Кабель ПвП 20 кВ
Кабель ПвП 20 кВ: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель ПвП 20 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) на напряжение 20 кВ, с медными жилами, в поливинилхлоридной оболочке. Данный тип кабеля является одним из наиболее востребованных в современных распределительных сетях среднего класса напряжения благодаря оптимальному сочетанию электрических, механических и эксплуатационных характеристик.
Расшифровка маркировки и нормативная база
Маркировка «ПвП» расшифровывается следующим образом:
- П – изоляция из сшитого (полимеризованного) полиэтилена.
- в – внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката (может отсутствовать в обозначении, но подразумевается в конструкции).
- П – наружная защитная оболочка из поливинилхлоридного пластиката.
- Однопроволочной (монолитной) – секторной или круглой формы. Применяется для сечений, как правило, до 240 мм².
- Многопроволочной – круглой или секторной (сегментной) формы. Состоит из множества проволок, скрученных по определенным правилам, что обеспечивает повышенную гибкость.
- Защитная: является путем для тока короткого замыкания.
- Эксплуатационная: обеспечивает безопасность персонала, отводя токи утечки и емкостные токи на землю.
- Медных лент, наложенных спирально с перекрытием.
- Медных проволок, наложенных поверх поясной изоляции (часто в сочетании с медными лентами).
- Максимально допустимая рабочая температура жилы: +90°C.
- Допустимая температура жилы при коротком замыкании (в течение не более 5 сек): +250°C.
- Минимальная температура монтажа без предварительного прогрева: -15°C.
- Температура эксплуатации: от -50°C до +50°C.
- Допустимый нагрев жилы при перегрузке: +130°C (не более 8 часов в сутки и 100 часов в год).
- Питающие и распределительные линии в городских и промышленных электрических сетях (кабельные линии 6-10/20 кВ).
- Подключение мощных потребителей (трансформаторные подстанции, крупные заводы, центры обработки данных).
- Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах, галереях).
- Прокладка в земле (траншеях) при условии отсутствия механических повреждений и растягивающих усилий.
- Прокладка в помещениях, туннелях, шахтах (за исключением мест с повышенной пожароопасностью, где требуется кабель в исполнении «нг(А)-LS»).
- Более высокая допустимая температура жилы: +90°C против +70°C, что позволяет пропускать больший ток при том же сечении.
- Отсутствие ограничений по перепаду высот: нет риска стекания пропиточного состава.
- Меньший вес и внешний диаметр: облегчает транспортировку и монтаж.
- Более высокая стойкость к термическим перегрузкам и токам КЗ.
- Простота монтажа и монтажных соединений: не требует специальной заделки концов для остановки масла.
- Меньшие диэлектрические потери.
- Превосходная термостойкость: сшитый полиэтилен не плавится и не течет при перегреве, сохраняя форму.
- Высокая стойкость к тепловому старению и трекингу.
- Чувствительность к механическим повреждениям изоляции: точечные удары, надрезы могут стать очагом развития электрического дерева.
- Требовательность к качеству монтажа: необходима тщательная зачистка и изоляция мест соединений и ответвлений, исключающая попадание влаги и грязи.
- Более высокая стоимость по сравнению с кабелями на низкое напряжение.
- нг(А) – нераспространяющее горение при групповой прокладке по категории А (наибольшая пожарная безопасность).
- LS (Low Smoke) – пониженное дымо- и газовыделение при пожаре.
- По допустимому длительному току нагрузки (с учетом условий прокладки и поправочных коэффициентов). Ток должен быть равен или превышать расчетный ток линии.
- По потере напряжения – чтобы на конце линии напряжение оставалось в допустимых пределах.
- По току короткого замыкания – проверка термической стойкости выбранного сечения.
- Использовать защитные плиты или кирпич при риске механических повреждений (например, в местах возможных земляных работ).
- При высокой коррозионной активности грунта или наличии блуждающих токов – применять кабель в оболочке из полиэтилена (марка ПвПу) или дополнительно защищать трубами.
- В местах пересечения с дорогами – прокладывать в футлярах (трубах) из прочного материала (сталь, ПНД высокой жесткости).
