Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвПу2гж 20 кВ 300 мм²: технические характеристики, конструкция и область применения

Кабель марки ПвПу2гж на напряжение 20 кВ с сечением токопроводящей жилы 300 мм² представляет собой современное высокотехнологичное решение для стационарной прокладки в электрических сетях среднего класса напряжения. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, долговечность и безопасность эксплуатации в различных условиях, включая агрессивные среды.

Расшифровка маркировки ПвПу2гж

• П – изоляция из силанольносшитого полиэтилена.
• в – оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.
• Пу – усиленная защитная оболочка (броня) из стальных оцинкованных профилированных лент.
• 2г – водоблокирующие элементы в виде гидрофобного заполнителя в поясной изоляции и под оболочкой.
• ж – жила медная, однопроволочная или многопроволочная (в зависимости от сечения и требований гибкости). Для 300 мм², как правило, применяется многопроволочная секторная или круглая уплотненная жила.
• 20 кВ – номинальное напряжение 20000 В.
• 300 мм² – номинальное сечение основной токопроводящей жилы.

Конструкция кабеля ПвПу2гж 20 кВ 300 мм²

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

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из медной проволоки высокой чистоты (не ниже М1 по ГОСТ 859-2001). Для сечения 300 мм² жила может быть выполнена в виде:

• Круглая уплотненная многопроволочная: обеспечивает хорошую гибкость и удобство монтажа.
• Секторная (сегментная) многопроволочная: позволяет оптимизировать диаметр кабеля, уменьшить расход материалов изоляции и оболочки, что особенно актуально для многожильных кабелей. Для одножильного кабеля 300 мм² чаще применяется круглая форма.

Поверхность жилы гладкая, без дефектов, что является критически важным для равномерности электрического поля.

2. Экран на жиле (полупроводящей экран)

Наносится непосредственно на токопроводящую жилу методом экструзии. Изготавливается из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей композиции. Его основная функция – выравнивание электрического поля, устранение микроскопических зазоров между жилой и основной изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – главной причины старения и пробоя изоляции.

3. Основная изоляция

Выполняется из силанольносшитого полиэтилена (Пв). Толщина изоляции нормирована стандартами (например, ГОСТ 31565-2012, МЭК 60502-2) и для напряжения 20 кВ составляет, как правило, 5.5 – 6.0 мм. Сшитый полиэтилен (XLPE) обладает выдающимися свойствами: высокой электрической прочностью, низкими диэлектрическими потерями, отличной термостойкостью (длительно допустимая температура жилы +90°C, в режиме перегрузки до +130°C, при коротком замыкании до +250°C).

4. Экран на изоляции (полупроводящей экран)

Аналогичен экрану на жиле. Наносится поверх основной изоляции, завершая формирование коаксиальной конструкции «жила-изоляция-экран». Обеспечивает равномерное радиальное распределение электрического поля в изоляции.

5. Поясная изоляция

Представляет собой обмотку из полупроводящей ленты или экструзионный слой. Выравнивает поле в зоне контакта изоляционных экранов и металлического экрана.

6. Металлический экран

Выполняется в виде медных лент, наложенных спирально с перекрытием, или в виде медных проволок, наложенных поверх продольной медной ленты. Для кабеля 300 мм² часто применяется комбинированный экран: продольная медная лента + спирально наложенные медные проволоки. Функции:

• Защита от электромагнитных помех.
• Создание симметричного поля вокруг жилы.
• Обеспечение пути для тока короткого замыкания и тока утечки.
• Функция нулевого проводника в сетях с изолированной нейтралью.

Сечение металлического экрана нормируется в зависимости от ожидаемых токов КЗ.

7. Гидрофобный заполнитель (водоблокирующий элемент «2г»)

Представляет собой слои специальных гидрофобных лент или порошка, размещенные поверх металлического экрана и/или под оболочкой. При контакте с влагой материал многократно увеличивается в объеме, герметизируя возможные повреждения оболочки и предотвращая продольное распространение воды вдоль кабеля.

