Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвПу 20 кВ 185 мм²: конструкция, характеристики и применение

Кабель силовой марки ПвПу на напряжение 20 кВ с сечением токопроводящей жилы 185 мм² представляет собой современное высокотехнологичное изделие, предназначенное для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Данный тип кабеля является основой для строительства и модернизации кабельных линий электропередачи среднего класса напряжения в сетях с изолированной или эффективно заземленной нейтралью. Его применение обусловлено высокой надежностью, отличными электрическими и механическими характеристиками, а также долгим сроком службы, который достигает 30 лет и более при соблюдении условий эксплуатации и монтажа.

Расшифровка маркировки и нормативная база

Маркировка «ПвПу 20 кВ 185 мм²» расшифровывается следующим образом:

• П – изоляция из сшитого полиэтилена (Полиэтилен вулканизированный).
• в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката.
• Пу – наличие усиленной (толстостенной) изоляции. Это указывает на то, что кабель рассчитан на работу в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, где возможно длительное воздействие линейного напряжения при однофазных замыканиях на землю.
• 20 кВ – номинальное напряжение, на которое рассчитан кабель (междуфазное). Соответствует классу напряжения 20 кВ. Рабочее напряжение составляет до 24 кВ.
• 185 мм² – номинальное сечение токопроводящей жилы.

Основным нормативным документом, регламентирующим технические требования к кабелям типа ПвПу, является ГОСТ 31565-2012 (МЭК 60502-1:2009) «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 1 кВ, 3 кВ, 6 кВ, 10 кВ, 20 кВ и 35 кВ. Общие технические условия». Конкретные параметры для кабеля 20 кВ 185 мм² определяются техническими условиями (ТУ) производителя, разработанными в соответствии с данным стандартом.

Конструкция кабеля ПвПу 20 кВ 185 мм²

Конструкция кабеля является многослойной, каждый элемент выполняет строго определенную функцию для обеспечения долговечной и безопасной работы.

1. Токопроводящая жила

Жила сечением 185 мм² изготавливается из медной или алюминиевой проволоки, соответствующей классу 2 по ГОСТ 22483. Для меди это, как правило, многопроволочная круглая уплотненная жила. Медь обеспечивает более высокую проводимость, механическую прочность и стойкость к электрокоррозии, но кабель с медной жилой дороже. Алюминиевая жила дешевле и легче, но требует большего сечения для той же пропускной способности и более внимательного подхода к соединениям.

2. Экран на жиле (полупроводящий экран)

Поверх жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его задача – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов (коронного разряда) на границе раздела жила/изоляция.

3. Изоляция

Основной изолирующий слой выполнен из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии. Для кабеля марки «Пу» толщина изоляции является усиленной. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу повышенные термические свойства: длительно допустимая температура жилы увеличивается до +90°C, а в режиме перегрузки – до +130°C. Материал не плавится и сохраняет форму при коротких замыканиях (до +250°C).

4. Экран на изоляции (полупроводящий слой)

Поверх изоляции накладывается второй экструдированный полупроводящий слой. Он выполняет ту же функцию выравнивания поля, но уже на внешней поверхности изоляции.

5. Поясная изоляция

В трехжильных кабелях поверх скрученных изолированных жил с экранами может накладываться общий поясной изоляционный слой из того же сшитого полиэтилена.

6. Металлический экран

Поверх экрана на изоляции (или поясной изоляции) накладывается металлический экран. Для кабелей на 20 кВ он является обязательным. Выполняется в виде:

• Медной ленты, наложенной продольно или спирально.
• Медных проволок, наложенных поверх продольной медной ленты (комбинированный экран).
• Медной оплетки (реже).

Основные функции: защита от внешних электромагнитных влияний, замыкание токов утечки (емкостных токов) в случае повреждения основной изоляции, а также использование в качестве проводника для токов короткого замыкания и заземления.

