Кабель ПвПс 1-х жильный
Кабель ПвПс 1-х жильный: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель ПвПс 1-х жильный представляет собой одножильный силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) и внешней оболочкой из самозатухающего полиэтилена. Данный тип кабеля предназначен для стационарной прокладки в электрических сетях на номинальное переменное напряжение 20 кВ и 35 кВ частотой 50 Гц. Его основное применение – передача и распределение электрической энергии в сетях с изолированной или эффективно заземленной нейтралью, где требуются высокие показатели надежности, долговечности и стойкости к внешним воздействиям.
Расшифровка маркировки ПвПс
Маркировка кабеля производится согласно ГОСТ и отражает ключевые особенности его конструкции:
- П – изоляция из сшитого (полимеризованного) полиэтилена.
- в – наличие внутренней герметизации (водоблокирующие ленты или заполнители) для предотвращения продольного распространения влаги.
- Пс – оболочка из самозатухающего полиэтилена. Материал не поддерживает горение при одиночной прокладке, что является критически важным требованием для современных кабельных линий.
- 1-х жильный – одножильное исполнение. Буква «х» заменяется на конкретное сечение токопроводящей жилы (например, ПвПс 1×120/35).
- Значение приведено для примера и требует уточнения по нормативным документам (ПУЭ 7 изд., ГОСТ Р 53769-2010) в зависимости от конкретных условий.
- Минимальный радиус изгиба: Не менее 15-20 наружных диаметров кабеля при прокладке и 10-12 диаметров после монтажа под напряжением.
- Диапазон рабочих температур: От -50°C до +50°C для монтажа и эксплуатации. Допустимая температура длительного нагрева жилы: +90°C.
- Стойкость к короткому замыканию: Жила кабеля способна выдерживать температуру до +250°C в течение времени срабатывания защит (обычно не более 4 секунд).
- Группа пожарной опасности: По ГОСТ 31565-2012 (категория П1б.8.2.2.2) – не распространяющие горение при одиночной прокладке.
- Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах, галереях).
- Прокладка в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, при условии защиты от механических повреждений (бронеплитами или трубами).
- Прокладка в производственных помещениях.
- Использование в сетях с большими токами короткого замыкания, где требуется высокое сечение экрана.
- Перекрестная перестановка (транспозиция) фаз: Кабели разных фаз последовательно меняют взаимное расположение через равные участки (обычно длиной 1/3 трассы). Это позволяет скомпенсировать магнитные потоки.
- Заземление экранов в одной точке: При этом циркулирующие токи отсутствуют, но в оболочке/экране на незаземленном конце возникает опасное напряжение. Требуется применение специальных ограничителей напряжения или устройств для одноточечного заземления.
- Высокая надежность и долговечность: Срок службы не менее 30 лет. Отсутствие миграции пропиточного состава, как в маслонаполненных кабелях.
- Высокая допустимая температура: Длительный нагрев до +90°C позволяет пропускать большие токи нагрузки при том же сечении жилы.
- Меньший вес и радиус изгиба: Облегчает транспортировку и монтаж, особенно на сложных трассах.
- Простота монтажа и соединения: Не требует сложных систем подпитки маслом, монтаж муфт и концевых заделок более технологичен.
- Устойчивость к внешним воздействиям: Не боится перепадов уровней при прокладке, не требует специальных маслонаполненных барьеров.
- Чувствительность к частичным разрядам: Качество изоляции критически зависит от чистоты производства и отсутствия микроскопических дефектов. Требует высокотехнологичного оборудования для изготовления.
- Стоимость: Как правило, выше, чем у кабелей с бумажно-пропитанной изоляцией на низкие и средние напряжения.
- Сложность локализации повреждений: Пробой в СПЭ изоляции часто носит нестабильный характер, что может затруднять поиск места повреждения традиционными импульсными методами.
Конструкция кабеля ПвПс 1-х жильный
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из медной или алюминиевой проволоки. В зависимости от сечения и требований к гибкости, жила может быть однопроволочной (монолитной) для сечений до 630 мм² или многопроволочной. Класс жилы (1 или 2) определяет ее гибкость. Жила имеет круглую форму.
2. Экран на жиле (полупроводящей экран)
Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его задача – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов, которые разрушают основную изоляцию.
3. Основная изоляция
Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал, полученный методом поперечной сшивки молекул полиэтилена под высоким давлением, обладает превосходными диэлектрическими и механическими свойствами. Он сохраняет стабильность при высоких температурах (допустимая долговременная температура +90°C, кратковременная до +250°C), имеет высокую стойкость к термоокислительному старению и трекингу.
4. Экран на изоляции (полупроводящей слой)
Поверх основной изоляции наносится второй экструдированный полупроводящий слой. Вместе с экраном на жиле он формирует коаксиальную конструкцию, равномерно распределяющую электрическое поле исключительно внутри изоляции.
5. Поясная изоляция
В некоторых конструкциях, особенно для напряжений 35 кВ, поверх экрана на изоляции может накладываться слой из электропроводящей бумаги или полимерной ленты для дополнительного выравнивания поля.
6. Металлический экран
Выполняет несколько ключевых функций: защита от внешних электромагнитных помех, замыкание емкостных токов на землю, обеспечение безопасности при повреждении изоляции (отвод тока короткого замыкания на землю). Выполняется в виде медной или алюминиевой гофрированной ленты, либо оплетки из медных проволок. Для одножильных кабелей сечением от 240 мм² часто применяется экран из медных проволок с дополнительной медной лентой для обеспечения требуемого сечения по току КЗ.
