Кабель ПвКВнг(А)-LS 1-х жильный 20 кВ: технические характеристики, конструкция и область применения

Кабель ПвКВнг(А)-LS 1-х жильный на напряжение 20 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для стационарной прокладки в электрических сетях среднего напряжения. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, длительный срок службы и безопасность при эксплуатации в условиях повышенных требований к пожарной безопасности. Расшифровка маркировки кабеля является ключом к пониманию его свойств: П – изоляция из силанольносшитого полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, КВ – контрольный кабель (в данной маркировке исторически обозначает наличие экрана, но в современной трактовке для среднего напряжения – это кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена), нг(А) – нераспространяющий горение при групповой прокладке по категории А (наивысшая пожаробезопасность), LS – Low Smoke, пониженное дымо- и газовыделение, 1-х жильный – одножильное исполнение, 20 кВ – номинальное напряжение.

Конструкция кабеля ПвКВнг(А)-LS

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

• Токопроводящая жила. Изготавливается из медной проволоки (материал – медь, обозначаемая в ГОСТ как «М»). Жила может быть однопроволочной (сечения, как правило, до 50-70 мм²) или многопроволочной (большие сечения) круглой формы. Класс жилы – 1 или 2 по ГОСТ 22483. Медь обеспечивает высокую электропроводность, стойкость к окислению и механическую прочность.
• Экран по жиле (полупроводящий экран). Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его основная задача – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений на границе жила/изоляция, что предотвращает возникновение частичных разрядов – главной причины старения изоляции.
• Основная изоляция. Выполняется из силанольносшитого полиэтилена (Пв). Этот материал, подвергнутый процессу поперечной сшивки молекул, обладает превосходными диэлектрическими и механическими свойствами по сравнению с термопластичным полиэтиленом. Он сохраняет стабильность при высоких температурах (до 90°C в продолжительном режиме и до 250°C в режиме короткого замыкания), обладает высокой стойкостью к трекингу и влаге.
• Экран по изоляции (полупроводящий экран). Наносится поверх основной изоляции. Аналогично экрану по жиле, выравнивает электрическое поле. Вместе с экраном по жиле создает коаксиальную структуру, ограничивающую электрическое поле внутри кабеля.
• Металлический экран. Выполняется в виде медной ленты, наложенной продольно с перекрытием, или в виде медных проволок, спирально наложенных поверх экрана по изоляции. В одножильных кабелях этот экран является одновременно и экранирующим, и нулевым (заземляющим) проводником. Он предназначен для замыкания на землю емкостных токов, защиты от внешних электромагнитных помех и обеспечения безопасности при повреждении изоляции (отвод тока короткого замыкания).
• Поясная изоляция. Представляет собой ленту или обмотку, накладываемую поверх металлического экрана. Защищает металлический экран от коррозии и механических повреждений, а также обеспечивает необходимую адгезию с внешней оболочкой.
• Внешняя оболочка. Изготавливается из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката пониженной пожарной опасности с индексом «нг-LS». Эта композиция обеспечивает нераспространение горения при групповой прокладке (испытание по ГОСТ Р МЭК 60332-3-22, категория А) и значительно снижает выделение дыма и коррозионно-активных газообразных продуктов (хлороводорода) при пожаре. Оболочка защищает кабель от механических воздействий, влаги и агрессивных сред.

Основные технические характеристики и параметры

Кабель ПвКВнг(А)-LS соответствует требованиям таких стандартов, как ГОСТ Р 53769-2010 (кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 6, 10, 20, 35 кВ) и ТУ 16.К71-310-2001. Его ключевые параметры представлены в таблицах ниже.

