Кабель ПвПуг 20 кВ 400 мм²: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена марки ПвПуг 20 кВ 400 мм² представляет собой современное высоковольтное электротехническое 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 – внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката, Пу – броня из плоских стальных оцинкованных проволок, г – защитный покров в виде гидроизоляционного слоя. Сечение жилы 400 мм² указывает на значительную пропускную способность по току, что определяет его применение в магистральных и ответственных линиях.
Конструкция кабеля ПвПуг 20 кВ 400 мм²
Конструкция кабеля является многослойной, каждый элемент выполняет строго определенную функцию, обеспечивая надежность, долговечность и безопасность эксплуатации.
- Токопроводящая жила: Алюминиевая или медная (в зависимости от модификации), однопроволочная или многопроволочная, секторной или круглой формы, номинальным сечением 400 мм². Для данного сечения и класса напряжения, как правило, применяется многопроволочная уплотненная жила, что обеспечивает необходимую гибкость и удобство монтажа.
- Экран по жиле (полупроводящий экран): Выполнен из экструдированного сшитого полупроводящего полиэтилена. Выравнивает электрическое поле вокруг жилы, предотвращая локальные перенапряжения и ионизацию, что критически важно для сшито-полиэтиленовой изоляции.
- Изоляция: Основной изоляционный слой из силанольносшитого полиэтилена (Пв). Толщина изоляции нормируется стандартами (например, ГОСТ 31996-2012 или ТУ 16.К71-335-2004) и для напряжения 20 кВ составляет, как правило, 5,5-6,0 мм. Сшитый полиэтилен обладает высокой электрической прочностью, термостойкостью (допустимая температура длительной эксплуатации до +90°C) и стойкостью к трекингу.
- Экран по изоляции (полупроводящий экран): Второй слой экструдированного полупроводящего материала. Вместе с экраном по жиле создает коаксиальную конструкцию, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции.
- Поясная изоляция: Выполняется из электропроводящей бумаги или полимерной ленты. Обеспечивает контакт между экраном по изоляции и металлическим экраном.
- Металлический экран (заземляющий): Выполнен в виде медной ленты, наложенной продольно или в виде медных проволок, спирально наложенных поверх поясной изоляции. Предназначен для защиты от внешних электромагнитных влияний, является заземляющим элементом и проводником тока утечки и тока однофазного короткого замыкания.
- Внутренняя оболочка (под броней): Из поливинилхлоридного пластиката (обозначение «в» в маркировке). Защищает металлический экран от коррозии и механических повреждений, а также служит демпфирующим слоем под броней.
- Броня: Выполнена из двух стальных оцинкованных полос (броня типа «Пу»), наложенных с зазором. Обеспечивает защиту кабеля от механических воздействий (растягивающих усилий, ударов, грызунов).
- Наружный защитный покров («г»): Представляет собой битумный состав или специальные гидрофобные заполнители, нанесенные поверх брони, а также наружную оболочку из ПВХ-пластиката. Обеспечивает защиту стальной брони от коррозии и обладает влагозащитными свойствами, что допускает прокладку кабеля в земле (в траншеях) с высокой влажностью грунта.
- Температура окружающей среды при прокладке: не ниже -15°C (без предварительного подогрева).
- Рабочая температура окружающей среды: от -50°C до +50°C.
- Относительная влажность воздуха: до 98% при температуре до +35°C.
- Прокладка на трассах с неограниченной разностью уровней.
- Не распространяет горение при одиночной прокладке.
- Более высокая допустимая температура жилы: +90°C против +70°C для маслонаполненных кабелей, что позволяет увеличить пропускную способность.
- Отсутствие необходимости в сложных масляных системах: Нет риска утечки масла, не требуются маслоприемные устройства и сигнализация давления.
- Меньший вес и большая строительная длина: Облегчает транспортировку и монтаж, уменьшает количество муфт на километр трассы.
- Простота монтажа и обслуживания: Технология монтажа концевой и соединительной муфт менее трудоемка.
- Лучшие экологические показатели: Отсутствие минерального масла.
- Чувствительность к точечным повреждениям изоляции: Требует высокой культуры производства и монтажа. Повреждение изоляции может привести к развитию «водного дерева» и пробою.
- Более высокая стоимость самого кабеля по сравнению с бумажно-масляными аналогами, однако часто общие затраты на проект (с учетом монтажа и обслуживания) ниже.
- Жесткие требования к качеству заземления экрана: Необходимость обеспечения надежного циркулирующего тока по экрану и его заземления с двух концов для кабелей на напряжение 20 кВ и выше.
- Раскатка: Производится с учетом минимального радиуса изгиба (обычно не менее 20 наружных диаметров). Запрещается волочение кабеля по грунту, необходимо использовать ролики или направляющие.
- Подготовка конца кабеля: Послойное зачистка оболочек, брони, экранов и изоляции с точным соблюдением размеров, указанных в инструкции к муфтам.
- Монтаж соединительной или концевой муфты: Используются термоусаживаемые или холодноусаживаемые комплекты. Процесс включает: восстановление экранов, наложение изоляции, монтаж заземляющих проводников, герметизацию. Для кабеля 20 кВ критически важна чистота и обезжиривание поверхностей на всех этапах.
- Заземление: Металлический экран и броня должны быть надежно заземлены с обоих концов кабеля. Сечение заземляющих проводников нормируется ПУЭ.
- Испытания после монтажа: Обязательным является проведение высоковольтных испытаний постоянным напряжением (например, 60 кВ в течение 10 минут) для проверки состояния изоляции после монтажных работ.
