Кабель ПвПугж 1-х жильный 20 кВ
Кабель ПвПугж 1-х жильный 20 кВ: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель ПвПугж 1х жильный на напряжение 20 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Маркировка расшифровывается следующим образом: П – изоляция из силанольносшитого полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, Пу – броня из плоских стальных оцинкованных проволок, г – отсутствие защитного покрова поверх брони («голый»), ж – наличие жилы из алюминия. Таким образом, это одножильный кабель с алюминиевой токопроводящей жилой, изоляцией из сшитого полиэтилена, в ПВХ оболочке, бронированный стальными лентами и не имеющий наружного защитного покрова.
Конструкция кабеля ПвПугж 1х20 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, каждый элемент выполняет строго определенную функцию, обеспечивая долговечность, надежность и безопасность эксплуатации.
- Токопроводящая жила: Изготавливается из алюминия (материал – А5, А5Е, А6 или А6Е по ГОСТ 22483). Жила может быть секторной или круглой формы, однопроволочной (сечением до 240 мм²) или многопроволочной (сечением 300 мм² и выше). Секторная форма позволяет оптимизировать занимаемое пространство в кабельной линии и улучшить теплоотвод.
- Экран по жиле (внутренний полупроводящий слой): Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Выравнивает электрическое поле вокруг жилы, предотвращая локальные перенапряжения и ионизацию.
- Изоляция: Выполняется из силанольносшитого полиэтилена (Пв). Толщина изоляции нормируется в зависимости от номинального напряжения (20 кВ) и составляет, как правило, 5.5-6.0 мм. Сшитый полиэтилен обладает высокой электрической прочностью, термостойкостью (допустимая температура длительной эксплуатации +90°C) и стойкостью к трекингу.
- Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой): Аналогичен внутреннему экрану. Вместе с внутренним экраном создает коаксиальную конструкцию, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции. Часто выполняется в виде экструдированного слоя с наложением медных проволок.
- Поясная изоляция: Наматывается поверх экрана по изоляции в виде лент из электроизоляционного материала (например, ПЭТФ). Служит для защиты экрана от механических повреждений и обеспечения стабильности конструкции.
- Броня: Выполняется из двух стальных оцинкованных лент (обозначение «Пу»), наложенных с зазором. Ленты имеют толщину 0,3-0,8 мм в зависимости от диаметра кабеля. Броня обеспечивает защиту от механических воздействий (растягивающих усилий, ударов, грызунов).
- Оболочка: Наружный защитный слой из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Защищает броню от коррозии, выполняет функцию изоляции брони от земли, обеспечивает стойкость к воздействию влаги, масел, солнечного излучения и химических веществ. Цвет оболочки, как правило, черный.
- Распределительные сети 10 кВ (фактическое линейное напряжение 10.5 кВ) с номинальным напряжением кабеля 12/20 кВ.
- Питание мощных электроприемников, трансформаторных подстанций, распределительных пунктов в промышленности (заводы, рудники, нефтегазовые комплексы).
- Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах) на территории предприятий.
- Прокладка в земле (траншеях) при наличии условий, требующих механической защиты (каменистые грунты, риски повреждения, наличие грызунов).
- Преимущества:
- Высокая надежность изоляции: Сшитый полиэтилен не подвержен старению из-за гигроскопичности, не требует градиентных ограничений по прокладке, допускает большие перепады уровней.
- Большая допустимая температура и токовая нагрузка: Длительная рабочая температура +90°C против +70°C у бумажно-масляных кабелей.
- Упрощенный монтаж и соединение: Отсутствие необходимости в концевых муфтах с масляным барьером, более простой монтаж соединительных муфт.
- Механическая защита: Броня из стальных лент обеспечивает высокую защиту от механических повреждений при прокладке в грунте и от грызунов.
- Отсутствие внешнего защитного покрова (г): Упрощает конструкцию, снижает диаметр и вес кабеля, облегчает разделку при монтаже муфт.
