Кабель ПвКВнг(А) 20 кВ

Кабель ПвКВнг(А) 20 кВ: технические характеристики, конструкция и область применения

Кабель ПвКВнг(А) 20 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) и медными жилами, предназначенный для стационарной прокладки на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Основное назначение – передача и распределение электрической энергии в стационарных установках. Расшифровка маркировки: П – изоляция из силанольносшитого полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, К – контрольный кабель (в данной интерпретации – обозначение конструкции, часто трактуется как кабель с медными жилами и изоляцией из сшитого полиэтилена), В – оболочка из ПВХ пластиката, нг(А) – не распространяющий горение по категории А, 20 кВ – номинальное напряжение.

Конструкция кабеля ПвКВнг(А) 20 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, каждый элемент выполняет критически важную функцию для обеспечения долговечности и безопасности.

Токопроводящая жила: Медная, круглой формы. Может быть однопроволочной (секторной или круглой) для сечений до 240 мм² включительно или многопроволочной (как правило, круглой) для больших сечений. Класс гибкости 1 или 2 по ГОСТ 22483.
Экран по жиле: Полупроводящий экран, выполненный из экструдированного сшитого полупроводящего полиэтилена. Выравнивает распределение электрического поля вокруг жилы, предотвращая локальные перенапряжения в изоляции.
Изоляция: Из силанольносшитого полиэтилена (СПЭ). Толщина изоляции нормирована в зависимости от номинального напряжения (20 кВ) и typically составляет 5.5-8.0 мм для основных сечений. СПЭ обладает высокой электрической прочностью, термостойкостью (допустимая температура длительной эксплуатации +90°C) и стойкостью к трекингу.
Экран по изоляции: Полупроводящий экран, аналогичный экрану по жиле. Вместе с экраном по жиле создает цилиндрическое конденсаторное поле, заключенное внутри изоляции.
Поясная изоляция: Слой из электропроводящей бумаги или полимерной ленты, наложенный поверх экрана по изоляции.
Экранирующая оболочка (дренажная жила): Медная лента или проволока, наложенная поверх поясной изоляции. Предназначена для выравнивания потенциала и отвода токов утечки. Сечение дренажной жилы нормируется.
Оболочка: Из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести. Обеспечивает механическую и химическую защиту, а также выполняет функцию барьера от влаги. Индекс «нг(А)» указывает, что при групповой прокладке кабель не распространяет горение, что подтверждается испытаниями по категории А (наиболее строгие условия).

Основные технические характеристики и параметры

Кабель ПвКВнг(А) 20 кВ соответствует требованиям ТУ 16.К71-335-2004 и международным стандартам (МЭК 60502-2).

Электрические параметры

Номинальное напряжение: 20/35 кВ (U₀/U, где U₀ – напряжение между жилой и землей). Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц – 45 кВ в течение 5 минут. Допустимая длительная температура нагрева жилы: +90°C. Максимальная температура при коротком замыкании (длительность не более 5 сек): +250°C.

Таблица 1. Токовые нагрузки для кабеля ПвКВнг(А) 20 кВ при прокладке в земле (траншее)

Условия: температура земли +25°С, удельное тепловое сопротивление грунта 1.2 К·м/Вт, глубина прокладки 0.7 м.

Сечение 3х50 мм²: Длительно допустимый ток, А – 180
Сечение 3х70 мм²: Длительно допустимый ток, А – 220
Сечение 3х95 мм²: Длительно допустимый ток, А – 270
Сечение 3х120 мм²: Длительно допустимый ток, А – 315
Сечение 3х150 мм²: Длительно допустимый ток, А – 365
Сечение 3х185 мм²: Длительно допустимый ток, А – 420
Сечение 3х240 мм²: Длительно допустимый ток, А – 495

Примечание: При прокладке в воздухе (лотки, эстакады) значения токовых нагрузок могут отличаться и требуют отдельного расчета с учетом условий окружающей среды и взаимного расположения кабелей.

Таблица 2. Габаритные и весовые параметры (пример для трехжильного кабеля)

Сечение 3х70 мм²: Наружный диаметр, мм – 55-60; Масса 1 км кабеля, кг – 4500-5000
Сечение 3х120 мм²: Наружный диаметр, мм – 65-70; Масса 1 км кабеля, кг – 6500-7000
Сечение 3х240 мм²: Наружный диаметр, мм – 80-85; Масса 1 км кабеля, кг – 10000-11000

Область применения и условия эксплуатации

Кабель предназначен для прокладки в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, каналах), на эстакадах, в галереях, а также в помещениях, включая производственные цеха с высокой пожароопасностью. Допускается прокладка в земле (траншее) при условии защиты от механических повреждений (бронеплитами, кирпичом или гофрированными трубами). Не рекомендуется для прокладки в земле с высокой коррозионной активностью и в условиях растягивающих нагрузок (без дополнительной брони).

Температура эксплуатации: от -50°C до +50°C.
Относительная влажность воздуха: до 98% при температуре до +35°C.
Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля для одножильных и 12 наружных диаметров для многожильных кабелей.
Монтаж: Прокладка должна производиться при температуре не ниже -15°C. При более низких температурах требуется предварительный прогрев кабеля.

