Кабель ПвПу2гж 1-х жильный 20 кВ
Кабель ПвПу2гж 1-х жильный 20 кВ: полный технический анализ и сфера применения
Кабель ПвПу2гж 1х… 20 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Данный тип кабеля является современной, технологичной и надежной альтернативой кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией и широко применяется в электросетевом хозяйстве. Расшифровка маркировки по ГОСТ 31565-2012 и ТУ 16.К71-335-2004 является ключом к пониманию его конструкции: П – изоляция из сшитого полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, Пу – усиленная защитная оболочка (гофрированная стальная лента), 2г – водоблокирующие ленты в поясной изоляции, ж – жила однопроволочная (секторная или круглой формы). Цифра «1» указывает на количество жил, «20 кВ» – номинальное напряжение.
Конструкция кабеля ПвПу2гж 20 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию, обеспечивая долговременную и безопасную работу в высоковольтных сетях.
- Токопроводящая жила: Выполняется из медной проволоки (материал – медь по ГОСТ 22483). Для сечений от 50 мм² и выше, как правило, используется жила секторной (сегментной) формы, что позволяет оптимизировать диаметр кабеля и снизить расход материалов. Жила является однопроволочной (монолитной), что обозначается индексом «ож» в старой маркировке или «ж» в новой. Для сечений 25-35 мм² жила может быть круглой.
- Экран по жиле (внутренний полупроводящий экран): Наносится поверх токопроводящей жилы методом экструзии. Выполнен из сшитого полупроводящего полиэтилена. Его основная функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений на границе жила/изоляция, предотвращая тем самым возникновение частичных разрядов.
- Изоляция: Основной изолирующий слой, выполненный из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивания (вулканизации) молекул полиэтилена придает материалу повышенные термические и механические свойства по сравнению с термопластичным полиэтиленом. Рабочая температура жилы увеличивается до +90°C, а при коротком замыкании допустима +250°C. Толщина изоляции строго нормирована в зависимости от номинального напряжения.
- Экран по изоляции (внешний полупроводящий экран): Также выполнен из сшитого полупроводящего полиэтилена. Формирует цилиндрический экран вокруг изоляции, обеспечивая равномерное распределение потенциала. Имеет легко снимаемый слой для удобства монтажа концевых и соединительных муфт.
- Поясная изоляция: В кабеле марки ПвПу2гж применяются водоблокирующие ленты (индекс «2г»). Эти ленты, наложенные поверх экрана по изоляции, содержат супер-абсорбирующий полимер, который при контакте с водой многократно увеличивается в объеме, герметизируя возможные повреждения оболочки и предотвращая продольное распространение влаги по кабелю.
- Экранирующая обмотка (дренажная проволока): Поверх поясной изоляции накладывается медная проволока малого сечения (обычно 16-25 мм²) в виде спирали. Ее назначение – служить проводником для замыкания токов, наводимых на экраны, и обеспечивать безопасность при коротком замыкании.
- Защитная оболочка (броня): Обозначается индексом «Пу» – усиленная оболочка. Представляет собой гофрированную стальную ленту, наложенную поверх промежуточной оболочки (если есть) или поясной изоляции. Гофрирование придает гибкость и сохраняет радиальную жесткость. Основная функция – защита от механических повреждений (удары, сдавливание, грызуны).
- Внешняя оболочка: Выполнена из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ), стойкого к ультрафиолету, агрессивным средам и распространению горения. Имеет характерный оранжевый цвет для кабелей на напряжение 20 кВ. Наносится поверх брони, обеспечивая ее защиту от коррозии.
- Значения приведены ориентировочно для прокладки в земле (траншее) при температуре грунта +20°C, глубине прокладки 0.7-1.0 м и удельном тепловом сопротивлении грунта 1.0 К·м/Вт. Точные значения определяются расчетом для конкретных условий прокладки.
- ПвПу2гж (Cu) vs АПвПу2г (Al): Медный кабель имеет меньший диаметр при равном сечении по току (примерно на одну ступень сечения), большую гибкость и стойкость к механическим изгибам, более высокую проводимость и стойкость к электрохимической коррозии. Алюминиевый аналог значительно дешевле и легче. Выбор зависит от бюджета проекта, требований к токовой нагрузке и условий прокладки.
- ПвПу2гж vs кабели со свинцовой оболочкой: Кабели со СПЭ-изоляцией (ПвПу2гж) не требуют сложных систем подпоя масла, имеют меньший вес и радиус изгиба, более просты в монтаже и эксплуатации. Они также исключают риск утечки пропиточного состава. Свинцовые кабели традиционно считаются более надежными в плане долговременной герметичности, но современные технологии водоблокировки (индекс «2г») и сварной гофроброни нивелируют это преимущество.
- Основные и распределительные сети 6-10/20 кВ.
- Питание мощных потребителей: трансформаторные подстанции, промышленные предприятия, крупные торговые центры.
- Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах), в земле (траншеях) при наличии условий, требующих механической защиты (броня).
- Участки с повышенным риском механических повреждений или активности грызунов.
- Вводы в здания и сооружения.
- Транспортировка и хранение: Барабаны должны перевозиться и храниться в вертикальном положении. Запрещены сбрасывания и удары. Хранение под открытым небом должно быть ограничено по времени, барабан должен быть укрыт.
- Размотка и прокладка: Размотка ведется с барабана с использованием кабельных роликов. Минимальный радиус изгиба – 15 наружных диаметров кабеля. Запрещено движение транспорта по проложенному, но не засыпанному кабелю. При прокладке в траншее необходима песчаная подушка (посыпка) толщиной не менее 100 мм и защита кирпичом или плитами поверх кабеля.
