Кабель ПвКсП 1-х жильный 10 кВ
Кабель ПвКсП 1-х жильный 10 кВ: полное техническое описание и область применения
Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена марки ПвКсП 1х жильный на напряжение 10 кВ представляет собой современную кабельную продукцию, предназначенную для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Его конструкция и материалы отвечают высоким требованиям надежности, долговечности и безопасности в электрических сетях среднего напряжения. Расшифровка маркировки: П – изоляция из силанольносшитого полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, Кс – экран жилы из медных проволок (концентрических проводников), П – наружный защитный покров (броня) из плоских оцинкованных стальных проволок.
Конструкция кабеля ПвКсП 1х жильный 10 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее подробно, начиная от центра.
- Токопроводящая жила. Изготавливается из медной проволоки, соответствует 1 или 2 классу по ГОСТ 22483. Жила может быть секторной или круглой формы. Секторная форма позволяет оптимизировать использование монтажного пространства в кабельных линиях, уменьшая общий диаметр кабеля. Сечение жилы выбирается исходя из условий нагрузки и может варьироваться в широком диапазоне, например, от 50 до 800 мм² и более.
- Экран по жиле (ЭЖ). Представляет собой полупроводящий слой, наложенный экструзией непосредственно на изоляцию. Его основная функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений на границе жила-изоляция, что предотвращает возникновение частичных разрядов – основной причины старения изоляции.
- Изоляция. Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал получают путем химической или радиационной сшивки молекул полиэтилена, что придает ему выдающиеся свойства: высокую температурную стойкость (длительно до +90°C, в аварийном режиме до +130°C), отличные диэлектрические характеристики, механическую прочность и стойкость к трекингу. Номинальная толщина изоляции для кабеля на 10 кВ стандартизирована.
- Экран по изоляции (ЭИ). Также выполнен из полупроводящего материала. Вместе с экраном по жиле он формирует цилиндрический конденсатор, внутри которого заключено электрическое поле. Это ключевой элемент для кабелей среднего напряжения.
- Поясная изоляция. Накладывается поверх экрана по изоляции. Обычно выполняется в виде ленты из электропроводящего материала или медных проволок, наложенных с малым шагом. Обеспечивает равномерный контакт с металлическим экраном.
- Металлический экран (заземляющий). В марке ПвКсП выполнен в виде медных проволок (концентрических проводников), наложенных поверх поясной изоляции. Основные функции: проведение токов утечки и токов короткого замыкания, защита от внешних электромагнитных помех, обеспечение безопасности персонала путем заземления. Для одножильных кабелей он также служит для компенсации индуктивного сопротивления и снижения потерь.
- Заполнитель. Пространство между металлическим экраном и оболочкой заполняется жгутами из ПВХ-пластиката или другими материалами для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.
- Оболочка. Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Защищает внутренние элементы кабеля от механических повреждений, влаги, агрессивных сред. Имеет характерную окраску (обычно черный цвет) и маркировку с указанием марки, сечения, напряжения и производителя.
- Броня. Выполнена из плоских оцинкованных стальных проволок (П), наложенных поверх оболочки. Предназначена для защиты кабеля от механических воздействий (растяжения, сдавливания, грызунов) при прокладке в земле (траншеях) без дополнительных защитных конструкций.
- Наружный покров. Защитный шланг из ПВХ-пластиката, наложенный поверх брони для защиты стальных проволок от коррозии.
- Распределительные сети городской и промышленной инфраструктуры (питание районов, микрорайонов, крупных предприятий).
- Кабельные вставки в воздушных линиях электропередачи.
- Питание мощного оборудования: трансформаторов, двигателей, насосных станций.
- Прокладка в качестве магистральных и распределительных линий на территории промышленных объектов, нефтегазовых месторождений, портов.
- Устройство ответвлений от высоковольтных линий.
- В земле (траншеях). Наиболее распространенный способ. Броня из стальных проволок обеспечивает защиту от механических повреждений при засыпке грунтом и в процессе эксплуатации. Требуется соблюдение норм по глубине прокладки (не менее 0.7 м для линий до 20 кВ), устройству песчаной подушки и защите сигнальной лентой или плитами.
- В кабельных каналах, туннелях, коллекторах. Броня защищает кабель от возможных обрушений, воздействия грызунов. ПВХ-оболочка обладает стойкостью к влажной среде.
- В производственных помещениях. Допускается открытая прокладка по конструкциям, если исключено прямое механическое воздействие. Важно обеспечить надежное заземление металлического экрана с двух сторон.
- Прокладка в воде не рекомендуется без дополнительных защитных мер, так как конструкция не является герметизированной.
