жила может быть как однопроволочной (монолитной) для небольших сечений, так и многопроволочной.

2. Экран на жиле (полупроводящий экран)

Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Его основная функция – выравнивание электрического поля и предотвращение возникновения локальных перенапряжений на границе жила-изоляция.

3. Изоляция

Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии. Толщина изоляции нормируется стандартами (например, ГОСТ 15125 или ТУ 16.К71-335-2004) и для напряжения 10 кВ составляет, как правило, 4.5 мм. СПЭ обладает высокой электрической прочностью, термостойкостью (допустимая температура длительной работы +90°C) и стойкостью к тепловым деформациям.

4. Экран на изоляции (полупроводящий экран)

Аналогичен экрану на жиле, наносится поверх изоляции. Вместе с экраном на жиле создает коаксиальную конструкцию, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции.

5. Поясная изоляция

Выполняется в виде наложения медных или алюминиевых лент, либо в виде экструдированной медной оболочки. Предназначена для выравнивания потенциала и обеспечения симметрии электрического поля вокруг изоляции, а также для отвода токов утечки и токов короткого замыкания.

6. Броня

Выполняется из оцинкованных стальных проволок круглого сечения, наложенных поверх разделительного слоя (например, битумированной бумаги или полимерной ленты). Назначение брони – защита кабеля от механических повреждений (ударов, сдавливания, растяжения) при прокладке в земле и от грызунов.

7. Наружная оболочка

Изготавливается из полиэтилена (ПЭ) или поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Для марки ПвКПу используется полиэтиленовая оболочка (второй символ «П»), которая обладает высокой стойкостью к влаге, агрессивным почвам, химическим веществам и обладает отличными механическими свойствами. Оболочка окрашивается, обычно в черный цвет.

Основные технические и эксплуатационные характеристики

Электрические характеристики

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 6/10 (12) кВ. Где U₀ – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное напряжение, U_m – максимальное рабочее напряжение.
• Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 18 кВ в течение 10 минут после прокладки и монтажа муфт.
• Испытательное постоянное напряжение: 36 кВ в течение 15 минут на готовом кабеле в заводской поставке.
• Допустимая длительная температура токопроводящей жилы: +90°C.
• Максимальная температура при коротком замыкании: +250°C (продолжительность не более 5 сек).
• Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -20°C.
• Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля.

Таблица 1. Примерные данные по сечениям и массогабаритным показателям (медная жила)

Сечение жилы, мм²	Наружный диаметр, мм (приблизительно)	Масса 1 км кабеля, кг (приблизительно)	Допустимый длительный ток в земле, А (приблизительно)*
50	38-42	3200-3600	250-280
95	44-48	4500-5000	350-390
150	50-54	6000-6600	440-480
240	58-62	8200-9000	570-620
400	70-75	12500-13500	770-820

• Точные значения токовых нагрузок определяются по ПУЭ 7-е изд. гл.1.3 с учетом конкретных условий прокладки: температуры земли, удельного теплового сопротивления грунта, глубины заложения и количества работающих кабелей в траншее.

Область применения

Кабель ПвКПу 1х10 кВ предназначен для прокладки в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, в том числе в болотистой местности, в грунтах с повышенной влажностью, а также через несущественные водные преграды. Он применяется для создания распределительных сетей 6-10 кВ, питания мощных потребителей (трансформаторных подстанций, насосных станций, промышленных предприятий), в качестве вводов и отводов на подстанциях. Одножильная конструкция требует особого внимания к прокладке из-за возникновения индуктивных потерь и наведенных токов в броне.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества кабеля ПвКПу (СПЭ-изоляция):

• Высокая допустимая рабочая температура: +90°C против +70°C для кабелей с бумажной изоляцией (маслонаполненные или пропитанные).
• Большая перегрузочная способность.
• Отсутствие необходимости в ограничении перепадов уровней при прокладке, так как нет риска стекания пропиточного состава.
• Меньший вес и наружный диаметр при аналогичных электрических параметрах.
• Простота монтажа и эксплуатации: не требуется сложная система подпитки маслом, возможна прокладка на вертикальных участках.
• Высокая стойкость к термическим и механическим деформациям.
• Длительный срок службы – до 40 лет и более.

Недостатки:

• Чувствительность к точечным механическим повреждениям (надрезы, задиры) при монтаже, которые могут стать очагом развития электрического дерева.
• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями с изоляцией из ПВХ.
• Требовательность к качеству монтажа муфт и концевых заделок.
• Для одножильных кабелей с броней – необходимость учета потерь в броне и ее перекрестного соединения и заземления для снижения циркулирующих токов.