Таблица 1. Номинальные сечения жил и электрические параметры при длительно допустимой температуре +90°C

Номинальное сечение жилы, мм²	Максимальное сопротивление жилы постоянному току при 20°C, Ом/км	Допустимый длительный ток нагрузки при прокладке в воздухе, А*	Вес кабеля, кг/км (приблизительно)
50	0.387	230	2100
70	0.268	285	2600
95	0.193	340	3100
120	0.153	390	3600
150	0.124	445	4200
185	0.0991	505	4900
240	0.0754	590	6100

• Точные значения токовых нагрузок зависят от условий прокладки (температура окружающей среды, способ, расстояние между кабелями) и должны определяться по актуальным нормативным документам (ПУЭ 7 изд., ГОСТ 31996-2012).

Таблица 2. Испытательные напряжения и условия эксплуатации

Параметр	Значение
Номинальное напряжение U0/U (Um), кВ	12/20 (24)
Частота, Гц	50
Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц, 10 мин., кВ	45
Испытательное постоянное напряжение (для приемо-сдаточных испытаний), кВ	52
Максимальная длительно допустимая температура жилы, °C	90
Допустимая температура жилы в режиме перегрузки, °C	130
Допустимая температура жилы в режиме короткого замыкания (до 5 с), °C	250
Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева, °C	-15
Минимальный радиус изгиба при прокладке	15 наружных диаметров кабеля
Срок службы	Не менее 30 лет

Область применения и особенности монтажа

Кабель ПвКВнг(А)-LS 20 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках с номинальным переменным напряжением до 20 кВ частоты 50 Гц. Основные сферы применения:

• Распределительные сети 10 кВ (фактическое напряжение 6-10 кВ) и 20 кВ.
• Питание мощных электроприемников (двигатели, трансформаторы) на промышленных предприятиях.
• Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах, галереях).
• Прокладка в помещениях, включая электростанции и подстанции.
• Прокладка в блоках и по стенам зданий, где предъявляются повышенные требования к пожарной безопасности.

Особое внимание при проектировании и монтаже одножильных кабелей среднего напряжения уделяется способу прокладки и заземлению металлических экранов. При протекании тока по жиле вокруг нее возникает переменное магнитное поле, которое наводит в металлическом экране ЭДС. Если экран заземлен только в одной точке, вдоль него не будет протекать циркулирующий ток, но на незаземленном конце появится опасное напряжение относительно земли. При заземлении экранов с двух сторон или более, по ним начинает протекать значительный циркулирующий ток, вызывающий дополнительные потери и нагрев. Для его снижения применяют одно из двух решений:

1. Поперечное соединение экранов (cross-bonding). Экран каждой фазы секционируется на примерно равные участки (обычно по длине строительной длины кабеля). В конце каждого участка экраны соединяются между собой и заземляются через специальные соединительные/переходные муфты таким образом, чтобы сумма наведенных ЭДС в каждом малом контуре была близка к нулю. Это наиболее эффективный метод для длинных трасс.
2. Прокладка в треугольнике или с перекладкой. При параллельной прокладке трех одножильных кабелей их располагают вплотную в форме треугольника или периодически меняют взаимное положение (транспозиция). Это позволяет скомпенсировать магнитные поля и снизить индуктивность петли и наведенные токи в экранах.

Выбор и расчет схемы заземления экранов являются обязательным этапом проектирования кабельной линии 20 кВ.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества кабеля ПвКВнг(А)-LS 20 кВ:

• Высокие диэлектрические и механические свойства изоляции из сшитого полиэтилена: стойкость к тепловым ударам, перегрузкам, высокой влажности, трекингу.
• Пожарная безопасность: соответствие категории «нг(А)» позволяет производить групповую прокладку без риска распространения пламени. Индекс «LS» минимизирует задымление и коррозионное воздействие на оборудование при пожаре.
• Меньший вес и внешний диаметр по сравнению с кабелями с бумажно-пропитанной изоляцией (БПИ) того же напряжения и сечения, что облегчает монтаж и транспортировку.
• Простота монтажа и обслуживания: не требует сложных технологий герметизации торцов, как кабели БПИ.
• Длительный срок службы (более 30 лет) при соблюдении условий эксплуатации.