- Раскатка и укладка. Запрещается сбрасывать барабаны с кабелем. Раскатка производится с применением кабельных роликов для минимизации трения и механических напряжений. Минимально допустимый радиус изгиба при прокладке составляет 15-20 наружных диаметров кабеля.
- Заземление экранов. Для одножильных кабелей это критически важный момент. Металлические экраны (медные проволоки) должны быть надежно заземлены с обоих концов кабельной линии. Это необходимо для обеспечения безопасности, отвода токов утечки и предотвращения наведения высокого потенциала на незаземленных частях. При большой длине линии (обычно более 1-2 км) может потребоваться применение поперечного соединения экранов (cross-bonding) для снижения циркулирующих токов и потерь.
- Соединение и оконцевание. Для соединения жил применяются специальные соединительные муфты (соединительные, ответвительные). Для подключения к оборудованию (шинопроводу, выводам трансформатора) используются концевые муфты (концевая разделка) или кабельные вводы. Все муфты для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на 10 кВ являются термоусаживаемыми или холодноусаживаемыми. Технология монтажа включает строгую последовательность операций: ступенчатая зачистка изоляции с соблюдением геометрии, наложение полупроводящих, изолирующих и экранирующих слоев, монтаж заземляющего проводника и герметизация.
- Испытания после монтажа. После прокладки и монтажа муфт кабельная линия подвергается высоковольтным испытаниям выпрямленным напряжением (постоянным током) величиной, как правило, 2.5Uном (25 кВ) в течение 15 минут. Это позволяет выявить возможные повреждения изоляции, допущенные при монтаже.
- Высокая надежность и долговечность: Срок службы достигает 30-40 лет и более при соблюдении условий эксплуатации.
- Отличные электрические характеристики: Низкие диэлектрические потери, высокая стойкость к частичным разрядам.
- Высокая допустимая температура: Длительная рабочая температура +90°C позволяет пропускать большие токи нагрузки.
- Удобство монтажа и прокладки: Меньший вес и радиус изгиба по сравнению с маслонаполненными кабелями. Отсутствие необходимости в сложных системах подпитки маслом и ограничениях по перепаду высот.
- Безопасность и экологичность: Отсутствие масла исключает риск возгорания и загрязнения окружающей среды при повреждении.
- Стойкость к внешним воздействиям: Броня обеспечивает механическую защиту, а материалы оболочки и изоляции устойчивы к влаге, агрессивным почвам, УФ-излучению (при кратковременном нахождении на солнце).
- Чувствительность к точечным механическим повреждениям: При нарушении технологии прокладки (удар, перегиб) в изоляции XLPE может возникнуть дефект, который со временем развивается в пробой.
- Сложность локализации повреждений: Определение места пробоя в кабеле с полиэтиленовой изоляцией требует применения специальных методов (импульсный, колебательный разряд).
- Требовательность к качеству монтажа муфт: Надежность соединения на 90% зависит от соблюдения технологии монтажа. Некачественный монтаж – основная причина отказов.
- Наличие брони увеличивает вес и стоимость по сравнению с безбронными аналогами (ПвКсВ), но является необходимым для прокладки в земле.
Основные технические характеристики и параметры
Кабель ПвКсП 1х жильный 10 кВ изготавливается в соответствии с техническими условиями ТУ 16.К71-304-2001 или аналогичными. Его ключевые параметры приведены в таблицах ниже.
Таблица 1. Электрические параметры при температуре +20°C
| Номинальное сечение жилы, мм² | Электрическое сопротивление жилы, Ом/км, не более | Емкость, мкФ/км, не более | Индуктивное сопротивление, Ом/км (приблизительно) |
|---|---|---|---|
| 50 | 0.387 | 0.20 — 0.25 | 0.15 — 0.18 |
| 95 | 0.193 | 0.22 — 0.28 | 0.14 — 0.17 |
| 150 | 0.124 | 0.25 — 0.32 | 0.13 — 0.16 |
| 240 | 0.0754 | 0.28 — 0.36 | 0.12 — 0.15 |
| 400 | 0.0471 | 0.33 — 0.42 | 0.11 — 0.14 |
Таблица 2. Допустимые длительные токовые нагрузки (при прокладке в земле, температуре грунта +15°C, глубине прокладки 0.7 м)
| Сечение жилы, мм² | Допустимый ток нагрузки, А (для одной кабельной линии) | Ток односекундного КЗ, кА, не более |
|---|---|---|
| 50 | 215 | 5.5 |
| 95 | 330 | 10.5 |
| 150 | 395 | 16.5 |
| 240 | 540 | 26.5 |
| 400 | 710 | 44.0 |
Важное примечание: Токовые нагрузки являются справочными и могут значительно варьироваться в зависимости от конкретных условий прокладки: температуры окружающей среды, количества работающих параллельно кабелей, теплопроводности грунта, наличия дополнительного охлаждения. Окончательный расчет должен производиться по методикам, указанным в ПУЭ 7-го издания и других нормативных документах.