Номинальное напряжение кабеля – 20 кВ. Соответствует классу напряжения 20 кВ (согласно ГОСТ 31996-2012 и ТУ 16.К71-335-2004). Рабочее напряжение (U0/U) составляет 12/20 кВ, где U0 = 12 кВ – напряжение между жилой и землей, U = 20 кВ – напряжение между жилами. Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц – 50 кВ продолжительностью 10 мин.
Конструкция кабеля ПвП 20 кВ
Конструкция кабеля многослойна и каждый слой выполняет строго определенную функцию.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из медной проволоки (материал – медь марки М1 по ГОСТ 859-2001). Жила может быть:
Класс гибкости жилы: 1 (жесткий) или 2 (гибкий).
2. Экран по жиле (полупроводящей экран)
Наносится поверх токопроводящей жилы. Представляет собой слой из сшитого полиэтилена, модифицированного сажей или другим проводящим материалом. Выравнивает электрическое поле вокруг жилы, предотвращая локальные перенапряжения и микроразряды, которые могут разрушить основную изоляцию.
3. Изоляция
Основной изолирующий слой из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивания (образования поперечных молекулярных связей) резко повышает термостойкость материала (до +90°C в продолжительном режиме и до +250°C при КЗ) по сравнению с термопластичным полиэтиленом. Толщина изоляции нормирована в зависимости от номинального напряжения и сечения жилы.
4. Экран по изоляции (полупроводящей экран)
Аналогичен экрану по жиле. Наносится поверх основной изоляции. Вместе с экраном по жиле формирует цилиндрический конденсатор, обеспечивая радиальное распределение электрического поля.
5. Поясная изоляция
Лента из полупроводящего материала, которая накладывается поверх экрана по изоляции в трехжильных кабелях. Служит для выравнивания электрического поля в пространстве между жилами.
6. Медный экран (заземляющий)
Выполняет две ключевые функции:
Конструктивно выполняется в виде:
Сечение медного экрана нормируется в зависимости от сечения основной жилы.
7. Внутренняя оболочка (разделительный слой)
Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Заполняет пространство под наружной оболочкой, обеспечивая круглую форму кабеля, дополнительную механическую защиту и препятствуя проникновению влаги.
8. Наружная защитная оболочка
Изготавливается из ПВХ-пластиката. Защищает все внутренние элементы кабеля от механических повреждений, агрессивных сред (химических, биологических) и влаги. Имеет характерную окраску (чаще черный или оранжевый для повышенной видимости) и нанесенную маркировку с указанием типа кабеля, сечения, напряжения, производителя и метража.
Основные технические характеристики
Электрические характеристики
При температуре жилы +90°C:
Таблица 1. Электрическое сопротивление жилы при +20°C
| Номинальное сечение жилы, мм² | Максимальное сопротивление постоянному току, Ом/км |
|---|---|
| 25 | 0.727 |
| 35 | 0.524 |
| 50 | 0.387 |
| 70 | 0.268 |
| 95 | 0.193 |
| 120 | 0.153 |
| 150 | 0.124 |
| 185 | 0.0991 |
| 240 | 0.0754 |
Таблица 2. Допустимые длительные токовые нагрузки (для кабелей, проложенных в земле)
| Сечение жилы, мм² | Одножильный кабель, А | Трехжильный кабель, А |
|---|---|---|
| 25 | 160 | 140 |
| 35 | 195 | 170 |
| 50 | 235 | 210 |
| 70 | 290 | 255 |
| 95 | 350 | 310 |
| 120 | 405 | 360 |
| 150 | 455 | 415 |
| 185 | 520 | 470 |
| 240 | 595 | 545 |
Примечание: Точные значения зависят от условий прокладки (глубина, температура грунта, удельное тепловое сопротивление), количества кабелей в траншее и их взаимного расположения. Данные приведены для ориентировки.
Область применения кабеля ПвП 20 кВ
Кабель предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Основные сферы применения:
Кабель не предназначен для прокладки в блоках, трубах, заполненных водой, а также в условиях значительных растягивающих усилий (например, для подвески в воздухе). Для воздушных линий используются кабели с несущим тросом (типа ПвПу, СИП).
