Кабель ПвКПу 1-х жильный 6 кВ: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель ПвКПу 1х жильный на напряжение 6 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для стационарной прокладки в земле (траншеях) при условии отсутствия растягивающих усилий. Его применение регламентировано ТУ 16-705.499-2006 и другими нормативными документами. Расшифровка маркировки: П – изоляция из силанольносшитого полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, К – броня из круглых стальных оцинкованных проволок, Пу – усиленная наружная оболочка из полиэтилена. Кабель рассчитан на номинальное переменное напряжение 6000 В частотой 50 Гц.
Конструкция кабеля ПвКПу 1-х жильный 6 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, каждый элемент выполняет строго определенную функцию, обеспечивая долговечность и надежность в тяжелых условиях эксплуатации.
- Токопроводящая жила: Выполняется из медной или алюминиевой проволоки, однопроволочной (сечением до 50 мм²) или многопроволочной (сечением 25 мм² и выше), круглой формы. Класс жилы – 1 или 2 по ГОСТ 22483.
- Экран по жиле (полупроводящей экран): Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена. Выравнивает распределение электрического поля у поверхности жилы, предотвращая локальные перенапряжения и ионизацию.
- Изоляция: Основной изоляционный слой из силанольносшитого полиэтилена (Пв). Толщина изоляции нормирована и зависит от номинального напряжения (для 6 кВ). Материал обладает высокой электрической прочностью, термостойкостью (допустимая температура длительной эксплуатации +90°C) и стойкостью к трекингу.
- Экран по изоляции (полупроводящей экран): Наносится поверх изоляции экструзионным способом. Вместе с экраном по жиле создает коаксиальную систему, ограничивающую электрическое поле внутри кабеля и обеспечивающую безопасность при касании.
- Поясная изоляция: Выполняется в виде обмотки из электропроводящей бумаги или ленты поверх экрана по изоляции. Выравнивает поверхность для последующего наложения металлического экрана.
- Металлический экран: Выполняется в виде медной ленты или проволок, наложенных продольно или повивно. Предназначен для защиты от внешних электромагнитных помех, обеспечения симметрии электрического поля, а также в качестве проводника для токов короткого замыкания и нулевой последовательности. Для одножильных кабелей 6 кВ является обязательным элементом.
- Заполнитель: Пространство под оболочкой заполняется жгутами из ПВХ пластиката или аналогичного материала для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.
- Броня: Выполняется из оцинкованных стальных проволок круглого сечения (индекс «К»). Защищает кабель от механических повреждений (давление грунта, случайные раскопки, грызуны). Для одножильных кабелей броня наматывается немагнитным способом (с определенным шагом) для минимизации потерь на вихревые токи.
- Наружная оболочка: Усиленная оболочка из полиэтилена (индекс «Пу»). Обладает высокой стойкостью к влаге, агрессивным грунтам, химическим веществам и механическим воздействиям. Защищает броню от коррозии. Цвет оболочки, как правило, черный.
- Компенсация индуктивности и потерь: При прокладке в земле или металлических трубах из-за наличия металлического экрана и брони в одножильном кабеле наводятся вихревые токи, приводящие к дополнительным потерям и снижению допустимой токовой нагрузки. Для их минимизации применяется специальная схема взаимного расположения фаз (в треугольник или «пучком») и перекрестное соединение металлических экранов на концах линии с обязательным заземлением.
- Заземление экранов: Металлические экраны (и броня) должны быть надежно заземлены с двух сторон для обеспечения безопасности персонала и нормальной работы релейной защиты. Выбор схемы заземления (одностороннее, двухстороннее, поперечное) регламентируется ПУЭ и зависит от длины линии.
- Монтаж концевой разделки и соединительных муфт: Требует высокой квалификации персонала. Необходимо обеспечить плавный контроль электрического поля с помощью специальных экранирующих накладок, герметичность соединения и механическую прочность. Используются только муфты, предназначенные для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена.
- ПвКПу vs СБл: Кабель со сшитым полиэтином не имеет ограничений по перепаду высот при прокладке, обладает большей допустимой температурой жилы (+90°C против +70°C), меньшим весом и диаметром при аналогичных сечениях, не требует сложных маслоподпитывающих устройств. Однако он более чувствителен к качеству монтажа концевых заделок.
- ПвКПу vs ВВГ: Для напряжений 6 кВ кабель ВВГ практически не применяется. ПвКПу превосходит его по всем параметрам на среднем напряжении: термостойкость, стойкость к коротким замыканиям, диэлектрические характеристики.
- Выбор между ПвКПу и ПвППу: Кабель ПвППу имеет броню из плоских стальных оцинкованных лент (индекс «П»). Он лучше защищен от механических повреждений режущего типа, но менее гибок и имеет большие потери в броне при использовании для одножильных кабелей. ПвКПу (с круглой проволочной броней) чаще применяется для ответственных линий, где возможны растягивающие нагрузки и требуется повышенная стойкость к механическим воздействиям.
Основные технические характеристики и параметры
Эксплуатационные и электрические параметры кабеля ПвКПу 1х6 кВ определяются его конструкцией и материалами.