Отличия от аналогов и выбор модификации

Кабель ПвКВнг(А) 20 кВ является одной из базовых модификаций в линейке кабелей 20 кВ с изоляцией из СПЭ. Важно отличать его от других конструкций:

ПвПнг(А) 20 кВ: Имеет внешнюю оболочку из полиэтилена, что повышает стойкость к влаге и некоторым химическим воздействиям, но полиэтилен горюч. Требует специальных мер по пожарной безопасности.
ПвБШпнг(А) 20 кВ: Бронированный кабель с медными жилами, изоляцией из СПЭ, броней из стальных оцинкованных лент и наружной оболочкой из полиэтилена. Предназначен для прокладки в земле (траншее) без дополнительных защитных конструкций, в условиях с повышенными механическими нагрузками и риском повреждения грызунами.
АПвКВнг(А) 20 кВ: Кабель с алюминиевыми жилами. Имеет больший диаметр и вес при равном сечении по току, но меньшую стоимость. Выбор между медью и алюминием зависит от технико-экономического расчета.

Ключевое преимущество ПвКВнг(А) – сочетание пожаробезопасности (инг(А)) и коррозионной стойкости оболочки, что делает его универсальным решением для большинства внутренних и наружных (под навесом) инсталляций.

Требования к монтажу и эксплуатации

Монтаж кабеля ПвКВнг(А) 20 кВ должен выполняться в строгом соответствии с ПУЭ 7-го издания, «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭЭП) и проектными решениями.

Подготовка к монтажу: Необходимо проверить целостность оболочки, измерить сопротивление изоляции мегомметром на 2500 В. Допустимое сопротивление изоляции для кабелей на напряжение 20 кВ – не менее 100 МОм.
Прокладка: При групповой прокладке необходимо соблюдать расстояния между кабелями, указанные в ПУЭ, для обеспечения теплоотвода. Крепление кабеля на вертикальных и горизонтальных трассах должно осуществляться с помощью сертифицированных хомутов и клиц, не повреждающих оболочку.
Концевая разделка: Требует применения специальных кабельных муфт (концевых и соединительных), рассчитанных на работу с кабелями с изоляцией из СПЭ. Обязателен качественный монтаж экранов и заземление экранирующей оболочки с двух сторон.
Заземление: Медные экраны (дренажные жилы) должны быть надежно заземлены с обоих концов кабельной линии для обеспечения безопасности и нормального режима работы. Это предотвращает появление высоких потенциалов на экране и обеспечивает срабатывание защит при повреждении.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями с изоляцией из СПЭ (ПвКВнг) и бумажно-пропитанной изоляцией (СБ)?

Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) не содержат жидкого диэлектрика, имеют меньший вес и диаметр, более высокую допустимую температуру длительной эксплуатации (+90°C против +70°C для СБ). Они не требуют сложных систем подпитки маслом, имеют большую длину строительных отрезков. Кабели с бумажно-пропитанной изоляцией, как правило, дешевле на номиналы 110 кВ и выше, но требуют особых условий монтажа (ограничение по перепаду уровней) и эксплуатации.

Что означает индекс «нг(А)» и почему он важен?

Индекс «нг(А)» означает, что кабель не распространяет горение при групповой прокладке по категории А. Это самый строгий уровень испытаний: горение не распространяется по длине трассы при горении мощного источника пламени (700-800 кВт/м) и удельной горючей нагрузке, соответствующей реальным условиям кабельных линий. Это критически важно для объектов с массовой прокладкой кабелей (ТЭЦ, АЭС, метро, бизнес-центры), так как предотвращает распространение пожара по кабельным трассам.

Можно ли прокладывать кабель ПвКВнг(А) 20 кВ в земле (траншее) без защиты?

Прямая прокладка в земле без дополнительной механической защиты (бронеплиты, керамические или полимерные кирпичи, гофрированные трубы из ПЭ/ПВХ высокой жесткости) не рекомендуется. ПВХ-оболочка не рассчитана на прямые механические воздействия от камней, грунтовых подвижек или инструмента при последующих земляных работах. Для прокладки в земле без дополнительных мер защиты следует выбирать бронированные модификации, например, ПвБШпнг(А).

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

Выбор сечения производится по двум основным критериям: 1) По длительно допустимому току нагрузки (с учетом способа прокладки, температуры окружающей среды и количества рядом проложенных кабелей). 2) По потере напряжения (должна укладываться в нормы ПУЭ). Для ответственных линий также выполняется проверка по термической стойкости к токам короткого замыкания. Окончательный выбор должен быть зафиксирован в проектной документации, выполненной квалифицированными инженерами.

Требуется ли предварительный прогрев кабеля перед зимней прокладкой?

Да, при температуре воздуха ниже -15°C прокладка без прогрева запрещена. ПВХ-оболочка и изоляция из СПЭ теряют эластичность и могут быть повреждены при изгибе или размотке. Прогрев осуществляется методом пропускания тока через жилы или с помощью тепловых пушек в закрытых помещениях-тепляках. Температура кабеля в процессе монтажа должна быть не ниже -15°C.

Как осуществляется заземление экранов и почему это необходимо?

Экраны (дренажные жилы, медные ленты) должны быть соединены и заземлены с обоих концов кабельной линии. Это делается в концевых муфтах. Заземление необходимо для: обеспечения безопасности персонала (снятие потенциала), создания пути для токов утечки и емкостных токов, корректной работы релейной защиты (дифференциальной, направленной защиты нулевой последовательности). При большой длине линии (обычно более 1-2 км для 20 кВ) для снижения потерь и перенапряжений может применяться одноточечное или кросс-заземление, но такое решение требует детального расчета.