Область применения и способы прокладки
Кабель ПвКсП 1х жильный 10 кВ предназначен для эксплуатации в электрических сетях на номинальное переменное напряжение 6/10 кВ (между фазой и землей / между фазами) частотой 50 Гц. Основные сферы применения:
Способы прокладки:
Особенности монтажа и соединения одножильных кабелей 10 кВ
Монтаж кабелей ПвКсП требует специальной подготовки и соблюдения технологии. Ключевые этапы:
Преимущества и недостатки кабеля ПвКсП 1х жильный 10 кВ
Преимущества по сравнению с кабелями старого типа (например, с бумажно-масляной изоляцией):
Недостатки и ограничения:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается кабель ПвКсП от АПвКсП?
Буква «А» в начале маркировки (АПвКсП) указывает на материал токопроводящей жилы – алюминий. Таким образом, ПвКсП – с медной жилой, АПвКсП – с алюминиевой. Медный кабель имеет меньшее электрическое сопротивление, большую стойкость к механическим воздействиям (гибкость, стойкость на излом), но существенно дороже. Выбор зависит от технико-экономического расчета.
Почему при прокладке трех одножильных кабелей в одной траншее их необходимо укладывать треугольником или вплотную?
Это связано с явлением возникновения циркулирующих токов в металлических экранах одножильных кабелей. При расположении кабелей в линию с большими промежутками магнитные поля фазных токов наводят в экранах значительную ЭДС, которая, при заземлении экранов с двух сторон, приводит к протеканию больших циркулирующих токов, дополнительным потерям и перегреву. Расположение кабелей вплотную или треугольником (с перевязкой) позволяет взаимно компенсировать магнитные поля и резко снизить эти токи.
Можно ли использовать кабель ПвКсП для прокладки в воздухе (по опорам)?
Да, можно. Однако необходимо учитывать, что ПВХ-оболочка имеет ограниченную стойкость к ультрафиолетовому излучению. При длительной открытой прокладке на солнце рекомендуется использовать кабели с оболочкой из светостабилизированного полиэтилена (маркировка «Пв» может заменяться на «Пв» с указанием светостабилизации или применяться марка ПвКсПп с наружным покровом из полиэтилена). Также важно обеспечить надежное крепление и учесть механические нагрузки (ветер, гололед).
Как правильно выбрать сечение кабеля ПвКсП 10 кВ?
Выбор сечения производится по трем основным критериям, указанным в ПУЭ:
1. По длительно допустимому току нагрузки (нагреву).
2. По потере напряжения (для распределительных сетей).
3. По термической стойкости к токам короткого замыкания (проверка, что кабель не разрушится за время срабатывания защиты).
Расчет должен выполнять квалифицированный инженер-проектировщик с учетом всех конкретных условий: способа прокладки, температуры окружающей среды, количества параллельных линий, графика нагрузки.
Что означает цифра «1» в маркировке ПвКсП 1х жильный?
Цифра «1» указывает на количество токопроводящих жил в кабеле. В данном случае – одна жила. Для создания трехфазной линии необходимо проложить три таких кабеля. Существуют и трехжильные конструкции (например, ПвКсП 3х), но для сечений свыше 240-300 мм² и напряжений 10 кВ чаще применяются одножильные кабели из-за их меньшего веса и удобства монтажа.
Требуется ли дополнительная защита при прокладке в земле, если кабель уже имеет броню?
Броня из стальных проволок защищает от случайных механических воздействий при засыпке и уплотнении грунта, а также от повреждений ручным инструментом. Однако для защиты от более серьезных угроз (работа экскаватора, забивание свай) рекомендуется дополнительная защита в виде сигнальной пластиковой ленты, уложенной на 250-300 мм выше кабеля, или бетонных плит. Это регламентировано правилами устройства электроустановок.
Заключение
Кабель ПвКсП 1х жильный 10 кВ является современным, надежным и технологичным решением для строительства и модернизации кабельных линий среднего напряжения. Его конструкция, основанная на изоляции из сшитого полиэтилена и защищенная стальной бронёй, оптимально подходит для суровых условий эксплуатации в земле и кабельных сооружениях. Правильный выбор сечения, соблюдение норм прокладки и высококачественный монтаж соединительных и концевых муфт являются залогом многолетней безаварийной службы линии. При проектировании новых объектов и реконструкции старых сетей кабели марки ПвКсП обоснованно считаются одним из основных видов кабельной продукции для напряжения 10 кВ.