Кабель ПвКВнг(А) 1-х жильный 20 кВ

Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвКВнг(А)-1 на напряжение 20 кВ: полный технический анализ

Кабель силовой марки ПвКВнг(А)-1 на напряжение 20 кВ представляет собой современную одножильную кабельную конструкцию, предназначенную для стационарной прокладки в электрических сетях среднего напряжения. Его применение регламентировано в условиях, где предъявляются повышенные требования к пожарной безопасности, стойкости к короткому замыканию и долговечности. Расшифровка маркировки является ключом к пониманию его свойств: П – изоляция из силанольносшитого полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, КВ – контрольный кабель (в данной интерпретации – кабель с медной жилой и экраном), нг(А) – нераспространяющий горение при групповой прокладке по категории А (наивысшая пожаробезопасность), 1 – одножильное исполнение, 20 кВ – номинальное напряжение между жилой и землей/экраном.

Конструкция кабеля ПвКВнг(А)-1 20 кВ

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

• Токопроводящая жила: Изготавливается из медной проволоки по ГОСТ 22483. Для сечений, как правило, до 240 мм² используется жила круглой формы 1-го или 2-го класса гибкости (однопроволочная или многопроволочная). Для больших сечений (300 мм² и выше) жила может быть секторной или сегментной формы для оптимизации диаметра кабеля. Медь обеспечивает высокую электропроводность, стойкость к механическим нагрузкам и коррозии.
• Экран по жиле (полупроводящий экран): Наносится поверх жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Его задача – выравнивание электрического поля, устранение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – главной причины старения изоляции.
• Изоляция: Основной барьер, определяющий рабочее напряжение кабеля. Выполняется из силанольносшитого полиэтилена (Пв). Этот материал, подвергнутый процессу поперечной сшивки молекул, приобретает выдающиеся свойства: высокую температурную стойкость (до +90°C в длительном режиме и до +250°C при КЗ), отличные диэлектрические характеристики, стойкость к термоокислительному старению и влаге. Толщина изоляции нормирована стандартами (например, ГОСТ 31996-2012) и для 20 кВ составляет несколько миллиметров.
• Экран по изоляции (полупроводящий экран): Аналогичный слой, наносимый поверх изоляции. Замыкает силовые линии электрического поля внутри изоляции, подготавливая их для заземляемого экрана.
• Экранирующая обмотка (металлический экран): Выполняется из медных проволок, наложенных спирально, или в виде медной ленты, наложенной продольно с перекрытием. Основные функции: защита от электромагнитных помех, обеспечение симметрии поля, отвод токов утечки и, что критически важно, создание пути для тока короткого замыкания. В одножильных кабелях этот экран является обязательным элементом для безопасной эксплуатации.
• Поясная изоляция: Обычно выполняется из электроизоляционной ленты (например, из ПЭТ или крепированной бумаги), наложенной поверх металлического экрана. Предназначена для фиксации экрана и предотвращения его контакта с оболочкой.
• Оболочка: Наружный защитный слой из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести (ПВХнг). Обозначение «нг(А)» указывает, что при групповой прокладке кабель не распространяет горение, что подтверждается испытаниями по категории А (наиболее жесткие условия). Оболочка обеспечивает защиту от механических повреждений, агрессивных сред (масла, химикаты, УФ-излучение при наружной прокладке) и влаги.

Основные технические характеристики и условия применения

Кабель ПвКВнг(А)-1 20 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение частотой 50 Гц до 20 кВ (между фазой и землей). Номинальное напряжение U₀/U составляет 12/20 кВ, где U₀ = 12 кВ – напряжение между жилой и землей/экраном, U = 20 кВ – междуфазное напряжение. Испытательное переменное напряжение промышленной частоты – 30 кВ в течение 10 минут после прокладки.

Условия прокладки и эксплуатации:

• Прокладка без ограничения разности уровней по трассе.
• Температура окружающей среды при прокладке: не ниже -15°C (при более низких температурах требуется предварительный подогрев).
• Рабочая температура жилы: длительно допустимая +90°C, максимальная при коротком замыкании (+250°C, длительность не более 5 сек).
• Минимальный радиус изгиба при прокладке: не менее 15 наружных диаметров кабеля для одножильных кабелей с секторными жилами и не менее 10 диаметров для кабелей с круглыми жилами.
• Допустимая температура монтажа изгиба: не ниже 0°C.
• Прокладка разрешена в земле (траншеях), кабельных каналах, туннелях, шахтах, производственных помещениях, в том числе в условиях повышенной пожарной опасности. При прокладке в земле требуется дополнительная защита (броня) или применение в кабельных каналах/лотках.

Таблица 1. Основные параметры кабеля ПвКВнг(А)-1 20 кВ (пример для отдельных сечений)

Номинальное сечение жилы, мм²	Наружный диаметр кабеля, мм (примерно)	Масса 1 км кабеля, кг (примерно)	Длительно допустимый ток нагрузки при прокладке в воздухе, А*	Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более
50	32-35	1800-2100	215-230	0.387
95	38-42	2600-3000	330-350	0.193
150	44-48	3700-4200	430-460	0.124
240	52-56	5400-6000	570-610	0.0754
400	65-70	8500-9500	770-820	0.0471

• Точные значения зависят от конкретного производителя, конструкции экрана и условий прокладки (температура грунта/воздуха, глубина заложения, количество кабелей в группе). Данные приведены для ориентировки.

