Кабель ПвП 20 кВ 400 мм

Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвП 20 кВ 400 мм²: технические характеристики, конструкция и область применения

Кабель силовой марки ПвП на напряжение 20 кВ с сечением токопроводящей жилы 400 мм² представляет собой высоковольтный кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) и внешней защитной оболочкой из полиэтилена. Данный тип кабеля является современной и технологичной заменой устаревшим кабелям с бумажно-масляной изоляцией (типа СБ) и широко применяется для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение частотой 50 Гц с номинальным напряжением до 20 кВ. Основные сферы использования: магистральные линии электропередачи, распределительные сети городов и промышленных предприятий, питание мощных потребителей, вводы на подстанции, а также прокладка в сложных условиях (в туннелях, коллекторах, по мостам), где использование маслонаполненных кабелей нежелательно или запрещено.

Расшифровка маркировки и конструкция кабеля ПвП 20 кВ 400 мм²

Маркировка «ПвП» расшифровывается следующим образом:

• П – изоляция из полиэтилена, в данном случае сшитого (технология сшивки подразумевается, но в маркировке не отображается буквой).
• в – внешняя защитная оболочка.
• П – материал оболочки – полиэтилен (чаще всего полиэтилен низкого давления, ПНД).

Таким образом, полное наименование: Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена, с оболочкой из полиэтилена, на напряжение 20 кВ, с алюминиевой или медной однопроволочной или многопроволочной жилой сечением 400 квадратных миллиметров.

Конструкция кабеля ПвП 20 кВ 400 мм² является многослойной и включает в себя следующие обязательные элементы:

• 1. Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия (А) или меди (обозначается отсутствием буквы). Для сечения 400 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы (для многожильных кабелей) для компактности. Может быть однопроволочной (ож) или многопроволочной (мн). Класс гибкости: 1 или 2. Поверхность жилы гладкая, без дефектов.
• 2. Экран по жиле (внутренний полупроводящий слой). Наносится поверх токопроводящей жилы методом экструзии. Выполнен из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей термоотверждаемой ленты. Выравнивает электрическое поле вокруг жилы, устраняя микронеровности и предотвращая возникновение локальных перенапряжений в изоляции.
• 3. Основная изоляция. Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Это ключевой элемент кабеля. Процесс сшивки (образования поперечных молекулярных связей) придает материалу высокие температурные и механические характеристики. Толщина изоляции строго нормирована стандартами (например, ГОСТ 15150 или ТУ 16.К71-335-2004) и для напряжения 20 кВ составляет, как правило, 8.0 – 9.0 мм.
• 4. Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой). Аналогичен экрану по жиле. Наносится поверх основной изоляции. Вместе с внутренним экраном формирует цилиндрический конденсатор, обеспечивая радиальное распределение электрического поля.
• 5. Медная экранирующая оплетка (экран). Выполняется в виде оплетки из медных проволок или в виде повива медной ленты. Ее назначение – защита от электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля, а также использование в качестве проводника для токов короткого замыкания и токов утечки. Для кабелей на 20 кВ является обязательным элементом.
• 6. Поясная изоляция. Выполняется из полупроводящих или изоляционных лент. Служит для дополнительной защиты и фиксации экранов.
• 7. Защитная оболочка. Изготавливается из полиэтилена низкого давления (ПНД) черного цвета. Обладает высокой стойкостью к влаге, агрессивным химическим средам, ультрафиолетовому излучению и механическим повреждениям. Толщина оболочки также нормирована в зависимости от диаметра кабеля.

Технические характеристики и параметры

Кабель ПвП 20 кВ 400 мм² должен соответствовать ряду критически важных технических параметров, которые определяют условия его монтажа и эксплуатации.