- Недостатки и ограничения:
- Чувствительность к точечным механическим воздействиям: При монтаже необходимо избегать ударов и резких изгибов, которые могут повредить изоляцию.
- Требовательность к качеству монтажа муфт: Необходима абсолютная чистота и герметичность соединений, чтобы избежать частичных разрядов.
- Одножильное исполнение: Для трехфазной сети требуется прокладка трех кабелей, что увеличивает объем земляных работ и затраты на кабельную продукцию по сравнению с трехжильными аналогами. Однако это упрощает монтаж и снижает взаимное нагревание в группе.
- Наличие брони: Требует обязательного заземления брони с двух концов для безопасности, создает дополнительные потери на вихревые токи.
- Радиус изгиба: Минимально допустимый радиус изгиба при прокладке составляет 15 наружных диаметров кабеля для одножильных кабелей с секторной жилой.
- Заземление: Броня и экраны по изоляции должны быть заземлены с обоих концов кабельной линии для обеспечения безопасности и нормальной работы защит. При большой длине линии (более 1-2 км) для снижения токов в оболочке может применяться перекрестное соединение экранов и их заземление в одной точке, но это требует специального расчета.
- Соединение и оконцевание: Для соединения жил применяются соединительные муфты, для подключения к оборудованию – концевые муфты (наружной или внутренней установки). Крайне важно использовать комплектующие, совместимые с материалом изоляции кабеля, и соблюдать технологию зачистки, шлифовки и изоляции, обеспечивая полную герметизацию.
- Испытания после монтажа: После прокладки и монтажа муфт кабельная линия подвергается высоковольтным испытаниям повышенным напряжением постоянного тока (рекомендуемое значение для кабеля 12/20 кВ – 60 кВ в течение 10 минут). Также измеряется сопротивление изоляции и проводится проверка целостности и правильности соединения экранов.
Основные технические характеристики и параметры
Кабель соответствует требованиям ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 6, 10, 20 и 35 кВ». Ниже приведены ключевые параметры для кабеля ПвПугж 1х20 кВ.
Таблица 1. Электрические и температурные характеристики
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U, кВ | 12/20 |
| Максимальное рабочее напряжение Um, кВ | 24 |
| Частота, Гц | 50 |
| Испытательное переменное напряжение, кВ/длительность | 45 кВ / 10 мин. |
| Допустимая длительная температура жилы | +90°C |
| Максимальная температура при КЗ (длительность до 4 с) | +250°C |
| Максимальная температура при перегрузке | +130°C |
| Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева | -15°C |
| Минимальная температура эксплуатации | -50°C |
| Сопротивление изоляции при +20°C, не менее | 1000 МОм·км |
Таблица 2. Допустимые длительные токовые нагрузки для прокладки в земле (траншее)
Условия: температура земли +25°C, термическое сопротивление грунта 1.2 К·м/Вт, глубина прокладки 0.7 м, не более одного кабеля в траншее.
| Сечение жилы, мм² | Длительно допустимый ток, А |
|---|---|
| 70 | 215 |
| 95 | 260 |
| 120 | 300 |
| 150 | 340 |
| 185 | 385 |
| 240 | 450 |
| 300 | 510 |
Важно: При групповой прокладке, иных температурах грунта или ином термическом сопротивлении необходимо применять поправочные коэффициенты, указанные в ПУЭ 7-го издания и ГОСТ Р 50571.
Область применения и способы прокладки
Кабель ПвПугж 1х20 кВ предназначен для эксплуатации в электрических сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, где напряжение относительно земли не превышает 12 кВ в нормальном режиме. Основные сферы применения:
Способы прокладки: Бронирование стальными лентами позволяет прокладывать кабель непосредственно в земле (траншее) без дополнительных защитных труб, при условии соблюдения требований ПУЭ к глубине заложения (0.7-1.0 м), устройству песчаной подушки и защитной плиты или сигнальной ленты. Также допускается прокладка в кабельных сооружениях, по стенам зданий на опорных конструкциях. Прокладка по воздуху (по фасадам, на тросах) не является основным назначением из-за наличия металлической брони, увеличивающей вес, и требует специального расчета несущей способности.
