Кабель ПвКВнг(А) 6 кВ

Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвКВнг(А)-6 кВ: технические характеристики, конструкция и область применения

Кабель силовой ПвКВнг(А) 6 кВ представляет собой современное высоковольтное кабельное изделие, предназначенное для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 6000 В частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокий уровень надежности, безопасности и долговечности в условиях интенсивной эксплуатации. Основное отличие от кабелей более старых типов (например, с бумажно-пропитанной изоляцией) заключается в применении сшитого полиэтилена (СПЭ) в качестве изоляционного материала, что кардинально улучшает электрические и эксплуатационные характеристики.

Расшифровка маркировки ПвКВнг(А)-6 кВ

• П – изоляция жил из сшитого полиэтилена (полиэтилен вулканизированный).
• в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката.
• К – контрольный кабель (в данной маркировке указывает на наличие экрана из медных проволок поверх изоляции). В современной трактовке для силовых кабелей часто используется обозначение экрана, но исторически сложившаяся маркировка «К» сохранилась.
• В – оболочка из поливинилхлорида.
• нг(А) – исполнение с пониженной пожарной опасностью, не распространяющее горение при групповой прокладке по категории «А». Это означает, что при испытании пучка кабелей в вертикальной конфигурации потеря массы образца не превышает 50%, а длина повреждения от пламени не более 1.5 метра. Это высший уровень пожарной безопасности по ГОСТ Р МЭК 60332-3-22.
• 6 кВ – номинальное напряжение 6000 вольт.

Конструкция кабеля ПвКВнг(А) 6 кВ

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

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из медной проволоки. Медь обеспечивает высокую электропроводность, механическую прочность и стойкость к коррозии. Жилы могут быть однопроволочными (сечением до 16-25 мм²) или многопроволочными (все сечения), класса 1 или 2 по ГОСТ 22483. Форма жилы – круглая или секторная (для кабелей большого сечения с целью экономии пространства и материалов).

2. Экран по жиле (полупроводящий экран)

Представляет собой слой экструдированного полупроводящего сшитого полиэтилена, наложенный поверх токопроводящей жилы. Его ключевая функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и основной изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов (коронного разряда) – главного дестабилизирующего фактора для высоковольтной изоляции.

3. Основная изоляция

Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс «сшивки» (образования поперечных молекулярных связей под воздействием химических агентов или радиации) придает материалу уникальные свойства: высокую температурную стойкость (до +90°C в длительном режиме и до +250°C при коротком замыкании), отличные диэлектрические характеристики, механическую прочность и стойкость к трекингу. Толщина изоляции строго нормирована и зависит от номинального напряжения.

4. Экран по изоляции (полупроводящий экран)

Второй слой экструдированного полупроводящего материала, накладываемый поверх основной изоляции. Замыкает электрическое поле в пределах изоляционной системы, делая его радиально-симметричным.

5. Поясная изоляция

Выполняется в виде обмотки из полупроводящей ленты или экструзии. Выравнивает поле в многожильных кабелях и обеспечивает контакт с металлическим экраном.

6. Металлический экран

Изготавливается в виде оплетки из медных проволок или медной ленты, наложенной по спирали. Основные функции:

• Защита от электромагнитных помех (ЭМП).
• Создание симметричного электрического поля вокруг изоляции.
• Обеспечение пути для тока утечки и тока короткого замыкания (является заземляющим проводником).

7. Разделительный слой

Изоляционная лента или оболочка, предотвращающая контакт металлического экрана с внешней оболочкой.

8. Наружная оболочка

Выполнена из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката пониженной пожарной опасности (нг). Оболочка обеспечивает механическую защиту внутренних элементов от повреждений, воздействия влаги, агрессивных сред и ультрафиолета. Материал оболочки обеспечивает нераспространение горения при групповой прокладке.

Основные технические характеристики и параметры

Электрические параметры

Согласно ГОСТ 31996-2012 и ТУ 16.К71-335-2004.

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 6/6 (7.2) кВ, где U₀ – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное напряжение.
• Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц: 15 кВ в течение 10 минут после монтажа.
• Испытательное постоянное напряжение: 24 кВ в течение 15 минут (часто применяется для приемо-сдаточных испытаний).
• Максимально допустимая рабочая температура жилы: +90°C.
• Допустимая температура жилы в режиме перегрузки: +130°C (не более 100 часов в год).
• Допустимая температура жилы в режиме короткого замыкания: +250°C (не более 5 секунд).
• Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева: -15°C.
• Температурный диапазон эксплуатации: от -50°C до +50°C.
• Строительная длина: не менее 200 м для сечений до 50 мм², не менее 150 м для сечений 70 мм² и выше.
• Срок службы: не менее 30 лет.