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами кабелей на 20 кВ

Преимущества перед кабелем с бумажно-пропитанной изоляцией (СБ):

• Более высокая допустимая рабочая температура жилы (+90°C против +70°C).
• Отсутствие ограничений по разности уровней прокладки (нет риска стекания пропиточного состава).
• Меньший вес и наружный диаметр при аналогичных сечениях.
• Более простая и чистая процедура монтажа и оконцевания (не требуется герметизация срезов).
• Высокая стойкость к термоокислительному старению, больший срок службы (до 30-40 лет).

Преимущества перед кабелем в ПВХ изоляции (ВВГ):

• Более высокий класс напряжения (ПВХ изоляция, как правило, применяется до 1-6 кВ).
• Лучшие диэлектрические и температурные характеристики изоляции из сшитого полиэтилена.

Недостатки:

• Более высокая стоимость по сравнению с бумажными кабелями на низкое напряжение.
• Чувствительность к механическим повреждениям оболочки и влаге при повреждении (требуется контроль целостности оболочки). Для прокладки в земле без лотков рекомендуется бронированная модификация – ПвКВБбШвнг(А).
• Требовательность к качеству монтажа муфт и оконцеваний, необходимость использования специального инструмента и материалов.

Области применения

Кабель находит применение в следующих объектах и системах:

• Распределительные сети 6-10/20 кВ городской и промышленной инфраструктуры.
• Вводы электроэнергии на промышленные предприятия, крупные коммерческие и административные здания.
• Питание мощных электродвигателей, трансформаторов, распределительных устройств (РУ).
• Кабельные линии в тоннелях, коллекторах, на электростанциях и подстанциях, где предъявляются требования пожарной безопасности (категория нг(А)).
• Резервированные и ответственные системы электроснабжения.

Особенности монтажа и эксплуатации одножильных кабелей на среднее напряжение

При работе с одножильными кабелями на 20 кВ критически важно учитывать явление наведения токов в металлических экранах. При протекании переменного тока по жиле, в окружающем ее медном экране наводится ЭДС. Если оба конца экрана заземлены, по нему начинает протекать циркулирующий ток, приводящий к дополнительным потерям мощности и нагреву. Для минимизации этого эффекта применяют следующие схемы заземления экранов:

• Одностороннее заземление: Экран заземляется только в одной точке, обычно на источнике питания или в РУ. Циркулирующий ток при этом отсутствует, но при повреждении кабеля на незаземленном конце может возникнуть опасный потенциал. Требуется установка устройств контроля изоляции экрана или ограничителей перенапряжения на незаземленном конце.
• Перекрестное заземление (для 3-х фазных линий): Экран каждой фазы разбивается на примерно равные секции, которые затем изолируются и перекрестно соединяются и заземляются. Это позволяет скомпенсировать наведенные токи и снизить потери. Сложность монтажа высока.
• Использование специальных трансформаторов заземления экранов.

Выбор схемы заземления должен быть выполнен на этапе проектирования и строго соблюдаться при монтаже.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается ПвКВнг(А) от АПвКВнг(А)?

Буква «А» в начале маркировки (АПвКВнг(А)) указывает на материал токопроводящей жилы – алюминий. Таким образом, ПвКВнг(А) имеет медную жилу, а АПвКВнг(А) – алюминиевую. Медный кабель имеет меньшее электрическое сопротивление, большую стойкость к механическим нагрузкам и коррозии, но большую стоимость и массу по сравнению с алюминиевым аналогом того же сечения.

Почему для прокладки в земле часто рекомендуют бронированный кабель?

Бронированный кабель, например, ПвКВБбШвнг(А), имеет дополнительные защитные слои: стальные оцинкованные ленты (броня) и защитный шланг из ПВХ поверх брони. Броня защищает кабель от механических повреждений при раскопках, давления грунта, растягивающих нагрузок и грызунов. Для одножильных кабелей броня часто выполняется из немагнитных материалов (нержавеющая сталь) или применяется особая конструкция для снижения потерь.

Как правильно выбрать сечение кабеля ПвКВнг(А)-1 20 кВ?

Выбор сечения осуществляется на основании расчетов в проектной документации, учитывающих:

• Длительно допустимый ток нагрузки (по таблицам ПУЭ, ГОСТ или каталогам производителя с поправкой на условия прокладки).
• Потерю напряжения в линии.
• Термическую стойкость к токам короткого замыкания.
• Экономическую плотность тока (для объектов определенной категории).

Рекомендуется привлекать к расчетам квалифицированных проектировщиков.

Какие муфты используются для соединения и оконцевания этого кабеля?

Для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена применяются специальные соединительные и концевые муфты (СТП, НСИ, NVM, EVJ и др. в зависимости от производителя). Они могут быть термоусаживаемыми или холодноусаживаемыми. Холодноусаживаемые муфты (на основе EPDM-резины) в последнее время получили широкое распространение благодаря простоте монтажа (не требуют нагрева) и высокой надежности.

Что означает индекс «нг(А)» и в чем его важность?

Индекс «нг(А)» подтверждает, что кабель при групповой прокладке (в пучке) не распространяет горение. Категория «А» – наивысшая, означает, что испытание проводится на пучке кабелей суммарной мощностью горения 7 кВт на 1 метр. Соответствие этому индексу критически важно для прокладки в многоэтажных зданиях, тоннелях, электростанциях, то есть там, где возможен одновременный выход из строя множества кабелей при пожаре.

Какой срок службы у данного кабеля?

Номинальный срок службы кабеля ПвКВнг(А)-1 20 кВ, при соблюдении условий хранения, транспортировки, монтажа и эксплуатации, установленный стандартами и производителями, составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс может быть больше и определяется условиями окружающей среды, нагрузочными циклами и качеством обслуживания.