7. Оболочка

Внешний защитный слой из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката. Обозначается буквой «в» в маркировке. Оболочка защищает металлический экран от механических повреждений, влаги, химических веществ и обеспечивает необходимую нераспространение горения (кабели с индексом «нг(А)-LS» имеют оболочку из пониженной горючести и с низким дымо- и газовыделением). Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические характеристики и параметры

Электрические характеристики

Параметр	Значение (типовое для меди)	Примечание
Номинальное напряжение, U0/U (Um), кВ	12/20 (24)	U0 – напряжение между жилой и землей/экраном
Частота, Гц	50
Максимальная рабочая температура жилы, °C	+90	Длительный режим
Допустимая температура при КЗ, °C	+250	Длительность не более 5 с
Минимальная температура монтажа, °C	-20	Без предварительного прогрева
Минимальный радиус изгиба	15 x D кабеля	D – наружный диаметр кабеля
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более	0.099 (медь) / 0.164 (алюминий)	По ГОСТ 22483
Емкость, мкФ/км	~0.30 – 0.40	Зависит от конструкции
Индуктивное сопротивление, Ом/км	~0.10 – 0.15	Зависит от взаимного расположения жил

Токовые нагрузки (допустимые длительные токи)

Токовая нагрузка зависит от способа прокладки. Приведены ориентировочные значения для кабеля с медными жилами, проложенного в земле (траншее) при температуре грунта +25°C, глубине прокладки 0.7 м и удельном тепловом сопротивлении грунта 1.0 К·м/Вт.

Способ прокладки	Одножильный кабель, А	Трехжильный кабель, А
В земле (в трубах или без)	~350 – 380	~320 – 350
В воздухе (на открытом воздухе, в кабельных эстакадах, галереях)	~390 – 420	~360 – 390
В помещении (кабельные туннели, каналы)	~370 – 400	~340 – 370

Важно: Для точного расчета токовой нагрузки в конкретных условиях необходимо руководствоваться ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок), глава 1.3, с учетом всех поправочных коэффициентов (на температуру, группировку, тепловое сопротивление грунта и т.д.).

Области применения

Кабель ПвПу 20 кВ 185 мм² применяется для сооружения стационарных кабельных линий электропередачи, питающих:

• Городские и промышленные распределительные сети 6-10/0.4 кВ (вводы на подстанции и распределительные пункты).
• Крупные промышленные предприятия, заводы, фабрики.
• Нефтегазовые и химические комплексы.
• Объекты инфраструктуры: аэропорты, вокзалы, метрополитен.
• Жилые микрорайоны и коммерческую недвижимость.
• Возобновляемые источники энергии (подключение ветропарков, солнечных электростанций).

Кабель предназначен для прокладки в земле (в траншеях), кабельных каналах, туннелях, эстакадах, галереях, по стенам зданий, а также в помещениях, включая помещения с повышенной влажностью. Не рекомендуется для прокладки в блоках, трубах, заполненных кабельной массой, а также в условиях, где возможны значительные растягивающие усилия.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабеля ПвПу требует специальных знаний и инструментов. Ключевые этапы:

• Раскатка: Производится с барабана с использованием роликов или лебедок. Не допускаются резкие изгибы (радиус изгиба не менее 15 наружных диаметров кабеля) и механические повреждения оболочки.
• Прокладка в земле: Глубина траншеи – не менее 0.7 м. Кабель укладывается на подушку из просеянного песка или мягкого грунта толщиной 100 мм, сверху засыпается таким же слоем, затем укладывается сигнальная лента и производится обратная засыпка.
• Соединение и оконцевание: Требуют высокой квалификации. Для соединения жил используются пресс-муфты (медные или алюминиевые трубки, обжимаемые гидравлическим прессом). Изоляция восстанавливается с помощью термоусаживаемых или холодноусаживаемых муфт, специально предназначенных для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 20 кВ. Концевые муфты (заделки) устанавливаются для подключения кабеля к оборудованию (ячейкам КРУ, трансформаторам).
• Заземление: Металлические экраны кабеля с обоих концов линии должны быть надежно заземлены. Это критически важно для безопасности и правильной работы релейной защиты.