Таблица 1. Токовые нагрузки для кабеля ПвКВнг(А) 6 кВ при прокладке в земле (траншее)

Условия: температура земли +15°C, глубина прокладки 0.7 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт.

Сечение жилы, мм²	Длительно допустимый ток, А (одножильный кабель)	Длительно допустимый ток, А (трехжильный кабель)
3×16	—	115
3×25	—	150
3×35	—	180
3×50	—	215
3×70	—	270
3×95	—	325
3×120	—	375
3×150	—	435
3×185	—	495
3×240	—	575

Таблица 2. Токовые нагрузки для кабеля ПвКВнг(А) 6 кВ при прокладке в воздухе

Условия: температура воздуха +25°C, одножильные кабели проложены треугольником с зазором, трехжильные – вплотную.

Сечение жилы, мм²	Длительно допустимый ток, А (одножильный кабель)	Длительно допустимый ток, А (трехжильный кабель)
1×50	245	—
1×70	300	—
1×95	355	—
1×120	410	—
3×50	—	200
3×70	—	250
3×95	—	300
3×120	—	345
3×150	—	395
3×185	—	450

Примечание: Точные значения токовых нагрузок должны определяться по методике ГОСТ 31996-2012 с учетом всех поправочных коэффициентов (на температуру окружающей среды, групповую прокладку и т.д.).

Область применения кабеля ПвКВнг(А) 6 кВ

Кабель предназначен для эксплуатации в электрических сетях с изолированной или компенсированной нейтралью. Основные сферы применения:

• Распределительные сети 6 кВ: Питание отходящих линий от главных понизительных подстанций (ГПП) к цеховым трансформаторным подстанциям (ТП) на промышленных предприятиях (металлургия, машиностроение, химическая промышленность).
• Электроснабжение мощных электродвигателей: Непосредственное подключение синхронных и асинхронных двигателей напряжением 6 кВ (насосы, вентиляторы, компрессоры, мельницы).
• Объекты инфраструктуры: Прокладка в кабельных каналах, тоннелях, коллекторах, шахтах (кроме взрывоопасных зон), на эстакадах и в производственных помещениях электростанций.
• Горнодобывающая отрасль: Для стационарной прокладки в шахтах и рудниках, не опасных по газу и пыли.
• Установки с высокой вероятностью пожара: Благодаря исполнению «нг(А)» кабель рекомендован для групповой прокладки в местах с массовым скоплением кабелей: на энергетических объектах, в машинных залах, кабельных этажах и бункерах.

Преимущества и недостатки по сравнению с кабелями других типов

Преимущества перед кабелями с бумажно-пропитанной изоляцией (например, СБ 6 кВ):

• Высокая влагостойкость: Отсутствие гигроскопичной бумажной изоляции исключает необходимость в металлической герметизирующей оболочке (свинцовой, алюминиевой).
• Меньший вес и наружный диаметр: Облегчает транспортировку, монтаж и прокладку в стесненных условиях.
• Большая допустимая температура: +90°C против +70°C для бумажной изоляции, что позволяет пропускать больший ток при том же сечении.
• Высокая стойкость к термоциклированию: Отсутствие миграции пропитки при циклических изменениях нагрузки.
• Простота монтажа и оконцевания: Не требует специальной разделки для удаления пропитки, технология монтажа муфт и концевых заделок отработана.
• Отсутствие ограничений по перепаду высот при прокладке.

Преимущества перед кабелями с изоляцией из ПВХ (ВВГ) на среднее напряжение:

• Высокие диэлектрические характеристики: СПЭ имеет значительно меньшие диэлектрические потери (tg δ), что снижает нагрев изоляции и позволяет использовать кабель на более высокие напряжения.
• Лучшая температурная стойкость: ПВХ изоляция для среднего напряжения имеет ограничение по температуре +70°C.
• Стойкость к трекингу и электрическому старению.

Недостатки:

• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями на основе ПВХ.
• Чувствительность к механическим повреждениям изоляции при монтаже (требует аккуратного обращения).
• Необходимость тщательного заземления металлических экранов с двух сторон для предотвращения наведения напряжения и обеспечения селективности защиты.
• Ограничение по минимальному радиусу изгиба при прокладке (обычно 15-20 наружных диаметров кабеля).