Таблица 1. Основные электрические и механические параметры

Параметр	Значение для алюминиевой жилы	Значение для медной жилы	Примечания
Номинальное напряжение U0/U (Um), кВ	12/20 (24)		U0 – напряжение между жилой и землей, U – между жилами, Um – максимальное рабочее напряжение.
Сечение токопроводящей жилы, мм²	400		Фактическое сечение соответствует ГОСТ 22483.
Максимально допустимая рабочая температура жилы, °C	90		Длительный режим работы.
Допустимая температура жилы в режиме перегрузки, °C	130		Продолжительность до 8 ч в сутки, не более 1000 ч за срок службы.
Допустимая температура жилы при коротком замыкании, °C	200	250	Длительность КЗ не более 5 сек.
Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева, °C	-20		При более низких температурах требуется подогрев.
Минимальный радиус изгиба при прокладке	15 x D (наружного диаметра кабеля)		Для одножильных кабелей. Для многожильных – 12 x D.
Сопротивление изоляции, МОм·км, не менее	1000		При температуре 20°C.
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты, кВ/время	45 кВ / 10 мин.		Для готовых кабельных линий после монтажа.
Допустимый длительный ток нагрузки, А	~450-520	~580-670	*Зависит от условий прокладки (в земле, воздухе, количестве кабелей в траншее).

Таблица 2. Примерные массо-габаритные показатели (одножильный кабель, алюминий)

Параметр	Примерное значение
Наружный диаметр кабеля, мм	55 – 65
Масса 1 км кабеля, кг	3500 – 4500

Преимущества и недостатки кабеля ПвП по сравнению с кабелями старых типов

Преимущества:

• Высокая надежность и долговечность: Срок службы при соблюдении условий эксплуатации составляет не менее 30-40 лет.
• Отсутствие масла: Исключает риск утечек масла, пожарной и экологической опасности, упрощает монтаж и обслуживание. Позволяет прокладку с большими перепадами уровней.
• Высокая допустимая рабочая температура: +90°C против +70°C для кабелей с бумажно-масляной изоляцией, что позволяет пропускать большие токи нагрузки при том же сечении.
• Высокая стойкость к коротким замыканиям.
• Удобство монтажа и меньшие радиусы изгиба по сравнению с маслонаполненными кабелями большого сечения.
• Меньшая масса и габариты при аналогичных электрических параметрах.
• Простота монтажа муфт и оконцевателей благодаря жесткой и чистой изоляции.

Недостатки и особенности:

• Чувствительность к механическим повреждениям оболочки и влагопритоку: При повреждении оболочки и попадании влаги в область изоляции или экрана возможно развитие водных древов, ведущих к пробою. Требуется тщательный контроль целостности оболочки при монтаже.
• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией, но сравнимая или ниже стоимости маслонаполненных кабелей.
• Требовательность к качеству монтажа соединительных аксессуаров: Некачественный монтаж муфт является частой причиной отказов.

Области применения и способы прокладки

Кабель ПвП 20 кВ 400 мм² применяется для создания кабельных линий (КЛ) в сетях среднего напряжения. Основные способы прокладки:

• Прокладка в земле (траншее): Наиболее распространенный способ. Кабель укладывается на подготовленную подушку из песка или просеянного грунта, сверху защищается кирпичом или сигнальной лентой и засыпается грунтом. Глубина прокладки – не менее 0,7-1,0 м. При параллельной прокладке нескольких кабелей необходимо соблюдать расстояния между ними (не менее 100 мм) для обеспечения теплоотвода.
• Прокладка в кабельных сооружениях: В туннелях, коллекторах, эстакадах, галереях. Часто применяется на территории промышленных предприятий и в городской инфраструктуре. Крепление осуществляется с помощью кабельных конструкций (лотков, полок, кронштейнов).
• Прокладка в блоках: В асбестоцементных или полиэтиленовых трубах. Используется при необходимости дополнительной механической защиты или при пересечении дорог, сооружений.
• Прокладка по воздуху: По фасадам зданий, между опорами. Требует расчета механических нагрузок (ветер, гололед) и использования специальной несущей тросовой системы или кабеля с встроенным тросом (ПвПу).

