Кабель ПвПу 20 кВ 70 мм

Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвПу 20 кВ 70 мм²: полный технический анализ

Кабель марки ПвПу 20 кВ с номинальным сечением токопроводящей жилы 70 мм² представляет собой силовой кабель для стационарной прокладки на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Данный кабель предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Расшифровка маркировки: П – изоляция из силанольносшитого полиэтилена, в – внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката, Пу – наружная защитная оболочка из полиэтилена (обычно полиэтилена повышенной прочности, PE). Кабель соответствует современным тенденциям в кабельной индустрии, где сшитый полиэтилен (XLPE) практически полностью вытеснил бумажно-масляную изоляцию в данном классе напряжений.

Конструкция кабеля ПвПу 20 кВ 70 мм²

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее детально, начиная от центра.

• Токопроводящая жила: Номинальное сечение 70 мм². Изготавливается из медной проволоки (материал – медь, степень чистоты не менее 99,9%). Для данного сечения жила, как правило, секторной или круглой многопроволочной конструкции (класс 2 по ГОСТ 22483), что обеспечивает необходимую гибкость для транспортировки и монтажа. Жила может быть как однопроволочной (для меньших сечений), но для 70 мм² применяется исключительно многопроволочная.
• Экран на жиле (полупроводящий экран): Непосредственно на изоляцию жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его ключевая задача – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений на границе между металлом жилы и основной изоляцией, предотвращая тем самым возникновение частичных разрядов – главной причины старения изоляции.
• Основная изоляция: Выполнена из силанольносшитого полиэтилена (XLPE). Толщина изоляции нормирована стандартами (например, ГОСТ 15150) и для напряжения 20 кВ составляет, как правило, 5.5 – 6.0 мм. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или силанольная) придает материалу повышенные термические характеристики: длительно допустимая температура жилы увеличивается с 70°C (для ПВХ) до 90°C, а температура в режиме перегрузки может достигать 130°C.
• Экран на изоляции (полупроводящий слой): Поверх основной изоляции накладывается второй экструдированный полупроводящий слой. Он, совместно с экраном на жиле, создает идеально коаксиальную конструкцию, заключая электрическое поле внутри цилиндрического конденсатора.
• Поясная изоляция: В трехжильных кабелях поверх скрученных изолированных жил может накладываться общий поясной экран или выполняется заполнение межжильного пространства.
• Металлический экран: Поверх поясной изоляции или экрана накладывается металлический экран. Для кабеля ПвПу 20 кВ 70 мм² это, как правило, медные ленты (гофрированные для гибкости) или оплетка из медных проволок. Основные функции: защита от внешних электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля, создание пути для тока короткого замыкания и тока утечки (заземляется с двух сторон).
• Внутренняя оболочка (В): Защищает металлический экран от коррозии и механических повреждений. Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Имеет характерную расцветку, часто желто-зеленую, если выполняет функцию заземляющего проводника, или красную для кабелей на 20 кВ.
• Броня: В маркировке ПвПу буква «б» отсутствует, что означает отсутствие брони. Однако, в модификациях (например, ПвБбШв) может применяться броня из двух стальных оцинкованных лент.
• Наружная оболочка (Пу): Внешний защитный слой из полиэтилена (PE). Обладает высокой стойкостью к влаге, агрессивным химическим средам (кислоты, щелочи, соли), солнечному излучению (если в состав введены стабилизаторы) и механическим истираниям. Полиэтиленовая оболочка предпочтительна для прокладки в земле (траншеях) и в агрессивных средах.

Ключевые технические и электрические параметры

Параметры регламентируются ГОСТ 16442-80, ГОСТ 31996-2012, ТУ 16.К71-310-2001. Приведем основные данные для кабеля 20 кВ, 70 мм², трехжильного.