Особенности монтажа и эксплуатации

Прокладка кабеля ПвКПу 1х10 кВ осуществляется в траншеях с песчаной подушкой и защитным слоем кирпича или сигнальной ленты. Глубина заложения – не менее 0.7-1.0 м. При параллельной прокладке нескольких одножильных кабелей их располагают вплотную в треугольник или «вразбежку» для снижения неравномерности индуктивных сопротивлений. Критически важно соблюдать минимальный радиус изгиба.

Особое внимание уделяется заземлению брони и металлических экранов. Для предотвращения циркуляции токов в броне (которые приводят к дополнительным потерям и нагреву) броню и экраны смежных участков кабельной линии (обычно длиной около 400-500 м) изолируют друг от друга, а в конце каждого участка выполняют перекрестное соединение и заземление (система bonding).

Монтаж концевых и соединительных муфт требует высокой квалификации персонала, тщательной зачистки изоляции, ступенчатой шлифовки, очистки от полупроводящего слоя и абсолютной чистоты в процессе работы.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие ПвКПу от ПвПуг?

Основное отличие – в конструкции брони. У кабеля ПвКПу броня выполнена из круглых оцинкованных стальных проволок, что обеспечивает высокую стойкость к растягивающим нагрузкам. У кабеля ПвПуг броня выполнена в виде двух плоских оцинкованных стальных лент (индекс «П»), что обеспечивает защиту в основном от сдавливающих нагрузок и механических повреждений. Кабель с проволочной броней (К) более гибкий и устойчив к растяжению.

Почему для сетей 10 кВ часто используют именно одножильные кабели, а не трехжильные?

Использование трех одножильных кабелей вместо одного трехжильного дает ряд преимуществ: большая гибкость и удобство монтажа (особенно для крупных сечений), меньший вес единичного барабана, возможность оптимизации конфигурации прокладки для снижения потерь, повышенная ремонтопригодность (при повреждении одной фазы меняется только один кабель). Однако это увеличивает общую стоимость метража и объем земляных работ.

Как правильно выбрать сечение жилы кабеля ПвКПу 10 кВ?

Выбор сечения производится по двум основным критериям: 1) По допустимому длительному току нагрузки (согласно ПУЭ, гл.1.3) с учетом всех поправочных коэффициентов на условия прокладки. 2) По экономической плотности тока (согласно ПУЭ, гл.1.3) для определения наиболее целесообразного сечения с учетом капитальных затрат и стоимости потерь электроэнергии. Окончательное сечение принимается по большему из двух значений.

Каковы требования к заземлению брони и экрана одножильного кабеля?

Броня и экран должны быть заземлены с двух концов кабельной линии для обеспечения электробезопасности и возможности работы защит. Однако для линий длиной более нескольких сотен метров прямое заземление с двух сторон приводит к возникновению циркулирующих токов (токов в оболочке) из-за электромагнитной индукции от токоведущей жилы. Для их снижения применяют схему раздельного заземления (cross-bonding): линию делят на три примерно равных участка, на границах участков броню/экран изолируют, а в конце каждого участка выполняют перекрестное соединение фаз и заземление. Это уравнивает наведенные потенциалы и сводит циркулирующие токи к минимуму.

Можно ли прокладывать кабель ПвКПу в воздухе (по эстакадам, фасадам)?

Кабель марки ПвКПу с броней из стальных проволок и полиэтиленовой оболочкой предназначен в первую очередь для прокладки в земле. Для прокладки в воздухе, особенно при наличии риска механических повреждений, обычно применяют кабели с броней из стальных лент (например, ПвПуг) или без брони, но в негорючей оболочке (ПвП). Прокладка ПвКПу по воздуху возможна, но нерациональна из-за избыточной механической прочности и веса, а также необходимости защиты от УФ-излучения (полиэтиленовая оболочка требует защиты).

Какой документ является основным для определения требований к кабелю ПвКПу?

Основополагающими документами являются:

• ГОСТ 31565-2012 – общие технические условия для кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение 1-35 кВ.
• Технические условия (ТУ) конкретного завода-изготовителя, которые детализируют конструктивные особенности (например, ТУ 16.К71-335-2004).
• Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ, 7-е издание) – для выбора сечения, условий прокладки и защиты.

Заключение

Кабель ПвКПу 1х жильный 10 кВ представляет собой современное, надежное и технологичное решение для создания кабельных линий распределительных сетей среднего напряжения. Его конструкция, основанная на изоляции из сшитого полиэтилена и защите проволочной броней в полиэтиленовой оболочке, обеспечивает длительный срок службы, высокую пропускную способность и стойкость к сложным условиям прокладки в грунте. Грамотный выбор сечения, соблюдение правил монтажа, заземления и эксплуатации, предписанных ПУЭ и технической документацией, являются залогом надежной и безаварийной работы энергообъекта на протяжении десятилетий.