Особенности монтажа и эксплуатации

• Прокладка: Допускается прокладка в земле (траншеях), кабельных сооружениях, помещениях, на открытом воздухе (с защитой от прямых солнечных лучей). При прокладке в земле обязательна песчаная подушка, защита кирпичом или сигнальной лентой.
• Заземление: Металлические экраны должны быть надежно заземлены на обоих концах линии. В случае большой длины линии (>500-1000 м) может потребоваться поперечное соединение экранов или применение специальных схем заземления для ограничения циркулирующих токов.
• Соединение и ответвление: Выполняются только с помощью специальных кабельных муфт: соединительных, стопорных и концевых, рассчитанных на напряжение 6-10 кВ и тип изоляции кабеля (СПЭ).
• Испытания: После монтажа кабельная линия в обязательном порядке подвергается высоковольтным испытаниям повышенным постоянным или переменным напряжением в соответствии с ПУЭ.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кабель ПвКВнг(А) от кабеля ПвПнг(А)-6 кВ?

Основное отличие – в конструкции металлического экрана. В кабеле ПвКВнг(А) экран выполнен в виде оплетки из медных проволок, что обеспечивает большую гибкость и лучший контакт. В кабеле ПвПнг(А) экран выполнен в виде одной или двух медных лент, обмотанных по спирали с перекрытием. Кабель с оплеткой (К) имеет, как правило, лучшее сопротивление экрана и более устойчив к многократным изгибам, но несколько дороже.

Можно ли прокладывать кабель ПвКВнг(А) 6 кВ в земле без дополнительной защиты?

Да, наружная ПВХ оболочка обеспечивает защиту от влаги и умеренной агрессии грунтов. Однако, согласно ПУЭ и для обеспечения механической защиты от повреждений при земляных работах, рекомендуется прокладывать кабель в трубах (например, ПНД) или защищать сверху кирпичом/бетонными плитами. Прокладка непосредственно в земле без защиты допускается, но считается менее надежной.

Как правильно выбрать сечение жилы кабеля ПвКВнг(А) 6 кВ?

Выбор сечения производится по двум основным критериям:

1. По длительно допустимому току нагрузки: Расчетный ток линии должен быть меньше или равен допустимому току из таблиц 1 или 2 с учетом всех поправочных коэффициентов.
2. По потере напряжения: Потеря напряжения в конце линии не должна превышать значений, установленных нормами (обычно 5% для двигателей, 6% для внутреннего освещения).
3. По термической стойкости к токам короткого замыкания (проверочный расчет): Сечение должно быть не менее значения, рассчитанного по формуле S ≥ (I_кз
4. √t) / K, где I_кз – установившийся ток КЗ, t – время его действия, K – коэффициент, зависящий от материала жилы.

Обязательно ли использовать концевые муфты при подключении кабеля к ячейке КРУ или двигателю?

Да, обязательно. Концевая кабельная муфта (КВМт, ПСТк и др.) обеспечивает плавный контроль электрического поля в зоне среза изоляции и экрана, герметизирует торец кабеля, предохраняет от увлажнения и загрязнения. Подключение кабеля 6 кВ без специальной концевой заделки недопустимо и опасно.

Что означает индекс «(А)» в маркировке «нг(А)» и чем он отличается от «нг(В)» или «нг»?

Индекс «(А)» указывает на высшую категорию по нераспространению горения при групповой прокладке по ГОСТ Р МЭК 60332-3-22. Категории определяются объемом горючего материала (сечение и количество жил) в испытательном пучке:

• нг(А) – испытание проводится для пучка с наибольшим общим объемом горючего материала (7 л/м). Самые строгие требования.
• нг(В), нг(С), нг(D) – испытания для пучков с меньшим объемом горючего материала (3.5, 1.5, 0.5 л/м соответственно).
• нг (без указания категории) – обычно подразумевает испытание по менее строгому стандарту (например, ГОСТ 12176-89 на одиночный кабель) и может не гарантировать нераспространение горения в пучке.

Кабель с индексом «(А)» обязателен для прокладки в пучках на энергонасыщенных объектах (электростанции, подстанции, метро).

Какой срок службы у данного кабеля и от чего он зависит?

Заявленный производителем срок службы кабеля ПвКВнг(А) 6 кВ составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации зависит от условий:

• Соблюдения температурных режимов нагрузки и перегрузки.
• Качества монтажа (соблюдение радиусов изгиба, отсутствие механических повреждений).
• Корректности установки муфт и заделок.
• Агрессивности окружающей среды (химические вещества, блуждающие токи, УФ-излучение).
• Регулярности и качества проведения профилактических испытаний и диагностики (измерение сопротивления изоляции, диагностика частичных разрядов).

Можно ли использовать кабель ПвКВнг(А) 6 кВ в сетях с изолированной нейтралью?

Да, это его основное назначение. Кабель рассчитан на номинальное напряжение 6/6 кВ, что означает возможность длительной работы в сети, где в нормальном режиме напряжение между жилой и землей составляет 6/√3 ≈ 3.46 кВ, а в аварийном режиме (при замыкании одной фазы на землю) может возрастать до линейного 6 кВ. Конструкция и толщина изоляции обеспечивают надежную работу в таких условиях.