Кабель ПвКПу 1-х жильный 20 кВ
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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Более высокое номинальное напряжение (до 35 кВ).
- Лучшие диэлектрические и температурные характеристики изоляции.
- Повышенная стойкость к тепловым ударам и трекингу.
- 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.
- 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.
- 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.
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
| 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 |
| 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:
Способы прокладки:
Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами
Преимущества кабеля ПвКПу перед кабелями с бумажно-масляной изоляцией (СБ, ЦСБ):
Преимущества перед кабелями в ПВХ изоляции (ВВГ и др.):
Недостатки:
Особенности монтажа и эксплуатации
Монтаж кабеля ПвКПу требует соблюдения строгих правил:
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:
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.