Кабель ПвПуг 20 кВ 120 мм²: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена марки ПвПуг 20 кВ 120 мм² представляет собой современное высоковольтное кабельное изделие, предназначенное для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Расшифровка маркировки: П – изоляция из силанольносшитого полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, Пу – наличие усиленной герметизации (подразумевает экран из электропроводящего материала поверх изоляции жилы и оболочки), г – отсутствие защитного покрова (голый). Сечение токопроводящей жилы 120 мм² является одним из наиболее востребованных в сетях среднего напряжения для обеспечения значительных токовых нагрузок.
Конструкция кабеля ПвПуг 20 кВ 120 мм²
Конструкция кабеля является многослойной, каждый элемент выполняет строго определенную функцию, обеспечивая надежность и долговечность в эксплуатации.
- Токопроводящая жила. Выполняется из медной проволоки (материал – медь марки ММ или ММЭ по ГОСТ 859-2001). Для сечения 120 мм² жила, как правило, имеет круглую форму и может быть однопроволочной (ож) или многопроволочной (мн). Класс гибкости 1 или 2. Медь обеспечивает высокую электропроводность, механическую прочность и стойкость к повторным изгибам.
- Экран по жиле (полупроводящий экран). Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Выравнивает распределение электрического поля у поверхности жилы, предотвращая локальные перенапряжения и ионизацию.
- Изоляция. Выполнена из силанольносшитого полиэтилена (Пв по ГОСТ 15150). Номинальная толщина изоляции для напряжения 20 кВ составляет, как правило, 5.5-6.0 мм. Сшитый полиэтилен (XLPE) обладает высокой диэлектрической прочностью, термостойкостью (допустимая температура длительной эксплуатации +90°C), отличными механическими свойствами и стойкостью к трекингу.
- Экран по изоляции (полупроводящий экран). Наносится поверх изоляции, аналогичен экрану по жиле. Вместе с экраном по жиле образует коаксиальную систему, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции.
- Поясная изоляция. Выполняется в виде обмотки из полупроводящей ленты или экструзии. Обеспечивает равномерный контакт с металлическим экраном.
- Металлический экран (заземляющий). Выполняется в виде медных проволок, спирально наложенных поверх поясной изоляции, или в виде медной гофрированной ленты. Сечение медных проволок нормируется для обеспечения проводимости по току короткого замыкания. Для кабеля 20 кВ 120 мм² типовое сечение экрана составляет 25-35 мм². Предназначен для защиты от внешних электромагнитных влияний, обеспечения симметрии электрического поля и作为 пути для тока короткого замыкания.
- Разделительный слой. Представляет собой обмотку из полиэтилентерефталатной (лавсановой) или поливинилхлоридной ленты. Защищает металлический экран от контакта с оболочкой.
- Внешняя оболочка. Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ) черного цвета. Толщина оболочки нормирована. Обеспечивает защиту от механических повреждений, агрессивных сред (влаги, химических веществ) и служит диэлектрическим барьером. Буква «г» в маркировке указывает, что поверх оболочки нет защитного покрова (брони), что делает кабель легче и гибче, но ограничивает применение в условиях риска механических повреждений.
- Распределительные сети городской и промышленной инфраструктуры (кабельные линии от распределительных подстанций 35/10(6) кВ к трансформаторным подстанциям 10(6)/0.4 кВ).
- Питание мощных промышленных потребителей (заводы, фабрики, крупные коммерческие объекты).
- Устройство вводов и межсекционных соединений на подстанциях.
- Прокладка в кабельных туннелях, коллекторах, по эстакадам и в помещениях.
- Прокладка в земле (траншеях) при отсутствии риска механических повреждений, так как кабель не имеет брони.
- Преимущества:
- Более высокая допустимая температура жилы (+90°C против +70°C для маслонаполненных), что позволяет передавать большую мощность при том же сечении.
- Отсутствие необходимости в сложных системах подпитки маслом и контроля давления, что упрощает эксплуатацию и снижает затраты.
- Меньший вес и большая гибкость, что облегчает транспортировку и монтаж.
- Возможность прокладки на вертикальных и наклонных участках без ограничений, связанных с течением масла.
- Более высокая стойкость к ударным нагрузкам и вибрации.
- Экологическая безопасность (отсутствие масла).
- Недостатки:
- Чувствительность к качеству монтажа муфт и оконцеваний. Попадание влаги или нарушение технологии разделки недопустимы.
- Относительно более высокая чувствительность к локальным механическим повреждениям (например, ударам лопатой) из-за отсутствия брони у марки «г».
- Более высокая стоимость самого кабеля, хотя общие затраты на систему часто ниже из-за простоты монтажа и эксплуатации.
- Соединительные муфты: Для соединения двух отрезков кабеля. Могут быть проходными, ответвительными или редукционными (для перехода на другое сечение).
- Концевые муфты (наружной или внутренней установки): Для подключения кабеля к оборудованию (ячейке КРУ, трансформатору). Внутренние муфты (КВИ) устанавливаются в сухих помещениях, наружные (КВН) – на открытом воздухе или в сырых помещениях.
Основные технические и электрические параметры
Параметры регламентируются серией стандартов ГОСТ 31996-2012 (и его обновленными версиями) или ТУ производителя, соответствующих международным стандартам (МЭК 60502-2).
