Кабель ПвКПу 1-х жильный 20 кВ: полный технический анализ и область применения

Кабель ПвКПу 1х жильный на напряжение 20 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для стационарной прокладки в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, в сухих и влажных производственных помещениях, туннелях, каналах, шахтах, а также на специальных кабельных эстакадах и в блоках. Его конструкция и материалы выбраны для обеспечения высокой надежности в распределительных сетях среднего напряжения.

Расшифровка маркировки ПвКПу

Маркировка кабеля производится согласно ГОСТ 31565-2012 (кабели с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение от 6 до 30 кВ включительно) и раскрывается следующим образом:

• П – Изоляция из силанольносшитого полиэтилена.
• в – Оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.
• К – Броня из круглых оцинкованных стальных проволок.
• П – Наружный защитный покров (подушка) в виде пластмассовой ленты или экструдированного полиэтилена.
• у – Усиленная оболочка (толстостенная).
• 1х – Одна токопроводящая жила.
• 20 кВ – Номинальное напряжение 20000 В.

Конструкция кабеля ПвКПу 20 кВ

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

1. Токопроводящая жила

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

2. Экран на жиле (полупроводящей слой)

Поверх токопроводящей жилы экструдируется экструдированный полупроводящей слой (электропроводящей сшитый полиэтилен). Его задача – выровнять распределение электрического поля и предотвратить микроскопические разряды на границе между металлом жилы и основной изоляцией.

3. Основная изоляция

Выполняется из силанольносшитого полиэтилена (Пв по ГОСТ). Толщина изоляции нормирована в зависимости от номинального напряжения. Для 20 кВ она составляет не менее 5,5 мм (для сечений до 500 мм²). Сшитый полиэтилен обладает превосходными диэлектрическими и механическими свойствами, высокой термостойкостью (допустимая температура длительной работы +90°C) и стойкостью к тепловым ударам.

4. Экран на изоляции (полупроводящей слой)

Поверх основной изоляции накладывается второй экструдированный полупроводящей слой. Он, совместно с экраном на жиле, создает идеально гладкое цилиндрическое концентрическое электрическое поле внутри изоляции.

5. Поясная изоляция

В виде медных или алюминиевых лент, наложенных спирально с перекрытием. Предназначена для выравнивания потенциала по длине кабеля и отвода токов утечки. Является неотъемлемой частью экранирующей системы.

6. Дренажная жила

Медная проволока, расположенная поверх поясной изоляции. Обеспечивает электрический контакт с заземлением и служит для отвода накапливающихся зарядов и токов.

7. Разделительный слой (подушка)

Выполняется из битумированной бумаги, крепированной бумаги или полимерных лент. Защищает нижележащие слои от механических повреждений броней и предотвращает коррозию брони от химического воздействия материалов оболочки.

8. Броня

Выполнена из оцинкованных стальных проволок круглого сечения (индекс «К» в маркировке). Обеспечивает механическую защиту от растягивающих усилий, ударов, грызунов. Для кабелей с проволочной броней минимальный радиус изгиба увеличен.

9. Наружная оболочка

Толстостенная оболочка из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ), индекс «у» указывает на ее усиленное исполнение. Защищает броню от коррозии и обеспечивает стойкость к агрессивным средам, влаге, УФ-излучению (при прокладке на открытом воздухе). Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические характеристики

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

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	12/20 кВ (24 кВ)
Система измерения напряжения	Переменный ток частотой 50 Гц
Максимальная допустимая температура жилы при длительной эксплуатации	+90°C
Допустимая температура жилы при перегрузке	+130°C (не более 100 ч/год, 8 ч/сут)
Температура жилы при коротком замыкании	+250°C (не более 5 с)
Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева	-15°C
Минимальный радиус изгиба при прокладке	Не менее 15 наружных диаметров кабеля (для брони из проволок)
Строительная длина	Не менее 250 м (может варьироваться по согласованию)
Срок службы	Не менее 30 лет

Таблица 2. Примеры сечений жил и массогабаритные показатели (ориентировочные, для меди)

Сечение жилы, мм²	Наружный диаметр, мм	Масса 1 км кабеля, кг	Допустимый длительный ток при прокладке в земле (1 кабель в траншее, tгр=+25°C), А
50	40-45	3500-4000	235
95	45-50	4500-5000	335
150	50-55	5500-6200	420
240	55-65	7500-8500	540
400	70-80	11000-12500	715

Область применения и способы прокладки

Кабель ПвКПу 20 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Основные сферы применения:

• Распределительные сети 6-10/20 кВ: Питание трансформаторных подстанций, распределительных пунктов, крупных промышленных потребителей.
• Промышленные предприятия: Питание мощного оборудования (печи, двигатели, компрессорные станции).
• Инфраструктурные объекты: Аэропорты, вокзалы, метрополитен, порты.
• Объекты генерации: Сборные сети для подключения генераторов, трансформаторов.