Основные технические и электрические параметры
Параметры кабеля регламентируются национальными стандартами и техническими условиями. Ниже приведены ключевые характеристики для кабеля с алюминиевой жилой 400 мм² на 20 кВ.
Таблица 1. Электрические характеристики кабеля ПвПуг 20 кВ 1х400 мм² (алюминий)
| Параметр | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U, кВ | 12/20 | U0 – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное |
| Максимальная рабочая температура жилы, °C | +90 | Длительно допустимая |
| Температура при коротком замыкании (до 5 сек), °C | +250 | Для алюминиевой жилы |
| Допустимый длительный ток нагрузки, А | ~520-560 | Зависит от условий прокладки (в земле/воздухе) |
| Сопротивление жилы при +20°C, Ом/км, не более | 0.0778 | Согласно ГОСТ 22483 |
| Емкость, мкФ/км | ~0.30-0.35 | Приблизительное значение |
| Индуктивное сопротивление, Ом/км | ~0.11-0.13 | Приблизительное значение |
| Испытательное переменное напряжение, кВ/5 мин. | 45 | Для готового кабеля после изготовления |
| Минимальный радиус изгиба при монтаже | 20 x D | Где D – наружный диаметр кабеля |
Таблица 2. Габаритные и весовые характеристики (ориентировочные)
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Наружный диаметр кабеля, мм | 55 — 65 |
| Масса 1 км кабеля, кг | 4500 — 5500 |
| Строительная длина, м, не менее | 200 — 250 |
Область применения и условия эксплуатации
Кабель ПвПуг 20 кВ 400 мм² предназначен для прокладки в земле (траншеях) с низкой, средней и высокой коррозионной активностью, в том числе в грунтах с повышенной влажностью, а также в кабельных каналах, туннелях, шахтах и по эстакадам. Наличие брони и защитного покрова типа «г» делает его основным решением для прокладки без дополнительных защитных труб (желобов) в сложных грунтовых условиях. Применяется для создания питающих линий от подстанций 35/10(6) кВ к городским и промышленным распределительным пунктам, для подключения мощных потребителей (насосных станций, заводских цехов), в сетях уличного освещения и энергоснабжения крупных объектов.
Условия эксплуатации:
Преимущества и недостатки по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией (СБ, ЦСБ)
Преимущества кабеля ПвПуг:
Недостатки/особенности:
Особенности монтажа и соединения
Монтаж кабеля ПвПуг 20 кВ 400 мм² требует специального оборудования и квалифицированного персонала. Ключевые этапы:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем разница между марками ПвПуг и ПвБШп?
Кабель ПвБШп имеет броню из стальных оцинкованных проволок (Б) и наружную оболочку из полиэтилена (Шп), без защитного покрова «г». Он более устойчив к растяжению, но менее защищен от коррозии брони во влажных грунтах. ПвПуг с покровом «г» и ПВХ-оболочкой предназначен для агрессивных и влажных грунтов, где важна антикоррозионная защита.
Можно ли прокладывать кабель ПвПуг 20 кВ 400 мм² в воздухе (по фасадам, эстакадам)?
Да, прокладка допустима. Однако при открытой прокладке в зонах, доступных для людей, необходимо учитывать УФ-излучение. ПВХ-оболочка кабеля имеет ограниченную стойкость к солнечному свету, поэтому рекомендуется прокладка в тени или использование кабелей с УФ-стабилизированной оболочкой (часто обозначается как «нг(ХЛ)»).
Какой ток короткого замыкания может выдержать данный кабель?
Термическая стойкость к току короткого замыкания рассчитывается по формуле и зависит от времени отключения защиты. Для алюминиевой жилы 400 мм² при времени КЗ 1 секунда допустимый ток составляет примерно 16-18 кА. Точное значение необходимо рассчитывать для конкретных условий проекта, учитывая начальную и конечную температуру жилы.
Требуется ли дополнительная защита при прокладке в одной траншее с кабелями более низкого напряжения?
Согласно ПУЭ (Глава 2.3), совместная прокладка в одной траншее кабелей на напряжение до 35 кВ и до 1 кВ допускается. При этом кабели на напряжение выше 1 кВ рекомендуется располагать выше кабелей на напряжение до 1 кВ. Между группами кабелей разных напряжений, а также между силовыми кабелями и кабелями связи должны быть установлены разделительные слои земли или перегородки из несгораемых материалов.
Как правильно выбрать сечение экранного заземляющего проводника для кабеля 20 кВ?
Сечение заземляющего проводника, соединяющего металлические экраны кабеля, выбирается по условию термической стойкости к току однофазного КЗ на землю. Ориентировочно, для кабелей 20 кВ оно часто выбирается равным 50-95 мм² по меди, но окончательный расчет должен производиться проектировщиком на основе данных о токах КЗ и времени срабатывания релейной защиты.
Каков срок службы кабеля ПвПуг 20 кВ?
Номинальный срок службы, заявленный производителями и стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации зависит от соблюдения условий прокладки, режимов нагрузки, качества монтажа соединительных муфт и воздействия внешних факторов.
В чем ключевое отличие изоляции Пв от ПвВ?
Буква «в» в обозначении типа изоляции «Пв» указывает на способ сшивки – силановый (водный). Это наиболее распространенная технология. «ПвВ» – это устаревшее обозначение, где «В» могло указывать на вулканизацию. В современных стандартах и ТУ используется единое обозначение «Пв» для силанольносшитого полиэтилена.