Таблица 1. Электрические характеристики на переменное напряжение 50 Гц
| Параметр | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U, кВ | 6/6 | U0 – напряжение между жилой и землей/экраном, U – между жилами |
| Максимальное рабочее напряжение Umax, кВ | 7.2 | |
| Испытательное переменное напряжение, кВ | 15 | Продолжительность 10 мин. |
| Допустимая температура жилы при длительной эксплуатации | +90°C | |
| Допустимая температура жилы при коротком замыкании | +250°C | Продолжительность не более 5 сек. |
| Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева | -15°C | |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15 наружных диаметров кабеля | Для многопроволочных жил сечением ≥ 50 мм² |
Таблица 2. Примеры сечений жил и массо-габаритные показатели (ориентировочные)
| Сечение жилы, мм² | Наружный диаметр, мм | Масса 1 км кабеля, кг | Максимальный ток нагрузки*, А |
|---|---|---|---|
| 50 | 40-45 | 3500-4000 | 200-220 |
| 95 | 45-50 | 4500-5000 | 290-320 |
| 150 | 50-55 | 5500-6200 | 370-410 |
| 240 | 60-65 | 7500-8500 | 480-530 |
*Токовые нагрузки приведены для прокладки в земле (траншее) при температуре грунта +20°C, глубине заложения 0.7 м, удельном тепловом сопротивлении грунта 1.0 К·м/Вт. Точные значения определяются по ПУЭ 7 изд. и расчетным методикам.
Область применения и особенности монтажа
Кабель ПвКПу 1х6 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Основная сфера применения – сети среднего напряжения 6 кВ: питание мощных электродвигателей, распределительные устройства промышленных предприятий, шахт, насосных станций, объектов нефтегазовой отрасли. Прокладка осуществляется в земле (траншеях) с обязательной подготовкой песчаной подушки и засыпкой, а также в кабельных каналах, туннелях и коллекторах при условии отсутствия растягивающих усилий.
Критически важные особенности монтажа одножильных кабелей 6 кВ:
Сравнение с аналогами и выбор кабеля
Кабель ПвКПу является современной альтернативой кабелям с бумажно-масляной изоляцией (например, СБл) и кабелям с изоляцией из ПВХ (ВВГ).
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие кабеля ПвКПу от АПвКПу?
Первая буква в маркировке указывает на материал токопроводящей жилы. Отсутствие буквы «А» означает, что жила выполнена из меди. АПвКПу – имеет алюминиевую токопроводящую жилу. Медные кабели имеют меньшее удельное сопротивление, большую допустимую токовую нагрузку, лучшее сопротивление на излом, но большую стоимость и массу.
Можно ли прокладывать кабель ПвКПу 1х6 кВ в воздухе (по эстакадам, фасадам)?
Прямое назначение кабеля ПвКПу – прокладка в земле. Для прокладки в воздушном пространстве, особенно в регионах с высокой солнечной инсоляцией, рекомендуется использовать кабели с наружной оболочкой, стойкой к ультрафиолетовому излучению, например, с индексом «шв» (шланг защитный из поливинилхлорида) или специальные УФ-стабилизированные полиэтиленовые оболочки. Прокладка ПвКПу на открытом воздухе без защиты от солнечного излучения сокращает срок его службы.
Как правильно выбрать сечение жилы кабеля ПвКПу 6 кВ?
Выбор сечения производится по двум основным критериям: по допустимому длительному току нагрузки (нагреву) и по потере напряжения. Расчет ведется согласно ПУЭ гл. 1.3 с учетом конкретных условий прокладки (температура грунта/воздуха, количество кабелей в траншее, удельное тепловое сопротивление грунта), а также с учетом токов короткого замыкания. Для предварительной оценки можно использовать табличные данные из ПУЭ, но окончательный расчет должен выполнять проектировщик.
Обязательно ли использовать концевые муфты при монтаже?
Да, обязательно. Открытый срез кабеля ПвКПу не может быть подключен напрямую к оборудованию. Концевая кабельная муфта (КНС, ПСТк) обеспечивает плавный контроль электрического поля в зоне окончания экрана, герметизирует торец кабеля, обеспечивает необходимое расстояние между фазами и между фазой и землей, а также служит для удобного и надежного присоединения к шинам или выводам аппаратуры.
Что означает «усиленная оболочка из полиэтилена» (Пу)?
Это означает, что наружная полиэтиленовая оболочка имеет увеличенную толщину по сравнению со стандартной, а также, как правило, повышенные механические характеристики (сопротивление раздиру, истиранию, удару). Это обеспечивает дополнительную защиту брони от коррозии и механических повреждений при укладке в кабельную траншею с каменистым грунтом и последующих подвижках грунта.
Какой срок службы у кабеля ПвКПу?
Номинальный срок службы кабеля ПвКПу при соблюдении условий эксплуатации, транспортировки, монтажа и хранения составляет не менее 30 лет. Фактический срок службы может быть больше и определяется агрессивностью среды, режимами нагрузки и качеством обслуживания.
Заключение
Кабель ПвКПу 1-х жильный 6 кВ является современным, надежным и технологичным решением для создания кабельных линий среднего напряжения в условиях, требующих повышенной механической защиты. Его конструкция, основанная на изоляции из сшитого полиэтилена и комбинации круглой проволочной брони с усиленной полиэтиленовой оболочкой, обеспечивает длительную и безотказную работу в сложных условиях. Успешная эксплуатация напрямую зависит от грамотного проектирования системы (с учетом особенностей одножильных кабелей), правильного выбора сечения, неукоснительного соблюдения технологий монтажа, включая монтаж муфт и заземление экранов, а также от квалификации обслуживающего персонала.