Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвВ 20 кВ 50 мм²: технические характеристики, конструкция и область применения

Кабель силовой марки ПвВ на напряжение 20 кВ с сечением токопроводящей жилы 50 мм² представляет собой современное высоковольтное кабельное изделие, предназначенное для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Его применение обусловлено требованиями к надежности, долговечности и безопасности в электрических сетях среднего класса напряжения. Расшифровка маркировки: П – изоляция из сшитого полиэтилена (полиэтилен вулканизированный), в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, В – обозначение, что кабель предназначен для работы в сетях на номинальное переменное напряжение до 20 кВ включительно. Сечение 50 мм² указывает на площадь поперечного сечения основной токопроводящей жилы.

Конструкция кабеля ПвВ 20 кВ 50 мм²

Конструкция кабеля является многослойной и строго регламентирована ГОСТ и техническими условиями. Каждый слой выполняет критически важную функцию.

• Токопроводящая жила: Выполняется из медной проволоки (материал – медь марки М1 по ГОСТ 859). Для сечения 50 мм² жила может быть как однопроволочной (монолитной), так и многопроволочной. Класс гибкости обычно 1 или 2. Жила имеет круглую форму.
• Экран по жиле (внутренний полупроводящий экран): Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его ключевая задача – выравнивание электрического поля и предотвращение возникновения локальных перенапряжений на границе жила-диэлектрик.
• Изоляция: Основной диэлектрический слой, выполненный из сшитого полиэтилена (XLPE). Номинальная толщина изоляции для кабеля на 20 кВ строго нормирована. Процесс сшивки (вулканизации) молекул полиэтилена придает материалу повышенные температурные и механические характеристики по сравнению с термопластичным ПЭ.
• Экран по изоляции (внешний полупроводящий экран): Наносится поверх изоляции. Также выполняется из полупроводящего сшитого полиэтилена. Формирует совместно с внутренним экраном цилиндрический конденсатор с равномерным радиальным электрическим полем внутри изоляции.
• Экран (металлическая оплетка): Поверх внешнего полупроводящего экрана накладывается экран в виде медных проволок или медной ленты. Его функции: защита от внешних электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля, а также использование в качестве проводника для токов утечки и токов короткого замыкания. Для сечения 50 мм² часто применяется экран из медных проволок.
• Поясная изоляция: Лента, наматываемая поверх металлического экрана для его фиксации и дополнительной защиты.
• Оболочка: Защитный внешний слой из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Обеспечивает механическую защиту, стойкость к агрессивным средам, ультрафиолетовому излучению (при наружной прокладке) и выполняет функцию барьера от влаги. Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические характеристики и параметры

Параметры кабеля регламентируются ГОСТ 31565-2012 (Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 1, 3, 6, 10, 20, 35 кВ).

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	12/20 кВ (24 кВ)
Сечение основной жилы	50 мм²
Количество и форма жил	1 жила, круглая
Материал жилы	Медь
Материал изоляции	Сшитый полиэтилен (XLPE)
Материал оболочки	Поливинилхлоридный пластикат (ПВХ)
Максимально допустимая рабочая температура жилы	+90°C (длительно), +130°C (в режиме перегрузки), +250°C (при КЗ, не более 5 с)
Минимальная температура прокладки	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	30 кВ (50 Гц) в течение 10 мин. после прокладки
Допустимый длительный ток нагрузки (Iдоп)*	~220-250 А (зависит от способа прокладки)

• Точное значение I_доп определяется по ПУЭ 7 изд. гл.1.3 с учетом способа прокладки, температуры грунта/воздуха и количества работающих кабелей вплотную.

Область применения и способы прокладки

Кабель ПвВ 20 кВ 50 мм² предназначен для эксплуатации в электрических сетях на номинальное напряжение 20 кВ (фактическое линейное напряжение 10 кВ в большинстве российских распределительных сетей, где 20 кВ – это класс изоляции).

• Распределительные сети: Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, по эстакадам и в производственных помещениях для питания мощных потребителей (трансформаторные подстанции, крупные промышленные предприятия).
• Наземная прокладка: Возможна прокладка по наружным стенам зданий и сооружениям, при условии защиты от прямых солнечных лучей (или использование кабеля в УФ-стабилизированной оболочке).
• Прокладка в земле (траншее): Допускается, но требует дополнительных мер защиты от механических повреждений (укладка в трубы, использование защитных плит или кирпича). Важно учитывать коррозионную активность грунта и наличие блуждающих токов.
• Не рекомендуется: Прокладка в воде (для этого существуют кабели с гидрофобными лентами и свинцовой оболочкой), а также в блоках, заполненных жидкостью.