Параметр	Значение / Описание	Примечание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	12/20 кВ (24 кВ)	U0 – напряжение между жилой и землей, U – между жилами, Um – макс. рабочее напряжение.
Сечение основной жилы	70 мм²	Фактическое сечение соответствует ГОСТ 22483.
Количество и форма жил	1, 3	Жилы могут быть круглыми или секторными.
Материал жилы	Медь (Cu)	Класс 1 (однопроволочная) или 2 (многопроволочная).
Длительно допустимая температура жилы	+90°C	В нормальном режиме работы.
Макс. температура при КЗ	+250°C	Продолжительность не более 5 сек.
Допустимый ток нагрузки (Iдоп)	~200 – 250 А	Зависит от способа прокладки (земля, воздух), температуры грунта, количества кабелей в траншее. Требует точного расчета.
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C	Не более 0.268 Ом/км	Для медной многопроволочной жилы.
Испытательное напряжение промышленной частоты	30 кВ (50 Гц) в течение 10 мин.	Для готового кабеля после изготовления.
Минимальный радиус изгиба	15 – 20 х наружный диаметр кабеля	Для многопроволочных жил. Запрещено изгибать кабель с нарушением радиуса.
Срок службы	Не менее 30 лет	При соблюдении условий эксплуатации, транспортировки и монтажа.

Области применения и способы прокладки

Кабель ПвПу 20 кВ 70 мм² применяется для создания кабельных линий электропередачи и распределения энергии в сетях с изолированной или эффективно заземленной нейтралью.

• Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах и по эстакадам: Полиэтиленовая оболочка устойчива к влаге и грибкам.
• Прокладка в земле (траншеях): Основной способ. Кабель укладывается на подготовленную подушку из песка, защищается сигнальной лентой или кирпичом. Полиэтиленовая оболочка устойчива к почвенной коррозии. Не рекомендуется прокладка в землях с высокой химической агрессивностью без дополнительной защиты (трубы ПНД).
• Прокладка в сырых и затопляемых помещениях: Благодаря полной влагостойкости изоляции XLPE и оболочки.
• Подключение мощного оборудования: Трансформаторов, двигателей, распределительных устройств (КРУ, КСО) на промышленных предприятиях, в котельных, насосных станциях.
• Создание распределительных сетей 10 кВ в городах (городской распределительный сеть – ГРС): Для питания трансформаторных подстанций 10/0.4 кВ.

Важно: Кабель марки ПвПу не имеет брони, поэтому при прокладке в земле необходимо исключить возможность механических повреждений (камни, строительный мусор) путем устройства песчаной подушки и защитного покрытия. При риске таких повреждений следует выбирать бронированные модификации (ПвБбШв).

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества кабеля с изоляцией XLPE (ПвПу) перед кабелем с бумажно-масляной изоляцией (например, СБ):

• Высокая допустимая температура жилы (+90°C против +70°C), что позволяет пропускать больший ток по тому же сечению.
• Отсутствие риска течи пропиточного состава и необходимости сложных монтажных муфт с поддержанием уровня масла.
• Меньший вес и наружный диаметр при аналогичных параметрах.
• Большая стойкость к термическим перегрузкам и коротким замыканиям.
• Упрощенный монтаж и обслуживание, возможность вертикальной прокладки без ограничений по высоте.
• Более длительный срок службы.

Преимущества перед кабелем с ПВХ изоляцией (ВВГ):

• Применение в сетях среднего напряжения (6, 10, 20 кВ), в то время как ПВХ используется до 1-3 кВ.
• Лучшие диэлектрические и температурные характеристики.

Недостатки:

• Более высокая стоимость по сравнению с бумажно-масляными кабелями старых типов (хотя разница окупается эксплуатацией).
• Чувствительность к точечным механическим повреждениям (например, при неаккуратном монтаже), которые могут стать очагом развития электрического дерева.
• Необходимость использования специального инструмента и обученного персонала для монтажа концевых и соединительных муфт, требующих абсолютной чистоты и герметичности.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабеля 20 кВ требует высокой квалификации. Основные этапы:

1. Раскатка: Запрещена раскатка рывками и с нарушением минимального радиуса изгиба. Используются кабельные ролики.
2. Подготовка концов: Послойная разделка кабеля с помощью специального ножа. Критически важно не оставлять надрезов на основной изоляции.
3. Монтаж муфт: Установка концевых или соединительных муфт. Для кабелей с изоляцией XLPE применяются муфты с холодной усадкой (на основе термоусаживаемых или EPDM-компонентов) или с горячей усадкой. Процесс включает заземление экранов, наложение полупроводящих и изоляционных слоев, герметизацию.
4. Заземление: Металлические экраны и броня (при наличии) должны быть надежно заземлены с обоих концов кабельной линии для обеспечения безопасности и нормального режима работы.
5. Испытания: После монтажа линия подвергается высоковольтным испытаниям выпрямленным напряжением (постоянным током) величиной, согласно ПУЭ (например, 60 кВ для кабеля 20 кВ).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между ПвПу и ПвВГ?

Разница в материале наружной оболочки. У ПвПу – оболочка из полиэтилена (PE), у ПвВГ – из поливинилхлорида (ПВХ). Полиэтилен более стоек к влаге, химикатам и истиранию, что делает ПвПу предпочтительным для прокладки в земле (траншеях) и агрессивных средах. ПВХ-оболочка более жесткая и менее стойкая к некоторым химическим агентам, но может быть более удобна для прокладки в помещениях из-за меньшей скользкости и лучшей сопротивляемости распространению пламени (при наличии соответствующих добавок).

Какой допустимый ток нагрузки для этого кабеля при прокладке в земле?

Точный расчет I_доп зависит от множества факторов: удельного теплового сопротивления грунта, его температуры, глубины прокладки, количества работающих рядом кабелей. Ориентировочно, для одного кабеля ПвПу 20 кВ 1х70 мм², проложенного в земле при температуре грунта +20°C и глубине 0.7 м, допустимый ток составляет около 250-280 А. Для трехжильного кабеля, проложенного в одной траншее, значение будет ниже, примерно 200-220 А. Для проектных работ обязателен расчет по методике, изложенной в ПУЭ гл. 1.3 или с использованием специализированного ПО.

Можно ли использовать кабель ПвПу для прокладки по воздуху (по фасадам, на опорах)?

Да, можно. Полиэтиленовая оболочка устойчива к ультрафиолетовому излучению, если она выполнена из светостабилизированного полиэтилена (обычно черного цвета). Однако необходимо обеспечить механическую поддержку кабеля (трос, лотки) и защиту от механических повреждений в соответствии с ПУЭ. Для длинных пролетов на опорах чаще используют кабели с несущим тросом (самонесущие, например, СИП).

Нужно ли использовать бронированный вариант (ПвБбШв) вместо ПвПу?

Решение принимается на основе анализа условий прокладки. Бронированный кабель (с лентами из оцинкованной стали) необходим при:
— Прокладке в земле с высоким риском механических повреждений (камни, строительные работы, грызуны).
— Прокладке в зонах с повышенной вибрацией.
— Бестраншейной прокладке методом горизонтально-направленного бурения (ГНБ).
Если кабель укладывается в защитную трубу (ПНД, асбоцементную), в подготовленную траншею с песчаной подушкой и защитным покрытием, а риск повреждений минимален, допустимо применение небронированного ПвПу.

Как отличить качественный кабель при приемке?

Необходимо требовать полный пакет сопроводительной документации: сертификат соответствия, паспорт качества, протоколы испытаний. Визуально: оболочка должна быть гладкой, без впадин, вздутий и посторонних включений. Маркировка на оболочке должна быть четкой, непрерывной и содержать данные о производителе, марке кабеля, сечении, напряжении, дате изготовления. Жила – чистая медная, без окислов. Изоляция – плотная, равномерная. Рекомендуется выборочно измерить сопротивление жилы постоянному току и сравнить с нормой ГОСТ.

Каковы особенности монтажа концевых муфт на кабель ПвПу 20 кВ?

Ключевые особенности: абсолютная чистота (используются безворсовые салфетки и специальные очистители), точное соблюдение технологических карт производителя муфт, правильная подготовка полупроводящих слоев (их зачистка с помощью калиброванных шаблонов), обеспечение герметичности ввода. Нарушение технологии приводит к возникновению частичных разрядов внутри муфты и последующему пробою. Работы должны выполняться обученными бригадами, имеющими допуск к высоковольтным работам.