Недостатки и ограничения:

• Чувствительность к механическим повреждениям оболочки и изоляции (особенно при раскатке). Требует аккуратного обращения.
• Сложность и высокая стоимость монтажа концевой и соединительной арматуры. Требуется высококвалифицированный персонал и специальное оборудование для зачистки, фазеровки и опрессовки.
• Необходимость тщательного расчета и организации заземления экранов для одножильных кабелей, как описано выше.
• Более высокая стоимость самого кабеля по сравнению с кабелями на напряжение до 1 кВ, но сопоставимая или ниже стоимости кабелей БПИ.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями ПвКВнг(А)-LS и АПвВнг(А)-LS на 20 кВ?

Основное отличие – материал токопроводящей жилы. Буква «А» в начале маркировки (АПвВнг) обозначает алюминиевую жилу. Кабель с алюминиевой жилой дешевле и легче, но имеет больший диаметр при том же сечении из-за меньшей проводимости, а также требует особого внимания к контактным соединениям из-за склонности алюминия к окислению. Кабель ПвКВнг(А)-LS имеет медную жилу, что обеспечивает лучшую проводимость, механическую надежность и долговечность контактов.

Можно ли прокладывать кабель ПвКВнг(А)-LS в земле (траншее)?

Да, но только при условии дополнительной защиты от механических повреждений. Стандартная оболочка из ПВХ пластиката не предназначена для непосредственной укладки в грунт, особенно каменистый. Для прокладки в земле необходимо использовать кабели в бронепокрове, например, ПвКВБбШпнг(А)-LS, который имеет броню из стальных оцинкованных лент и защитный шланг из полиэтилена. Альтернатива – прокладка в асбоцементных лотках, пластиковых или стальных трубах.

Как правильно выбрать сечение жилы для данного кабеля?

Выбор сечения производится по двум основным критериям: 1) По длительно допустимому току нагрузки (с учетом условий прокладки и поправочных коэффициентов). 2) По потере напряжения (должна укладываться в нормы ПУЭ, обычно не более 5% от Uном). Для кабелей среднего напряжения также важен расчет токов короткого замыкания и проверка сечения на термическую стойкость. Окончательный расчет должен выполнять проектировщик на основе полных исходных данных.

Что означает индекс «(А)» в маркировке «нг(А)»?

Индекс «(А)» указывает на категорию испытания кабеля на нераспространение горения при групповой прокладке по ГОСТ Р МЭК 60332-3-22. Категория А – наивысшая, она означает, что кабель испытывается в самом жестком режиме: горение не должно распространяться на высоту более 2.5 м при прокладке пучком кабелей с суммарным тепловыделением 7 кВт на метр длины. Это позволяет прокладывать такие кабели в пучках практически любого размера в зданиях и сооружениях с массовым пребыванием людей.

Требуется ли для монтажа концевых муфт на этот кабель наличие специального оборудования?

Да, обязательно. Для разделки кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена и монтажа концевых муфт (обычно изоляционного типа «под стрелку» или с применением термоусаживаемых компонентов) требуется специальный инструмент: кабельный нож для продольной резки оболочки, шаблоны для зачистки полупроводящих экранов, ример для снятия фаски с изоляции, динамометрический ключ для затяжки болтовых соединений. Работы должны выполняться обученным персоналом в строгом соответствии с инструкцией производителя муфт.

Какой документ является основным для подтверждения качества кабеля?

Основным документом является сертификат соответствия требованиям Технического регламента Таможенного союза (ТР ТС 004/2011 «О безопасности низковольтного оборудования») и/или ТР ТС 020/2011 «Электромагнитная совместимость». Также производитель предоставляет паспорт качества (сертификат качества) на конкретную партию кабеля, в котором указаны результаты приемо-сдаточных испытаний (измерение сопротивления жилы, испытание изоляции повышенным напряжением и т.д.). Рекомендуется требовать протоколы типовых испытаний по полной программе.