8. Броня (защитный покров «Пу»)

Состоит из двух стальных оцинкованных профилированных (гофрированных) лент, наложенных с перекрытием. Профилирование (гофр) обеспечивает гибкость, сравнимую с плоскими лентами, но придает броне большую механическую прочность на разрыв и сдавливание. Защищает кабель от механических повреждений (удары, сдавливание, грызуны).

9. Наружная оболочка

Выполняется из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Имеет характерную оранжевую окраску для кабелей на напряжение выше 1 кВ. Защищает броню от коррозии и обеспечивает стойкость к агрессивным средам (масла, химикаты, солнечное излучение). Толщина оболочки увеличена для кабелей с бронёй.

Основные технические характеристики

Таблица 1. Сводные технические параметры кабеля ПвПу2гж 20 кВ 1х300 мм²

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	12/20 кВ (24 кВ)
Количество и сечение жил	1 х 300 мм²
Материал жилы	Медь
Класс гибкости жилы	2 (многопроволочная)
Материал изоляции	Сшитый полиэтилен (XLPE)
Длительно допустимая температура жилы	+90 °C
Макс. температура при КЗ (до 5 с)	+250 °C
Минимальный радиус изгиба при монтаже	Не менее 15 наружных диаметров кабеля
Сопротивление изоляции при +20°C	Не менее 1000 МОм·км
Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц после монтажа	2.5U0 = 30 кВ в течение 15 мин.
Стойкость к переменному току КЗ (1 с)	~31 кА (зависит от конкретной конструкции и стандарта)
Масса 1 км кабеля (ориентировочно)	~5500 — 6500 кг
Наружный диаметр (ориентировочно)	~55 — 65 мм

Область применения и условия прокладки

Кабель ПвПу2гж 20 кВ 300 мм² предназначен для прокладки в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, в том числе с наличием блуждающих токов, в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, шахтах, по эстакадам, а также в помещениях. Бронирование и водоблокирующие элементы делают его предпочтительным выбором для:

• Магистральных линий распределительных сетей 6-10/20 кВ.
• Вводов на территории промышленных предприятий, нефтехимических комплексов.
• Питания мощных трансформаторных подстанций и распределительных пунктов.
• Прокладки в грунтах с повышенной механической нагрузкой (под дорогами).
• Участков с повышенным риском повреждения грызунами.
• Влажных тоннелей и коллекторов.

Важно: Прокладка в воздухе (по опорам) без дополнительной защиты от УФ-излучения не рекомендуется, так как ПВХ оболочка подвержена старению под солнцем. Для таких целей применяются кабели с оболочкой из светостабилизированного полиэтилена (ПвП).

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Сравнение с кабелем АПвПу2г (с алюминиевой жилой): Медная жила кабеля ПвПу2гж при том же сечении имеет меньшее электрическое сопротивление, что обеспечивает более высокую пропускную способность по току и меньшие потери энергии. Медь более стойка к коррозии и механическим повторным изгибам. Недостаток – значительно более высокая стоимость и больший вес.

Сравнение с кабелем ПвПг (без брони): Наличие брони «Пу» обеспечивает существенно более высокую механическую защиту, но увеличивает вес, стоимость и жесткость кабеля, усложняя монтаж на сложных трассах.

Сравнение с кабелями с бумажно-масляной изоляцией (СП, СБ): Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена не требует сложных систем подпитки маслом, может прокладываться на вертикальных участках без ограничения по высоте, имеет более высокую допустимую температуру эксплуатации, меньший вес и более прост в монтаже и соединении.

Монтаж и соединение

Монтаж кабеля ПвПу2гж 300 мм² требует специального оборудования и квалификации персонала. Ключевые этапы:

• Раскатка: Производится с помощью лебедок или роликов с соблюдением минимального радиуса изгиба.
• Подготовка конца: Послойное снятие оболочек с соблюдением технологических длин.
• Монтаж концевых заделок (муфт): Используются термоусаживаемые или холодноусаживаемые комплекты, которые восстанавливают электрическое поле и обеспечивают герметизацию. Для кабелей 20 кВ это критически важная операция.
• Монтаж соединительных муфт: Для сращивания двух отрезков кабеля. Требует прецизионной работы по совмещению экранов и изоляции.
• Заземление: Металлический экран и броня должны быть надежно заземлены с двух сторон для безопасности и нормальной работы защит.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. В чем ключевое отличие ПвПу2гж от ПвПг?