Таблица 1. Ключевые электрические характеристики
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 12/20 кВ (24 кВ) |
| Максимальная рабочая температура жилы | +90°C |
| Допустимая температура при коротком замыкании (длительность до 5 сек) | +250°C |
| Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева | -15°C |
| Допустимый радиус изгиба при монтаже | Не менее 15 наружных диаметров кабеля |
| Сопротивление изоляции при +20°C | Не менее 1000 МОм·км |
| Испытательное переменное напряжение промышленной частоты после монтажа | 2.5U0 = 30 кВ, продолжительность 5 мин. |
| Импульсное испытательное напряжение | 125 кВ |
Таблица 2. Токовые нагрузки (примерные, согласно ПУЭ 7 изд., с учетом условий прокладки)
| Условия прокладки | Длительно допустимый ток, А (жила +90°C, земля +25°C, воздух +25°C) |
|---|---|
| В земле (в траншее), теплопроводность грунта 1.0 К·м/Вт, одна кабельная линия | ~320-340 А |
| В воздухе (на открытом воздухе, в туннеле) | ~350-370 А |
| В воздухе (в помещении) | ~330-350 А |
Примечание: Точные значения зависят от конкретных условий (глубина прокладки, количество кабелей в траншее, температура окружающей среды, наличие резервирования) и должны рассчитываться для каждого проекта отдельно.
Область применения и особенности монтажа
Кабель ПвПуг 20 кВ 120 мм² предназначен для прокладки в электрических сетях на номинальное напряжение 20 кВ. Основные сферы применения:
Особенности монтажа и эксплуатации: Кабель требует профессионального подхода к монтажу. Необходимо строго соблюдать допустимый радиус изгиба. При прокладке в земле обязательна песчаная подушка и защита сверху кирпичом или сигнальной лентой. Концевые и соединительные муфты должны быть предназначены specifically для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на соответствующее напряжение. Обязательным требованием является качественное заземление металлического экрана с двух сторон. При прокладке в воздухе необходимо учитывать возможность образования гололеда и воздействие УФ-излучения (оболочка из ПВХ устойчива, но не бесконечно).
Преимущества и недостатки по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией (СБ, ЦСБ)
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие кабеля ПвПуг от АПвПуг?
Первая буква в маркировке указывает на материал токопроводящей жилы. «А» обозначает алюминиевую жилу, а отсутствие буквы (как в ПвПуг) по умолчанию означает медную жилу согласно отечественной системе маркировки. Таким образом, АПвПуг имеет алюминиевую жилу, а ПвПуг – медную. Медный кабель имеет меньшее электрическое сопротивление, большую допустимую токовую нагрузку (примерно на 30% при том же сечении) и лучшую стойкость к механическим повторным изгибам, но значительно дороже и тяжелее.
Можно ли прокладывать кабель ПвПуг 20 кВ 120 мм² в земле без защиты?
Да, можно, так как оболочка из ПВХ обеспечивает защиту от влаги и умеренной агрессивной среды. Однако, учитывая отсутствие брони (буква «г»), при прокладке в земле, особенно в местах с возможными земляными работами, рекомендуется дополнительная защита. Согласно ПУЭ и здравому смыслу, кабель должен быть уложен на песчаную подушку, присыпан мягким грунтом без камней, а сверху защищен бетонными плитами, кирпичом или сигнальной лентой. В местах с высоким риском механических повреждений следует применять бронированные модификации (например, ПвБбШв).
Как правильно выбрать сечение экрана для кабеля 20 кВ?
Сечение медного экрана нормируется для обеспечения протекания тока однофазного короткого замыкания на землю в течение времени срабатывания защиты. Минимальное сечение обычно указывается в технических условиях проекта. Для кабеля 20 кВ сечением 120 мм² типичное минимальное сечение экрана составляет 25 мм² (по меди). Для сетях с большими токами КЗ или увеличенным временем отключения может потребоваться экран 35 мм² или более. Выбор должен производиться на основе расчета токов КЗ и времени действия релейной защиты.
Какие муфты применяются для монтажа кабеля ПвПуг 20 кВ?
Для соединения и оконцевания применяются специальные муфты для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 20 кВ. Существует два основных типа:
Технология монтажа может быть термоусаживаемой (наиболее распространена), холодноусаживаемой (с применением эластомерных компонентов) или заливной. Выбор зависит от условий монтажа и предпочтений эксплуатирующей организации.
Какой срок службы у кабеля ПвПуг 20 кВ?
Номинальный срок службы, заявляемый производителями и установленный стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может значительно превышать эту цифру при соблюдении условий прокладки, монтажа и эксплуатационных токовых и температурных режимов. Критическими факторами, сокращающими срок службы, являются: перегрузки по току, приводящие к перегреву; повреждение оболочки и проникновение влаги в изоляцию; неквалифицированный монтаж муфт; воздействие химически агрессивных сред.
Что означает маркировка «Пв» в изоляции?
Буквенное обозначение «Пв» согласно ГОСТ 15150 и связанным документам расшифровывается как «изоляция из силанольносшитого полиэтилена». Это технология, при которой молекулы полиэтилена «сшиваются» (образуют поперечные связи) с помощью силановых соединений. В результате получается материал (XLPE), который сохраняет гибкость полиэтилена, но приобретает повышенную термостойкость (не плавится при высоких температурах, а только обугливается) и улучшенные механические свойства при нагреве.