7. Водоблокирующий элемент
Обозначается буквой «в» в маркировке. Представляет собой слой гидрофобных лент или заполнителей, наложенных поверх металлического экрана. При попадании влаги в случае повреждения оболочки материал разбухает, герметизируя поврежденный участок и предотвращая продольное распространение воды вдоль кабеля.
8. Защитная оболочка
Внешний слой из самозатухающего полиэтилена (Пс). Обладает высокой механической прочностью, стойкостью к агрессивным средам, ультрафиолетовому излучению и, что самое важное, не распространяет горение при одиночной прокладке. Цвет оболочки, как правило, черный.
Технические характеристики и параметры
Основные электрические параметры
Кабель ПвПс 1-х жильный выпускается на два основных класса напряжения: 20 кВ и 35 кВ. Испытательное переменное напряжение промышленной частоты для новых кабелей после прокладки составляет соответственно 50 кВ и 75 кВ в течение 1 часа.
| Способ прокладки | Длительно допустимый ток, А (при температуре земли +25°C и жилы +90°C) |
|---|---|
| В воздухе (в кабельном помещении) | 515 |
| В траншее (однокабельная прокладка) | 450 |
| В траншее (многокабельная прокладка с учетом взаимного нагрева) | 410* |
Механические и климатические характеристики
Область применения и способы прокладки
Кабель ПвПс 1-х жильный применяется для создания кабельных линий электропередачи в следующих условиях:
Важное замечание по прокладке одножильных кабелей: При протекании переменного тока вокруг каждой жилы возникает переменное магнитное поле, наводящее ЭДС в металлических экранах. Если экраны заземлены с двух сторон, в них циркулируют значительные токи, приводящие к дополнительным потерям и нагреву. Для их снижения применяют два основных метода:
Выбор схемы заземления экранов является критическим этапом проектирования КЛ и регламентируется ПУЭ и проектными решениями.
Преимущества и недостатки кабеля ПвПс по сравнению с аналогами (например, с бумажно-масляной изоляцией)
Преимущества:
Недостатки:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Вопрос 1: В чем принципиальная разница между кабелями ПвП и ПвПс?
Ответ: Буква «с» в маркировке ПвПс указывает на материал внешней оболочки – самозатухающий полиэтилен. Кабель с такой оболочкой не распространяет горение при одиночной прокладке. Кабель ПвП (без «с») может иметь оболочку из обычного полиэтилена или поливинилхлоридного пластиката, который по умолчанию не распространяет горение, но имеет другие характеристики по стойкости к УФ и агрессивным средам. Для большинства современных проектов внутренней и наружной прокладки требуется именно исполнение «Пс».
Вопрос 2: Можно ли прокладывать одножильный кабель ПвПс непосредственно в земле без защиты?
Ответ: Нет, прокладка одножильных кабелей напряжением выше 1 кВ непосредственно в земле без защиты (бронепокрова) не допускается согласно ПУЭ. Для защиты от механических повреждений и воздействия грунта кабель должен прокладываться в асбоцементных или полимерных трубах, либо в лотках, либо должен использоваться бронированный аналог – кабель ПвПсБ (с броней из стальных оцинкованных лент).
Вопрос 3: Как правильно выбрать сечение экрана для одножильного кабеля?
Ответ: Сечение медного экрана (проволок или ленты) выбирается исходя из ожидаемого тока короткого замыкания на землю и его длительности. Расчет ведется по формуле термической стойкости, аналогично выбору сечения жилы. Минимальные требования регламентированы ГОСТ. Для кабелей 20-35 кВ с сечением жилы 240-400 мм² типовое сечение экрана составляет 50-95 мм². Окончательный выбор должен быть указан в проектной документации.
Вопрос 4: Обязательно ли использовать концевые муфты с ограничителями напряжения для кабеля ПвПс 1×?
Ответ: Обязательно при использовании схемы одноточечного заземления экранов. Если экраны заземлены с двух сторон, ограничители не требуются. Однако схема с двусторонним заземлением приводит к потерям и может быть недопустима для линий большой длины. Выбор схемы и, соответственно, необходимость установки ограничителей напряжения (ОПН) в концевых муфтах определяется расчетом и требованиями ПУЭ.
Вопрос 5: Каковы особенности монтажа соединительных муфт на кабель ПвПс?
Ответ: Монтаж должен производиться квалифицированным персоналом с использованием специального инструмента и в условиях чистоты (палатки). Критически важные этапы: точная фазировка, ступенчатая зачистка изоляции с сохранением полупроводящих слоев, обработка поверхности изоляции абразивом для удаления следов графита, тщательная обезжирка и герметизация. Несоблюдение технологии приводит к возникновению частичных разрядов внутри муфты и последующему пробою.
Заключение
Кабель ПвПс 1-х жильный является современным, надежным и технологичным решением для строительства кабельных линий среднего класса напряжения. Его эксплуатационные преимущества, такие как высокая пропускная способность, стойкость к перегрузкам и долгий срок службы, делают его предпочтительным выбором для ответственных объектов энергетики. Однако успешная эксплуатация напрямую зависит от качества изготовления кабеля, грамотного проектирования (особенно в части заземления экранов и выбора сечений), а также от строгого соблюдения технологий монтажа кабельных муфт и заделок. Понимание конструктивных особенностей и физических процессов, происходящих в одножильном кабеле с изоляцией из СПЭ, является обязательным для специалистов, занимающихся проектированием, монтажом и обслуживанием кабельных линий.