Кабель ПвКПу 1х70: полное техническое описание, конструкция и область применения

Кабель марки ПвКПу 1х70 представляет собой одножильный силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, броней из круглых стальных оцинкованных проволок и наружным защитным покровом. Данный тип кабеля предназначен для стационарной прокладки в земле (траншеях) и воде, включая условия с высокой коррозионной активностью грунтов и вод, а также в сейсмически активных районах. Его основное назначение – передача и распределение электрической энергии в сетях напряжением до 110 кВ включительно переменного тока частотой 50 Гц.

Расшифровка маркировки ПвКПу 1х70

• П – изоляция из полиэтилена.
• в – вулканизированного (сшитого).
• К – конструкция с круглой броней из стальных оцинкованных проволок.
• Пу – повышенной устойчивости защитного покрова (полиэтиленовая оболочка).
• 1х70 – одна жила сечением 70 мм².

Конструкция кабеля ПвКПу 1х70

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая высокую надежность и долговечность в тяжелых условиях эксплуатации.

1. Токопроводящая жила

Жила сечением 70 мм² изготавливается из медных проволок (по ГОСТ 22483). Для данного сечения, как правило, применяется уплотненная или компактированная конструкция. Это означает, что проволоки скручиваются таким образом, чтобы минимизировать межпроволочное пространство, что придает жиле механическую прочность, оптимальную форму и снижает склонность к окислению.

2. Экран по жиле (полупроводящий экран)

Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его задача – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений и местных концентраций напряженности, что предотвращает возникновение частичных разрядов, разрушающих изоляцию.

3. Основная изоляция

Изоляционный слой выполнен из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии. Толщина изоляции нормируется в зависимости от класса напряжения (например, для 10 кВ – 4,5 мм, для 110 кВ – 17,0 мм). Сшитый полиэтилен обладает превосходными диэлектрическими и механическими свойствами, высокой термостойкостью (допустимая температура длительной работы +90°C), стойкостью к тепловым ударам и влаге.

4. Экран по изоляции (полупроводящий слой)

Поверх основной изоляции накладывается второй экструдированный полупроводящий слой. Он, совместно с экраном по жиле, создает цилиндрический конденсатор с равномерным радиальным распределением электрического поля внутри изоляции.

5. Поясная изоляция

Представляет собой намотку из полупроводящих или медных лент. Ее функция – равномерное распределение потенциала по окружности экрана и механическая защита экрана от повреждения.

6. Медный экран (заземляющий)

Выполняется в виде медных проволок, спирально наложенных поверх поясной изоляции, или в комбинации с медными лентами. Этот экран служит для замыкания токов утечки и токов однофазного короткого замыкания на землю, а также для защиты от внешних электромагнитных помех. Является обязательным элементом для заземления.

7. Заполнитель и разделительный слой

Для придания кабелю круглой формы и фиксации элементов конструкции используются заполнители из ПВХ-поясов или крепированной бумаги. Поверх них часто накладывается битумная лента для дополнительной гидрофобизации.

8. Броня

Броня типа «К» (круглая) из стальных оцинкованных проволок. Это ключевой конструктивный элемент, обеспечивающий защиту от механических повреждений (растягивающих усилий, ударов, сдавливания грунтом, грызунов). Оцинковка проволок обеспечивает коррозионную стойкость. Диаметр проволок нормируется.

9. Наружная оболочка

Защитный покров типа «Пу» – оболочка из полиэтилена (PE) повышенной прочности. Полиэтиленовая оболочка обладает исключительной стойкостью к влаге, агрессивным химическим средам (кислоты, щелочи, соли, продукты жизнедеятельности бактерий), не поддерживает горение и обеспечивает длительную защиту брони от коррозии.

Основные технические характеристики

Электрические характеристики (на примере напряжения 10 кВ)

Параметр	Значение	Примечание
Номинальное напряжение, U0/U (Um)	8,7/10 кВ (12 кВ)	U0 – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное
Максимальная рабочая температура жилы	+90°C	Длительно допустимая
Температура при коротком замыкании (до 5 сек)	+250°C
Допустимый ток нагрузки (Iдоп)	~280 А	Зависит от условий прокладки (в земле, температуре грунта)
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, не более	0,268 Ом/км	Для медной жилы 70 мм²
Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц	22 кВ (на 10 мин)	После изготовления
Импульсное испытательное напряжение	75 кВ

Механические и эксплуатационные характеристики

Параметр	Описание
Минимальный радиус изгиба	Не менее 15 наружных диаметров кабеля. Для бронированных кабелей с круглой броней это критически важный параметр.
Диапазон рабочих температур	От -50°C до +50°C (для монтажа без предварительного подогрева до -20°C)
Стойкость к растяжению	Броня из круглых проволок рассчитана на восприятие значительных растягивающих усилий при прокладке в траншеях с сложным рельефом или по дну водоемов.
Стойкость к агрессивным средам	Оболочка «Пу» обеспечивает стойкость к соленой воде, щелочам, кислотам, бензину, маслам.
Допустимая глубина прокладки	До 3 метров, в зависимости от типа грунта и внешних нагрузок.

Область применения и способы прокладки

Кабель ПвКПу 1х70 применяется в энергетических системах, требующих высокой надежности и защиты от внешних воздействий.

