Кабель ПвКВнг(А)-LS 3-х жильный 20 кВ: полный технический анализ
Кабель ПвКВнг(А)-LS 3-х жильный на напряжение 20 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для стационарной прокладки в электрических сетях среднего напряжения. Его конструкция и материалы подобраны для обеспечения высокой надежности, пожарной безопасности и длительного срока службы в условиях интенсивной эксплуатации. Данный тип кабеля является современной альтернативой кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией и широко применяется в распределительных сетях 6-35 кВ.
Расшифровка маркировки ПвКВнг(А)-LS
Маркировка кабеля содержит полную информацию о его конструкции и свойствах согласно ГОСТ и ТУ:
- П – изоляция из сшитого полиэтилена (Cross-linked Polyethylene, XLPE).
- в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ).
- КВ – обозначение контрольного кабеля, но в контексте кабелей на среднее напряжение часто трактуется как конструкция с круглыми секторными жилами и наличием экрана. В современных стандартах (ТУ 16.К71-335-2004 и др.) это историческое обозначение, указывающее на наличие металлического экрана (обычно медного) поверх каждой жилы.
- нг(А) – исполнение с пониженной пожарной опасностью, не распространяющее горение при групповой прокладке по категории А (наиболее строгие требования по нераспространению горения).
- LS (Low Smoke) – пониженное дымо- и газовыделение при пожаре. Материалы изоляции и оболочки при горении выделяют минимальное количество дыма и коррозионно-активных газообразных продуктов.
- 3-х жильный – количество токопроводящих жил.
- 20 кВ – номинальное напряжение сети, для которой предназначен кабель (междуфазное).
- Экран проводящий: Наносится непосредственно на изоляцию жилы в виде полупроводящего экструдированного слоя (полупроводящая сшитая полиэтиленовая композиция). Он выравнивает электрическое поле, устраняя микроскопические воздушные включения и предотвращая локальные перенапряжения.
- Экран металлический: Поверх проводящего экрана накладывается экран в виде медной ленты, оплетки из медных проволок или их комбинации. Он служит для замыкания токов утечки и обеспечения симметрии электрического поля, а также для защиты от внешних электромагнитных помех и в качестве элемента системы заземления.
- Распределительные сети 6-20 кВ: Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах), на электростанциях и подстанциях.
- Объекты с массовым пребыванием людей: Аэропорты, вокзалы, торгово-развлекательные центры, метрополитен, больницы, спортивные комплексы – где предъявляются повышенные требования к пожарной безопасности (нг-LS).
- Промышленные предприятия: Для питания мощного оборудования, главных понизительных подстанций цехов.
- Прокладка в блоках, коробах и лотках: Благодаря исполнению «нг(А)» допускается плотная групповая прокладка.
- Высокая надежность и долгий срок службы: Изоляция из СПЭ не подвержена старению от влаги, не требует поддержания избыточного давления масла, срок службы превышает 30 лет.
- Превосходные электрические параметры: Низкие диэлектрические потери, высокая стойкость к частичным разрядам.
- Высокая допустимая температура: Рабочая температура +90°C против +70°C у кабелей с бумажно-пропитанной изоляцией, что позволяет пропускать больший ток нагрузки при том же сечении.
- Пожарная безопасность: Исполнение «нг(А)-LS» минимизирует риски распространения огня и задымления, что критично для общественных зданий и сооружений.
- Удобство монтажа и эксплуатации: Меньший вес и радиус изгиба по сравнению с маслонаполненными кабелями, возможность прокладки на вертикальных участках без ограничений.
- Чувствительность к механическим повреждениям при отсутствии брони: Требует аккуратного монтажа и защиты в зонах возможных повреждений.
- Относительно высокая стоимость: Цена выше, чем у кабелей с бумажной изоляцией, но эксплуатационные преимущества и меньшие потери часто компенсируют разницу.
- Требовательность к качеству монтажа концевых и соединительных муфт: Необходима абсолютная чистота и герметичность соединений для предотвращения попадания влаги и возникновения частичных разрядов.
- Прокладка: Допускается групповая прокладка в пучках. При проходке через стены и перекрытия кабельные проходы должны быть загерметизированы огнестойкими материалами.
- Заземление: Металлические экраны всех трех жил должны быть надежно заземлены с двух концов кабельной линии для обеспечения нормального режима работы и безопасности. Это позволяет снять индуцированное напряжение и обеспечить срабатывание защит при повреждении изоляции.
- Соединение и ответвление: Выполняются только с помощью специальных соединительных и концевых муфт на 20 кВ, предназначенных для кабелей с изоляцией из СПЭ. Обязательна тщательная зачистка и обезжиривание изоляции.