- Монтаж муфт: Установка концевых и соединительных муфт должна производиться квалифицированным персоналом с использованием специального инструмента. Критически важно обеспечить чистоту, соблюдение геометрии снятия изоляции и экранов, а также герметичность муфты.
- Заземление: Броня (гофролента) и экранирующая проволока (дренажная жила) на обоих концах кабеля должны быть надежно заземлены. Это необходимо для безопасности персонала и корректной работы релейной защиты.
- Испытания после монтажа: Обязательным этапом ввода в эксплуатацию является высоковольтное испытание повышенным напряжением переменного тока 25 кВ частотой 50 Гц в течение 15 минут.
Основные технические характеристики и параметры
Кабель соответствует требованиям ГОСТ 31565-2012 (Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 6, 10, 20 и 35 кВ).
Таблица 1. Номинальные сечения жил и электрические параметры
| Номинальное сечение жилы, мм² | Максимальный внешний диаметр кабеля, мм (примерно) | Масса 1 км кабеля, кг (примерно) | Допустимый длительный ток нагрузки (в земле), А* |
|---|---|---|---|
| 50 | 48-52 | 3500-4000 | 215 |
| 70 | 52-56 | 4200-4700 | 265 |
| 95 | 56-60 | 5000-5600 | 320 |
| 120 | 60-64 | 5800-6400 | 365 |
| 150 | 64-68 | 6700-7400 | 415 |
| 185 | 68-72 | 7800-8500 | 470 |
| 240 | 73-78 | 9500-10500 | 550 |
Таблица 2. Общие технические условия эксплуатации
| Параметр | Значение или условие |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 12/20 (24) кВ |
| Частота | 50 Гц |
| Максимальная рабочая температура жилы | +90°C |
| Допустимая температура жилы при КЗ (макс. 5 сек) | +250°C |
| Минимальная температура прокладки (без предварительного подогрева) | -15°C |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15 x D (наружного диаметра кабеля) |
| Срок службы | Не менее 30 лет |
| Испытательное переменное напряжение промышленной частоты после монтажа | 2U0 + 1 кВ (25 кВ) в течение 15 минут |
Сравнение с другими типами кабелей на 20 кВ и область применения
Кабель ПвПу2гж занимает свою нишу среди кабельной продукции высокого напряжения. Его основные конкуренты – кабели АПвПу2г (с алюминиевой жилой) и кабели в свинцовой оболочке (например, АСБл).
Область применения кабеля ПвПу2гж 1х… 20 кВ:
Не рекомендуется для прокладки в воздухе (по опорам) без учета дополнительных мер по УФ-защите, хотя оболочка и имеет стойкость, для СИП существуют более специализированные конструкции.
Особенности монтажа и эксплуатации
Монтаж кабеля ПвПу2гж требует соблюдения ряда правил для сохранения его эксплуатационных характеристик.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается кабель ПвПу2гж от ПвБШв?
Основное отличие – в конструкции брони. У ПвПу2гж броня из гофрированной стальной ленты («Пу»), что обеспечивает большую гибкость и лучшее сопротивление растяжению. У ПвБШв – броня из двух стальных оцинкованных лент («Б»), что дает более жесткую защиту от острых механических воздействий, но увеличивает жесткость кабеля и радиус изгиба. «Шв» означает «шланг защитный из ПВХ».
Можно ли использовать кабель ПвПу2гж для прокладки в воде?
Нет, данный кабель не предназначен для постоянной прокладки в воде. Несмотря на наличие водоблокирующих лент («2г»), которые локализуют повреждение, его конструкция (броня из гофрированной стали) не является герметичной против постоянного гидростатического давления. Для прокладки в водных преградах существуют специальные кабели с алюминиевой или свинцовой герметизирующей оболочкой.
Как правильно выбрать сечение кабеля ПвПу2гж 20 кВ?
Выбор сечения производится на основе расчета по следующим критериям: 1) По допустимому длительному току нагрузки (нагрев); 2) По потере напряжения (для протяженных линий); 3) По термической стойкости к токам короткого замыкания; 4) По экономической плотности тока (для сетей выше 1000 В). Основным является расчет по нагреву с учетом всех поправочных коэффициентов на способ прокладки, температуру окружающей среды и количество работающих кабелей вплотную.
Нужно ли заземлять броню с двух сторон?
Да, броня и экраны кабеля должны быть надежно заземлены с обоих концов. Это обеспечивает безопасность при касании оболочки, а также создает путь для токов, наведенных на экраны, предотвращая их нагрев и старение изоляции. В некоторых специфических случаях (очень длинные линии) может применяться одностороннее заземление или cross-bonding для снижения потерь в экранах, но это требует специального расчета и проектирования.
Каков реальный срок службы этого кабеля?
Заявленный производителем срок службы составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс может превышать 40-50 лет при соблюдении условий эксплуатации (непревышение температуры, отсутствие перегрузок, корректный монтаж, отсутствие механических повреждений). Критическим фактором является качество монтажа муфт, так как большинство отказов происходит именно в местах соединений.
Почему в маркировке указано напряжение 12/20 кВ, а не просто 20 кВ?
Обозначение U0/U (Um) является международным стандартом. U0 = 12 кВ – это номинальное напряжение между жилой и землей (экраном/броней). U = 20 кВ – номинальное междуфазное напряжение сети. Um = 24 кВ – максимальное рабочее междуфазное напряжение, которое может поддерживаться в сети в нормальных условиях в течение неограниченного времени. Таким образом, маркировка полностью описывает класс напряжения системы, в которой может работать кабель.