Способы прокладки:

• В земле (траншее): Наиболее распространенный способ. Требует песчаной подушки, защиты кирпичом или плитами при риске механических повреждений, и сигнальной ленты. Глубина прокладки – не менее 0,7 м.
• В кабельных сооружениях: Туннели, коллекторы, эстакады, галереи. Броня обеспечивает защиту от растяжения на наклонных участках.
• В помещениях: В производственных цехах, тоннелях, подвалах. Усиленная оболочка обеспечивает стойкость к агрессивным средам.
• В блоках и трубах: Допускается, но с учетом повышенного нагрева и необходимости расчета допустимого тока.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества кабеля ПвКПу перед кабелями с бумажно-масляной изоляцией (СБ, ЦСБ):

• Более высокая допустимая температура жилы (+90°C против +70°C).
• Отсутствие риска течи пропиточного состава, возможность прокладки на вертикальных участках без ограничений.
• Меньший вес и наружный диаметр при аналогичных параметрах.
• Более простая и чистая монтажная разделка концов.
• Отсутствие необходимости в сложных концевых муфтах с системой подпитки маслом.

Преимущества перед кабелями в ПВХ изоляции (ВВГ и др.):

• Более высокое номинальное напряжение (до 35 кВ).
• Лучшие диэлектрические и температурные характеристики изоляции.
• Повышенная стойкость к тепловым ударам и трекингу.

Недостатки:

• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями на низкое напряжение.
• Требовательность к качеству монтажа муфт и концевых заделок (необходимость абсолютной чистоты, вакуумирования).
• Чувствительность изоляции из СПЭ к длительному воздействию воды при повреждении оболочки (риск водных древ).
• Большой минимальный радиус изгиба из-за проволочной брони.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж кабеля ПвКПу требует соблюдения строгих правил:

• Работа с броней: Броня из стальных проволок подлежит обязательному заземлению с двух концов. Для этого используются специальные заземляющие наконечники или бандажи.
• Разделка концов: Требует применения кабельного ножа, термоусаживаемых или холодноусаживаемых муфт. Критически важно обеспечить плавный переход экранированного участка на неизолированный, герметизацию среза оболочки и изоляцию места соединения экранов.
• Прокладка: Запрещается прокладывать кабель при температуре ниже -15°C без предварительного подогрева. При протяжке в трубах или блоках необходимо использовать кабельную смазку, не содержащую веществ, вредных для ПВХ и полиэтилена.
• Испытания: После монтажа кабельная линия подвергается высоковольтным испытаниям постоянным напряжением. Для кабеля на 20 кВ испытательное напряжение составляет 48 кВ (2.4U₀) в течение 15 минут.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие ПвКПу от ПвПгу?

Основное отличие в типе брони. Буква «К» в маркировке ПвКПу означает броню из круглых стальных проволок, что обеспечивает повышенную стойкость к растягивающим нагрузкам. В маркировке ПвПгу буква «П» означает броню в виде плоских стальных оцинкованных лент. Кабель с ленточной броней (ПвПгу) более гибкий и имеет меньший радиус изгиба, но менее стоек к продольным растягивающим усилиям, чем кабель с проволочной броней (ПвКПу).

Можно ли прокладывать кабель ПвКПу 20 кВ в воздухе (по фасадам, эстакадам)?

Да, можно. Усиленная оболочка из ПВХ пластиката обеспечивает стойкость к ультрафиолетовому излучению и атмосферным осадкам. Однако при открытой прокладке необходимо учитывать дополнительный нагрев от солнечной радиации, что требует поправочного коэффициента к допустимому току нагрузки. Также обязательна надежная фиксация кабеля на опорных конструкциях.

Как правильно выбрать сечение жилы кабеля ПвКПу 20 кВ?

Выбор сечения производится по двум основным критериям: по допустимому длительному току нагрузки и по экономической плотности тока. Первый критерий обеспечивает недопущение перегрева изоляции выше +90°C в конкретных условиях прокладки (в земле, в воздухе, количество рядом проложенных кабелей, температура окружающей среды). Второй критерий минимизирует капитальные затраты и потери электроэнергии за срок службы линии. Окончательный расчет должен выполнять проектировщик с учетом всех факторов ПУЭ 7-го издания.

Требуется ли для кабеля ПвКПу 20 кВ дополнительная защита при прокладке в земле?

Броня и усиленная оболочка являются достаточной защитой в большинстве грунтов. Однако в каменистых грунтах, в зонах с повышенной активностью грызунов, а также при риске механических повреждений (например, в местах возможных земляных работ) рекомендуется дополнительная защита в виде:

• Подушки и засыпки мягким грунтом или песком без камней.
• Укладки защитных плит или кирпича поверх кабеля.
• Использования сигнальной ленты с надписью «Осторожно кабель!» на глубине 0,25-0,3 м от поверхности.

Как соединять отрезки кабеля ПвКПу 20 кВ между собой?

Соединение выполняется с помощью специальных кабельных муфт – соединительных (Ст). Для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена применяются преимущественно термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты. Процесс включает в себя ступенчатую разделку концов кабеля, соединение жил механическим соединителем (опрессовка), восстановление экранов, изоляции и герметизацию. Все работы должны выполняться квалифицированным персоналом с соблюдением технологических карт производителя муфт.

Что означает индекс «у» в маркировке и можно ли его не использовать?

Индекс «у» означает «усиленная оболочка» (толстостенная). Ее использование обязательно для кабелей, предназначенных для прокладки в земле (траншеях) и в условиях возможной механической нагрузки. Для прокладки в кабельных сооружениях (тоннелях, эстакадах) с низким риском механических повреждений иногда допускается применение кабеля без индекса «у» (ПвКП), но это должно быть четко обосновано проектом и условиями эксплуатации. В большинстве случаев для подземной прокладки ПвКПу является стандартным и рекомендуемым исполнением.