- Контроль: Перед вводом в эксплуатацию кабельная линия подвергается высоковольтным испытаниям постоянным напряжением (например, 48 кВ в течение 15 минут).
- По допустимому длительному току нагрузки: Основной критерий. Токовая нагрузка берется из таблиц ПУЭ (Глава 1.3) или из технических каталогов производителя, с поправками на условия прокладки (температура грунта/воздуха, группировка кабелей).
- По экономической плотности тока: Для сетей с большим числом часов использования максимума нагрузки (например, отходящие линии от ГПП).
- По термической стойкости к токам короткого замыкания (КЗ): Проверяется, что сечение выдержит тепловое воздействие расчетного тока КЗ за время его отключения защитой.
- По потере напряжения: Актуально для протяженных линий.
- Непревышение допустимых токовых нагрузок и температур.
- Отсутствие механических повреждений оболочки и изоляции.
- Качественный монтаж муфт и заземления.
- Благоприятные условия окружающей среды (отсутствие постоянной вибрации, агрессивных химических сред, УФ-излучения для открытых прокладок).
Таким образом, полная расшифровка указывает на трехжильный силовой кабель на 20 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена, с экранированными жилами, в оболочке из ПВХ пластиката, не распространяющий горение при групповой прокладке и с низким дымовыделением.
Конструкция кабеля
Конструкция кабеля ПвКВнг(А)-LS является многослойной и включает в себя несколько ключевых элементов, каждый из которых выполняет строго определенную функцию.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из медной проволоки (класс 1 или 2 по ГОСТ 22483). Жила может быть однопроволочной (монолитной) для малых и средних сечений или многопроволочной для больших сечений. Форма жилы – круглая. Сечения жил стандартизированы: 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240 мм² и более.
2. Экранирование жилы
Каждая токопроводящая жила индивидуально экранирована. Экранирующая система состоит из двух слоев:
3. Изоляция
Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивки (образования поперечных молекулярных связей) придает материалу выдающиеся свойства: высокую температурную стойкость (длительно до +90°C, в аварийном режиме до +130°C, при коротком замыкании до +250°C), отличные диэлектрические характеристики, механическую прочность и стойкость к термоокислительному старению. Толщина изоляции нормирована в зависимости от номинального напряжения (для 20 кВ обычно 5,5-8,0 мм).
4. Поясная изоляция и заполнение
Экранированные изолированные жилы скручиваются вместе. Пространство между ними заполняется негорючим эластичным материалом (например, резиновой смесью или ПВХ-компаундом) для придания кабелю круглой формы и механической стабильности. Поверх скрутки может накладываться поясная изоляция из полупроводящего материала или крепированая лента.
5. Общий экран (броня)
В конструкции ПвКВнг(А)-LS часто присутствует общий экран в виде медной ленты или оплетки, наложенной поверх поясной изоляции. В ряде исполнений может применяться броня из двух стальных оцинкованных лент (тогда марка меняется на ПвКВБбШвнг(А)-LS). В рассматриваемой марке «нг(А)» броня, как правило, отсутствует, так как стальные ленты могут ухудшать показатели пожарной безопасности.
6. Разделительный слой
Под оболочкой может находиться слой из ПВХ или полиэтилентерефталатной ленты для защиты от коррозии и обеспечения скольжения при монтаже.
7. Наружная оболочка
Выполняется из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности с индексом «нг-LS». Эта оболочка обеспечивает защиту от механических повреждений, воздействия влаги и агрессивных сред, а также отвечает за выполнение требований по нераспространению горения и низкому дымовыделению. Цвет оболочки, как правило, черный.
Основные технические характеристики
Электрические характеристики
| Параметр | Значение / Норма |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 12/20 (24) кВ |
| Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц, 5 мин. | 30 кВ |
| Испытательное постоянное напряжение (для приемо-сдаточных испытаний) | 48 кВ |
| Максимальная рабочая температура жилы | +90 °C |
| Допустимая температура жилы в аварийном режиме (не более 8 ч) | +130 °C |
| Допустимая температура жилы при коротком замыкании (до 5 с) | +250 °C |
| Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева | -15 °C |
| Минимальный радиус изгиба при монтаже | 15 наружных диаметров кабеля |
| Сопротивление изоляции при +20°C | Не менее 1000 МОм·км |
Пожарно-технические характеристики (соответствие ГОСТ Р 53315-2009)
| Параметр | Категория / Значение |
|---|---|
| Распространение горения при групповой прокладке | Категория А (не распространяет горение) |
| Кислородный индекс (для оболочки) | Не менее 30% |
| Дымообразование при горении и тлении | Индекс дымообразования (прозрачность) не менее 40% (LS) |
| Коррозийная активность продуктов дымообразования | pH не менее 4,0; проводимость не более 10 мкСм/мм (LS) |
| Выделение токсичных газов (индекс HCI) | Не более 5% (масс.) хлористого водорода |
Области применения
Кабель ПвКВнг(А)-LS 20 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Основные сферы применения:
Важно: Кабель не предназначен для прокладки в земле (траншеях) без дополнительной защиты (например, в трубах или кабельных блоках), так как не имеет броневого покрова. Для прокладки в земле следует выбирать бронированные модификации (ПвКВБбШвнг(А)-LS).
Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами
Преимущества:
Недостатки:
Особенности монтажа и эксплуатации
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие ПвКВнг(А)-LS от кабеля ПвПнг(А)-LS?
Основное отличие – в конструкции экранирования. В кабеле ПвКВнг(А)-LS используется экран по жиле (индивидуальное экранирование каждой жилы медной лентой/оплеткой). В кабеле ПвПнг(А)-LS применяется экран по изоляции – общий экран поверх всех трех изолированных, но неэкранированных жил. Конструкция с экраном по жиле (ПвКВ) обеспечивает более равномерное электрическое поле, лучшую защиту от внешних помех и рекомендуется для сетей с изолированной или компенсированной нейтралью, где важна симметрия емкостных токов.
Можно ли прокладывать данный кабель в земле?
Прямая прокладка в земле (траншее) кабеля ПвКВнг(А)-LS не рекомендуется и, как правило, не допускается проектами, так как отсутствует броневой покров, защищающий от механических повреждений (лопат, камней, грызунов). Для прокладки в земле необходимо использовать бронированные модификации, например, ПвКВБбШвнг(А)-LS, где «Бб» – броня из двух стальных оцинкованных лент, «Шв» – защитный шланг из ПВХ. Альтернатива – прокладка в асбоцементных или пластиковых трубах, в кабельных каналах или блоках, что обеспечивает механическую защиту.
Как правильно выбрать сечение жил кабеля на 20 кВ?
Выбор сечения производится на основе расчета по следующим критериям:
Для предварительной оценки можно ориентироваться на примерные токовые нагрузки: сечение 120 мм² – около 300 А; 150 мм² – около 340 А; 240 мм² – около 435 А (для прокладки в воздухе при температуре +25°C). Точный расчет должен выполнять проектировщик.
Требуется ли дополнительная защита кабеля при прокладке в помещении?
При прокладке открыто по конструкциям, стенам, в лотках и коробах дополнительная защита не требуется, так как оболочка из ПВХ обеспечивает достаточную стойкость к внешним воздействиям. Однако в местах, где существует риск механических повреждений (на высоте менее 2 метров в проходах, в зонах перемещения техники), рекомендуется прокладка в металлических трубах, коробах или защитных кожухах. При скрытой прокладке в штробах или за подвесными потолками кабель должен находиться в трубах или коробах для возможности замены.
Какова стойкость кабеля к воздействию влаги?
Кабель ПвКВнг(А)-LS не является герметизированным и не предназначен для длительной работы в воде. Изоляция из СПЭ гигроскопична, и при повреждении оболочки влага может мигрировать по полупроводящим экранам, приводя к постепенному выходу кабеля из строя из-за водных древовидных образований (дреингов). Для прокладки в условиях высокой влажности или в грунтах с высоким уровнем грунтовых вод следует применять кабели в специальном исполнении с гидрофобными заполнителями или металлической оболочкой (например, АПвПуг).
Каков реальный срок службы такого кабеля?
Заявленный производителями срок службы кабеля с изоляцией из СПЭ составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать 40-50 лет при соблюдении условий:
Критическим фактором является качество монтажа соединительных элементов – большинство отказов происходит именно в муфтах.
Заключение
Кабель ПвКВнг(А)-LS 3-х жильный 20 кВ представляет собой современное, технологичное решение для создания распределительных сетей среднего напряжения, где приоритетами являются надежность, пожарная безопасность и долговечность. Его конструкция с изоляцией из сшитого полиэтилена и индивидуальным экранированием жил обеспечивает стабильные электрические параметры, а исполнение «нг(А)-LS» позволяет безопасно применять его на объектах с массовым пребыванием людей и при плотной групповой прокладке. Правильный выбор сечения, грамотный монтаж с использованием соответствующих аксессуаров и соблюдение условий эксплуатации являются залогом многолетней бесперебойной работы кабельной линии.