Преимущества и недостатки кабеля ПвП 20 кВ
Преимущества по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией (типа СБ, ЦСБ):
Преимущества по сравнению с кабелями с изоляцией из ПВХ или термопластичного полиэтилена:
Недостатки:
Особенности монтажа и эксплуатации
1. Транспортировка и хранение: Барабаны с кабелем должны быть закреплены. Хранение – под навесом, защищающим от прямых солнечных лучей и осадков.
2. Радиус изгиба: Минимально допустимый радиус изгиба при прокладке составляет 15-20 наружных диаметров кабеля для одножильных кабелей и 10-15 диаметров для трехжильных в общей оболочке. Нарушение этого требования ведет к деформации изоляции и экранов.
3. Прокладка в земле: Глубина траншеи – не менее 0,7 м. Кабель укладывается на подушку из просеянного грунта или песчаную подсыпку толщиной 100 мм, сверху засыпается таким же слоем, после чего укладывается сигнальная лента и производится полная засыпка. При пересечении с коммуникациями кабель должен быть защищен плитами или трубами.
4. Соединение и оконцевание: Требуют применения специальных кабельных муфт – соединительных и концевых. Для изоляции используется либо термоусаживаемый, либо холодноусаживаемый материал. Все работы должны проводиться в условиях чистоты, с применением специализированного инструмента.
5. Испытания после монтажа: Обязательным этапом является проведение высоковольтных испытаний повышенным напряжением выпрямленного тока (например, 60 кВ в течение 10 мин) или переменным напряжением 50 Гц (50 кВ, 10 мин) для проверки целостности изоляции и качества монтажа муфт.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие кабеля ПвП от кабеля АПвП?
Буква «А» в начале маркировки обозначает, что токопроводящая жила изготовлена из алюминия. Таким образом, АПвП – это кабель с алюминиевой жилой, а ПвП – с медной. Медный кабель имеет меньшее электрическое сопротивление, большую стойкость к механическим воздействиям (изгибам), но существенно дороже и тяжелее алюминиевого аналога при одинаковом сечении.
Можно ли использовать кабель ПвП 20 кВ для напряжения 10 кВ?
Да, можно. Кабель, рассчитанный на 20 кВ, имеет запас по толщине изоляции и электрической прочности. Его применение в сети 10 кВ является надежным и часто практикуется для обеспечения дополнительного резерва или унификации номенклатуры. Однако, с экономической точки зрения, это не всегда целесообразно, так как кабель на 10 кВ (например, ПвП 10 кВ) дешевле.
Что означает исполнение «ПвПнг(А)-LS»?
Это огнестойкое исполнение кабеля:
Такие кабели применяются в местах с массовым пребыванием людей, в метро, на объектах транспортной инфраструктуры, в высотных зданиях.
Как определить необходимое сечение жилы кабеля ПвП 20 кВ?
Сечение выбирается по двум основным критериям:
Окончательный выбор производится на основе расчета в проектной документации, часто с привлечением специализированного программного обеспечения.
Требуется ли дополнительная защита при прокладке кабеля ПвП в земле?
Да, рекомендуется:
Какой срок службы у кабеля ПвП 20 кВ?
Номинальный срок службы, заявленный производителями и нормируемый стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать 40-50 лет при соблюдении условий прокладки, монтажа и эксплуатационных нагрузок, не превышающих допустимых.
Заключение
Кабель ПвП 20 кВ является современным, надежным и технологичным решением для создания кабельных линий распределительных сетей среднего класса напряжения. Его преимущества, обусловленные применением изоляции из сшитого полиэтилена, делают его предпочтительным выбором по сравнению с кабелями старых типов. Правильный выбор сечения, соблюдение норм прокладки и монтажа, а также качественное проведение соединений и испытаний являются залогом длительной и безотказной работы линии на протяжении всего срока службы. При проектировании новых и реконструкции существующих сетей 6-20 кВ кабель ПвП следует рассматривать как базовый вариант, учитывая при необходимости его специализированные исполнения (огнестойкие, с алюминиевой жилой, с защитой от грызунов и т.д.).