Преимущества и недостатки кабеля ПвПугж по сравнению с аналогами
Сравнение проводится с кабелями других типов, используемых в сетях среднего напряжения: АПвБбШв (с бумажной пропитанной изоляцией) и ПвБШв (с изоляцией из сшитого полиэтилена, но с иной конструкцией брони и защитного покрова).
Особенности монтажа и эксплуатации
Монтаж кабеля ПвПугж должен производиться в соответствии с разделом 2.3 ПУЭ 7-го издания, «Инструкцией по монтажу силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена» и проектной документацией.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие ПвПугж от ПвБШв?
Основное отличие – в конструкции брони и защитного покрова. Кабель ПвБШв имеет броню из стальных оцинкованных проволок (Б) и защитный шланг из ПВХ (Шв) поверх брони. Кабель ПвПугж имеет броню из стальных плоских проволок (Пу) и не имеет защитного покрова поверх брони (г). Конструкция «Пу-г» легче и дешевле, но менее стойка к коррозии в агрессивных грунтах, чем «Б-Шв».
Почему для сетей 10 кВ используется кабель на напряжение 12/20 кВ (20 кВ)?
Класс напряжения 12/20 кВ означает, что кабель рассчитан на работу в сети, где напряжение между фазой и землей (U0) не превышает 12 кВ, а между фазами (U) – 20 кВ. В сетях 10 кВ с изолированной нейтралью напряжение относительно земли в нормальном режиме составляет примерно 6 кВ, но при однофазных замыканиях на землю оно может возрастать до линейного (10 кВ), а также возможны перенапряжения. Поэтому применяется кабель с запасом по напряжению.
Можно ли прокладывать три одножильных кабеля ПвПугж в одной траншее?
Да, это стандартная практика для создания трехфазной линии. Однако при их параллельной прокладке вплотную возникает эффект взаимного нагрева, что требует применения понижающих коэффициентов к допустимому току (до 0.85-0.9). Рекомендуется располагать кабели в траншее треугольником или с промежутками не менее 100-150 мм между ними, что улучшает условия охлаждения.
Как правильно выбрать сечение жилы кабеля ПвПугж 1х20 кВ?
Выбор сечения производится по двум основным критериям: 1) По допустимому длительному току нагрузки (нагреву) с учетом всех условий прокладки и поправочных коэффициентов. 2) По экономической плотности тока (в соответствии с ПУЭ и проектными решениями для сетей выше 1 кВ). Также выполняется проверка на термическую стойкость к токам короткого замыкания и потери напряжения (для протяженных линий).
Требуется ли для кабеля ПвПугж дополнительная защита при прокладке в земле?
Броня из стальных лент является достаточной защитой от механических воздействий при засыпке грунтом. Однако, согласно ПУЭ, при прокладке в траншее кабель должен быть уложен на подготовленное основание (подушку из песка или просеянной земли), а сверху защищен кирпичом, бетонными плитами или сигнальной лентой для предотвращения повреждений при последующих раскопках.
Каков срок службы кабеля ПвПугж?
Номинальный срок службы кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена, при соблюдении условий эксплуатации, транспортировки, монтажа и хранения, составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс может быть значительно больше.
Как отличить подделку или некачественный кабель?
Следует требовать полный пакет сопроводительной документации: сертификат соответствия, паспорт качества, протоколы испытаний. Визуально можно обратить внимание на качество оболочки (равномерность, отсутствие впадин), маркировку (она должна быть четкой, несмываемой, с указанием марки, сечения, напряжения, года выпуска, завода-изготовителя). Желательно присутствие на барабане бирки с данными. При разделке кабеля изоляция и экраны не должны расслаиваться.