Преимущества и недостатки по сравнению с кабелями с бумажно-пропитанной изоляцией (СБ)

Критерий	Кабель ПвВ (XLPE)	Кабель с бумажной изоляцией (СБ)
Допустимая температура	Выше (+90°C против +70°C), выше перегрузочная способность	Ниже, ограничения по перегрузке
Монтаж	Проще, меньший радиус изгиба, можно прокладывать при отрицательных температурах (с ограничениями)	Строгие ограничения по разности уровней, необходимость концевых муфт для герметизации
Обслуживание	Практически не требует, не стареет из-за усушки/увлажнения	Требует контроля давления масла/пропитки и состояния концевых муфт
Экологичность и безопасность	Не содержит масла, менее горюч	Пожароопасность при утечке пропитки
Стоимость	Выше стоимость кабеля, но часто ниже общие затраты на прокладку и эксплуатацию	Ниже стоимость кабеля, но выше затраты на монтаж и обслуживание

Маркировка и требования стандартов

Кабель должен иметь четкую маркировку на оболочке через равные промежутки (обычно не более 1 метра). Маркировка включает: товарный знак завода-изготовителя, марку кабеля (ПвВ), номинальное напряжение (20 кВ), количество и сечение жил (1х50), год изготовления, длину в бухте. Кабель поставляется на деревянных барабанах. На щечку барабана крепится бирка с дублированием данных. Производство должно соответствовать ГОСТ 31565-2012 и иметь сертификаты соответствия, а также протоколы приемо-сдаточных испытаний, включая испытание повышенным напряжением и измерение сопротивления изоляции.

Особенности монтажа и оконцевания

Монтаж кабеля ПвВ 20 кВ требует использования специального инструмента и комплектующих. Для разделки и оконцевания применяются кабельные муфты – концевые (КНК) и соединительные (КС). Ключевые этапы:

• Снятие оболочки и экранов с точным соблюдением размеров, указанных в инструкции к муфте.
• Зачистка изоляции жилы. Критически важно не оставлять царапин на основном диэлектрике, для этого используют специальные ступенчатые ножи.
• Обработка поверхности изоляции: шлифовка для удаления полупроводящего слоя и снятия грата, обезжиривание.
• Монтация полупроводящих, изоляционных и экранирующих компонентов муфты. Для изоляции соединения используется либо термоусаживаемые трубки, либо холодноусаживаемые на основе EPDM-резины.
• Восстановление электрического экрана и заземление. Заземление экрана с двух сторон является обязательным требованием ПУЭ для сетей 6-35 кВ.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кабель ПвВ от кабеля АПвВ?

Буква «А» в начале маркировки обозначает, что токопроводящая жила выполнена из алюминия. Таким образом, АПвВ – это кабель с алюминиевой жилой, а ПвВ – с медной. Медный кабель имеет большую проводимость, механическую прочность и стойкость к повторным изгибам, но и большую стоимость. Алюминиевый кабель легче и дешевле, но требует большего сечения для той же пропускной способности и более подвержен ползучести в контактных соединениях.

Можно ли использовать кабель ПвВ 20 кВ в сети 10 кВ?

Да, это не только возможно, но и является стандартной практикой. Номинальное напряжение 12/20 кВ означает, что кабель рассчитан на работу в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, где максимальное длительное рабочее напряжение между фазой и землей (U₀) составляет 12 кВ, а между фазами (U) – 20 кВ. В сетях 10 кВ (фактическое межфазное напряжение) уровень изоляции кабеля 20 кВ обеспечивает повышенный запас надежности.

Какой срок службы у кабеля ПвВ 20 кВ?

Номинальный срок службы, заявленный производителями и стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать 40-50 лет при соблюдении условий прокладки, нагрузочного режима и отсутствия внешних повреждений. Критическими факторами, сокращающими срок службы, являются длительные перегрузки, работа в условиях повышенной температуры окружающей среды, механические повреждения оболочки и воздействие химически агрессивных сред.

Требуется ли дополнительная защита при прокладке в земле?

Да, согласно ПУЭ (Глава 2.3), кабели на напряжение 10-35 кВ, прокладываемые в земле, должны быть защищены от механических повреждений. При прокладке в траншее на глубине 0,7-1,0 м кабель должен быть присыпан слоем мягкого грунта, а затем укрыт защитными плитами или кирпичом. Альтернативой является прокладка в асбестоцементных, полиэтиленовых или металлических трубах. Это защищает кабель от повреждения при последующих земляных работах.

Как правильно выбрать сечение кабеля 50 мм²? Достаточно ли его для мощности 5 МВА?

Сечение 50 мм² является стандартным для распределительных сетей 20 кВ. Выбор сечения – расчетная задача, выполняемая по допустимому току нагрузки (I_доп) и условиям прокладки. Для ориентировочной оценки мощности (S) при напряжении U=10 кВ: S = √3 U I. При I_доп ~230 А, мощность составит около √3 10 230 ≈ 4 МВА. Для питания трансформатора 5 МВА на стороне 10 кВ номинальный ток составит примерно 290 А, что превышает допустимый для 50 мм². В этом случае требуется следующее стандартное сечение – 70 или 95 мм². Обязателен расчет по ПУЭ с учетом всех поправочных коэффициентов.

Что означают цифры 12/20 в обозначении напряжения?

Это стандартное обозначение для кабелей среднего напряжения по МЭК и ГОСТ. U₀/U (кВ). U₀ – номинальное напряжение между жилой и землей (металлическим экраном). U – номинальное междуфазное напряжение сети. Для трехфазной сети с изолированной нейтралью, где возможно длительное существование однофазного замыкания на землю, именно напряжение U₀ является определяющим для выбора уровня изоляции. U_m – максимальное рабочее напряжение (для 12/20 кВ это 24 кВ).