Преимущества и недостатки по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией (СБ)

Преимущества ПвПу:

• Более высокая допустимая температура жилы (+90°C против +70°C у СБ).
• Отсутствие риска утечки масла и необходимости в масляных подпитках и системах давления.
• Меньший вес и наружный диаметр при аналогичных параметрах.
• Большая допустимая разность уровней при прокладке (не ограничена).
• Более простой и чистый монтаж, не требующий спецпереходников для герметизации.
• Меньшие диэлектрические потери.

Недостатки / особенности ПвПу:

• Чувствительность к механическим повреждениям оболочки и влаге (при повреждении оболочки и экрана возможна водная абсорбция и рост «водных деревьев», что со временем может привести к пробою).
• Более высокая стоимость самого кабеля (хотя общие затраты на сооружение линии часто ниже из-за упрощения монтажа).
• Требовательность к качеству монтажа муфт – необходима идеальная зачистка и обезжиривание.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кабель ПвПу от ПвП?

Буква «у» в маркировке ПвПу означает «усиленная изоляция». Кабель ПвПу предназначен для работы в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, где при однофазном замыкании на землю на двух других фазах длительно действует линейное напряжение. Кабель ПвП (без «у») имеет изоляцию нормальной толщины и применяется в сетях с эффективно заземленной нейтралью, где такие режимы кратковременны.

Можно ли прокладывать кабель ПвПу 20 кВ в воздухе?

Да, кабель предназначен для прокладки в воздухе (на эстакадах, галереях, по стенам). При этом необходимо учитывать воздействие солнечного излучения. Для прокладки на открытом солнце рекомендуется использовать кабели с защитным покровом, устойчивым к ультрафиолету (обычно в маркировке добавляется «нг(А)-HF» или указывается материал оболочки – светостабилизированный полиэтилен, например, в кабелях ПвВ).

Как правильно выбрать сечение 185 мм²? На что оно влияет?

Сечение 185 мм² выбирается на основе расчета:

• По допустимому длительному току нагрузки (нагрев).
• По потере напряжения.
• По термической стойкости к токам короткого замыкания.
• По экономической плотности тока (для объектов с большим количеством часов использования максимума нагрузки).

Сечение 185 мм² является стандартным и часто применяется для фидеров с токами нагрузки 300-350 А, например, для питания районных трансформаторных подстанций 10/0.4 кВ или мощных электродвигателей.

Нужно ли использовать концевые муфты при подключении к КРУ?

Да, обязательно. Концевая кабельная муфта (заделка) выполняет несколько функций: обеспечивает плавный контроль электрического поля на конце кабеля, герметизирует торец кабеля от проникновения влаги, предоставляет удобный и надежный контакт для подключения к шинам или аппаратуре, а также позволяет заземлить металлический экран. Подключение кабеля без концевой муфты недопустимо.

Как проверить целостность изоляции и экрана перед включением под напряжение?

После монтажа и установки муфт проводятся высоковольтные испытания повышенным постоянным напряжением. Согласно действующим нормам (СО 153-34.20.507-2003), кабели на напряжение 20 кВ испытываются постоянным напряжением 80 кВ в течение 10 минут. Также проверяется целостность и сопротивление металлического экрана, измеряется сопротивление изоляции мегаомметром на 2.5 кВ. Все испытания проводятся специально подготовленным персоналом с оформлением соответствующего протокола.

Что означает маркировка «нг(А)-LS» на оболочке?

Данная маркировка указывает на свойства пожарной безопасности:

• нг(А) – нераспространение горения при групповой прокладке по категории А (наиболее жесткие условия, имитирующие пожар в промышленной установке).
• LS (Low Smoke) – низкое дымо- и газовыделение при горении и тлении.

Такой кабель рекомендуется для прокладки в помещениях, туннелях, метро, общественных зданиях – везде, где требуется повышенная пожарная безопасность.

Какой срок службы у кабеля ПвПу 20 кВ?

Номинальный срок службы, заявленный производителями и стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может быть больше и зависит от условий прокладки, качества монтажа, режимов работы (наличие перегрузок, токов КЗ) и воздействия внешней среды.