Буква «у» в маркировке ПвПу2гж означает усиленную броню из стальных профилированных лент. В марке ПвПг броня отсутствует («г» указывает только на наличие гидрофобного заполнителя). Таким образом, ПвПу2гж имеет гораздо более высокую стойкость к механическим воздействиям (сдавливанию, ударам, проколам) и рекомендуется для прокладки в земле без дополнительных защитных труб.

2. Каков длительно допустимый ток нагрузки для данного кабеля?

Допустимый длительный ток (I_доп) зависит не только от сечения, но и от способа прокладки, температуры грунта/воздуха, количества работающих рядом кабелей. Для ориентировки: при прокладке в земле (траншее) на глубине 0.7-1.0 м, температуре грунта +15°С и удельном тепловом сопротивлении 1.0 К·м/Вт, допустимый ток для одножильного кабеля 300 мм² составляет примерно 500-550 А. Точный расчет должен проводиться по методике ПУЭ или IEC 60287 с учетом всех реальных условий.

3. Можно ли использовать этот кабель для прокладки в воде?

Нет, несмотря на наличие водоблокирующих элементов («2г») и брони, кабель ПвПу2гж не предназначен для длительной прокладки непосредственно в воде (реки, озера). Для подводных трасс применяются специальные кабели с усиленной свинцовой или полимерной герметизирующей оболочкой и иной конструкцией брони.

4. Как правильно выбрать сечение металлического экрана?

Сечение медного экрана нормируется стандартами (например, 16 мм² для одножильных кабелей по ГОСТ 18410-73) и должно быть достаточным для проведения тока однофазного короткого замыкания на землю в течение времени срабатывания защиты. При заказе кабеля для сетей с большими токами КЗ можно заказать кабель с увеличенным сечением экрана (например, 25 мм² или 35 мм²).

5. Требуется ли дополнительная защита при прокладке в агрессивных грунтах?

Броня из оцинкованных стальных лент обладает определенной коррозионной стойкостью. Однако при прокладке в грунтах с высокой коррозионной активностью (болота, солончаки, зоны воздействия блуждающих токов) рекомендуется применять кабель с дополнительной защитой в виде наружного покрова из ПВХ пластиката поверх брони (маркировка «Шв») или прокладывать его в полиэтиленовых/ПВХ трубах с герметизацией.

6. Какой срок службы у данного кабеля?

Номинальный срок службы кабеля ПвПу2гж с изоляцией из сшитого полиэтилена при соблюдении условий эксплуатации, монтажа и хранения составляет не менее 30 лет. Фактический срок может быть как больше, так и меньше в зависимости от воздействующих нагрузок, температурных режимов и внешних факторов.

7. Можно ли соединять этот кабель с кабелем старого типа с бумажно-масляной изоляцией?

Да, технически это возможно с использованием специальной переходной соединительной муфты, которая обеспечивает совместимость разных типов изоляции и герметизирует масляный канал. Однако такое соединение является сложным в монтаже и потенциально менее надежным, чем соединение однотипных кабелей. Рекомендуется рассматривать его как временное решение при реконструкции участков сети.

Заключение

Кабель ПвПу2гж 20 кВ 300 мм² является типичным представителем современного поколения силовых кабелей среднего напряжения, сочетающим преимущества изоляции из сшитого полиэтилена с надежной конструкцией, защищенной броней и водоблокирующими элементами. Его применение оптимально для ответственных участков кабельных линий 6-20 кВ, где требуются высокая пропускная способность, механическая прочность и устойчивость к внешним воздействиям. Правильный выбор, монтаж и эксплуатация данного кабеля с соблюдением всех нормативных требований являются залогом долговечной и безотказной работы энергетического объекта.