Требования к монтажу, соединению и оконцеванию

Монтаж кабеля ПвП 20 кВ требует специальной подготовки персонала и использования инструментов для разделки и монтажа муфт. Основные этапы:

1. Подготовка: Проверка сертификатов, визуальный осмотр барабана и оболочки на отсутствие повреждений. Измерение сопротивления изоляции и проведение высоковольтных испытаний перед монтажом (по регламенту).
2. Раскатка и укладка: Раскатка с барабана с соблюдением минимального радиуса изгиба. Запрещается волочение кабеля по земле, падение с высоты, удары.
3. Разделка кабеля: Послойное снятие оболочки, экранов и изоляции с помощью специальных монтажных ножей. Критически важна чистота и точность операций, снятие полупроводящих слоев до чистого диэлектрика.
4. Монтаж соединительной муфты: Установка на место соединения двух отрезков кабеля. Муфта обеспечивает электрический контакт жил, восстанавливает непрерывность изоляции и экранов. Типы муфт: стопорные, соединительные, переходные. Обязательно заземление экранов с обеих сторон.
5. Монтаж концевых муфт (оконцевателей): Установка на концах кабеля для подключения к шинам распределительного устройства, трансформатора или другого оборудования. Типы: наружной (КНВ) или внутренней (КНВ) установки.
6. Испытания после монтажа: Обязательное проведение высоковольтных испытаний повышенным напряжением переменного тока (45 кВ, 10 мин) и измерение сопротивления изоляции для проверки качества монтажа муфт и отсутствия повреждений кабеля при укладке.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями ПвП и АПвП?

Буква «А» в начале маркировки указывает на материал токопроводящей жилы – алюминий. Таким образом, АПвП – кабель с алюминиевой жилой, а ПвП (без «А») – с медной жилой. Все остальные элементы конструкции (изоляция, экраны, оболочка) идентичны.

Можно ли прокладывать кабель ПвП 20 кВ в воде?

Нет, кабель ПвП в стандартном исполнении не предназначен для прокладки непосредственно в воде. Для прокладки в водоемах, болотистой местности или в условиях высокой влажности применяются специальные исполнения кабеля с герметизированной оболочкой и гидрозащитными лентами (например, марки ПвПг).

Как определить необходимое сечение кабеля 20 кВ для конкретного объекта?

Сечение (400 мм² или другое) выбирается на основе расчета по допустимому длительному току нагрузки с учетом способа прокладки, температуры окружающей среды, количества параллельно проложенных кабелей, а также проверяется по условиям термической стойкости при коротком замыкании и потере напряжения. Расчет должен выполнять проектировщик в соответствии с ПУЭ и другими нормативными документами.

Что такое «водные деревья» и как с ними бороться?

Водные деревья – это микротрещины в изоляции из сшитого полиэтилена, заполненные влагой, которые со временем разрастаются и могут привести к пробою. Основная причина их возникновения – наличие влаги и локальных электрических напряжений. Борьба с ними ведется на этапе производства кабеля (использование специальных очищенных материалов, добавки-стабилизаторы) и на этапе эксплуатации (недопущение механических повреждений оболочки, контроль герметичности муфт).

Требуется ли заземление экранов кабеля ПвП 20 кВ, и если да, то как?

Да, экранирующая оплетка (экран) кабеля ПвП 20 кВ подлежит обязательному заземлению с обеих сторон. Это необходимо для обеспечения электробезопасности, отвода токов утечки и создания симметричного электрического поля вокруг жилы. Заземление выполняется через специальные заземляющие проводники в концевых и соединительных муфтах, которые присоединяются к контуру заземления РУ или подстанции.

Каков срок службы кабеля ПвП 20 кВ и от чего он зависит?

Номинальный срок службы кабеля ПвП составляет не менее 30 лет. Фактический срок зависит от соблюдения условий эксплуатации (непревышение температуры и токов нагрузки), качества монтажа (особенно муфт), отсутствия механических повреждений и агрессивного воздействия среды. Регулярные профилактические испытания помогают выявить старение изоляции на ранней стадии.

Заключение

Кабель ПвП 20 кВ сечением 400 мм² является современным, надежным и технологичным решением для строительства и модернизации распределительных сетей среднего напряжения. Его преимущества, такие как высокая пропускная способность, отсутствие масла, удобство монтажа и долгий срок службы, делают его основным выбором для ответственных объектов. Однако успешная эксплуатация напрямую зависит от качества продукции, соблюдения норм проектирования трасс и, что крайне важно, от квалификации персонала, выполняющего монтаж соединительных и концевых аксессуаров. Регулярный мониторинг и испытания кабельных линий позволяют обеспечить их бесперебойную работу на протяжении всего жизненного цикла.