• Прокладка в земле (траншеях): Основной способ монтажа. Кабель укладывается на подготовленную подушку из песка или просеянного грунта. Обязательна защита сигнально-предупредительной лентой или кирпичом. Броня обеспечивает защиту от механических повреждений при раскопках, давления грунта, корней деревьев и грызунов.
• Прокладка в воде: В реках, озерах, морских акваториях, через каналы. Конструкция с круглой броней и полиэтиленовой оболочкой устойчива к постоянному воздействию воды, течениям, волновым нагрузкам и потенциальному якорному зацепу.
• Коррозионно-опасные районы: Болота, солончаки, промышленные зоны со стоками, территории вблизи химических производств. Оцинкованная броня и полиэтиленовая оболочка «Пу» обеспечивают многолетнюю защиту.
• Сейсмически активные зоны: Конструкция кабеля обладает повышенной стойкостью к смещениям грунта и вибрациям.

Важно: Кабель ПвКПу является одножильным. При использовании в сетях трехфазного тока необходимо прокладывать три таких кабеля. Для компенсации индуктивных потерь и наведенных токов в броне применяется специальная схема перекрестного соединения и заземления брони и экранов на концах линии.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Сравнение с кабелем ААБл (с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами):

• Преимущества ПвКПу: Более высокая допустимая температура работы (+90°C против +70°C), большая пропускная способность, отсутствие риска течи пропиточного состава, меньший вес и радиус изгиба, стойкость к влаге (можно прокладывать даже в воде без дополнительной герметизации), большая длина строительных отрезков.
• Недостатки ПвКПу: Более высокая стоимость, чувствительность к точечным механическим повреждениям изоляции при монтаже (требуется аккуратность), необходимость специального инструмента для разделки и монтажа концевых муфт.

Сравнение с кабелем ПвБбШп (с броней из стальных лент):

• Преимущества ПвКПу (тип «К»): Круглая броня обеспечивает гораздо более высокую стойкость к растягивающим усилиям, что критично для прокладки в воде и на сложном рельефе. Более высокая коррозионная стойкость за счет оцинковки проволок и полной герметизации полиэтиленом.
• Недостатки: Больший вес, большая жесткость и, как правило, более высокая стоимость.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Чем принципиально отличается кабель ПвКПу от ПвБбШп?

Ключевое отличие – тип брони. ПвБбШп имеет броню из двух стальных оцинкованных лент (Бб), которая хорошо защищает от ударов и сдавливания, но плохо воспринимает растяжение. ПвКПу с броней из круглых проволок (К) специально создан для работы на растяжение, что делает его незаменимым при прокладке через водные преграды, в болотистой местности с риском просадок, в шахтах и на вертикальных участках.

2. Как правильно заземлять броню и экраны одножильного кабеля ПвКПу в трехфазной линии?

Для снижения потерь и нагрева от циркулирующих токов в броне и экранах применяется схема поперечного соединения (cross-bonding). Условно линию делят на три секции. На концах линии и в точках соединения секций броня и экраны каждого кабеля соединяются между собой и заземляются через ограничители перенапряжения. Внутри секции они изолированы. Это позволяет наводимым токам компенсироваться, сводя суммарный ток к минимуму. Для коротких линий допускается заземление с обоих концов, но это приводит к потерям.

3. Можно ли прокладывать кабель ПвКПу в кабельной канализации или тоннеле?

Да, можно. Однако в этом случае его ключевое преимущество – стойкость к растяжению и агрессивному грунту – может быть не полностью востребовано. Часто для кабельной канализации выбирают более легкие и дешевые аналоги без брони (ПвП) или с ленточной броней (ПвБбШп), если нет риска протечек и затопления. ПвКПу в канализации оправдан при высоком уровне грунтовых вод или агрессивной среде.

4. Какие муфты используются для монтажа кабеля ПвКПу 1х70?

Применяются специальные соединительные и концевые муфты для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на соответствующее напряжение. Для муфтирования необходима тщательная зачистка, ступенчатая разделка изоляции с соблюдением геометрии, монтаж полупроводящих и изоляционных элементов, установка заземляющих проводников на броню и экран, герметизация. Работы должны выполняться квалифицированным персоналом с использованием фирменных комплектующих.

5. Как определяется необходимое сечение 70 мм² для конкретного объекта?

Сечение выбирается на основе расчета по допустимому току нагрузки (I_доп) с учетом условий прокладки (температура земли, удельное тепловое сопротивление грунта, количество кабелей в траншее, близость друг к другу) и по потере напряжения. Для кабеля 70 мм² на 10 кВ I_доп при прокладке в земле (температура грунта +15°С, тепловое сопротивление 1,0 К·м/Вт) составляет примерно 280-300 А. Также обязателен проверочный расчет на термическую стойкость при токах короткого замыкания.

6. Существует ли алюминиевый аналог кабеля ПвКПу?

Да, существует кабель АПвКПу, где «А» обозначает алюминиевую жилу. Его электрические характеристики (допустимый ток, потери напряжения) будут ниже при том же сечении 70 мм² из-за большего удельного сопротивления алюминия. Однако он легче и дешевле. Выбор между медью и алюминием делается на основе технико-экономического расчета, учитывающего токовую нагрузку, длину линии и бюджет проекта.

7. Каков гарантийный срок на кабель ПвКПу и его реальный срок службы?

Гарантийный срок, устанавливаемый производителем, обычно составляет 5 лет с момента ввода кабеля в эксплуатацию, но не более 4,5 лет с момента изготовления. Расчетный (ожидаемый) срок службы при соблюдении условий прокладки, эксплуатации и нагрузок составляет не менее 30-40 лет. Фактический срок службы может превышать 50 лет благодаря высокой стабильности материалов (сшитый полиэтилен, полиэтиленовая оболочка, оцинкованная сталь).