Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвВнг(А)-10 кВ 1х150 мм²: полный технический анализ и область применения

Кабель ПвВнг(А)-10 кВ 1х150 мм² представляет собой одножильный силовой кабель, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 10 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокий уровень надежности, пожарной безопасности и длительного срока службы в сложных условиях эксплуатации. Расшифровка маркировки: П – изоляция из силанольносшитого полиэтилена, В – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, нг(А) – пониженная пожарная опасность с индексом (А), что означает нераспространение горения при групповой прокладке по категории А (наибольшая пожарная безопасность), 10 кВ – номинальное напряжение, 150 – номинальное сечение токопроводящей жилы в мм².

Конструкция кабеля ПвВнг(А)-10 кВ 1х150 мм²

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию. Основные компоненты, начиная от центра:

• Токопроводящая жила: Выполняется из медной проволоки (материал — ММ или МС), соответствующей 1 или 2 классу по ГОСТ 22483. Для сечения 150 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы для оптимизации диаметра кабеля. Медь обеспечивает высокую электропроводность, стойкость к механическим нагрузкам и коррозии.
• Экран по жиле (полупроводящий экран): Наносится поверх жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Выравнивает электрическое поле вокруг жилы, предотвращая локальные перенапряжения и ионизацию, что критически важно для кабелей на напряжение 6-10 кВ и выше.
• Изоляция: Основной диэлектрический слой из силанольносшитого полиэтилена (Пв). Материал обладает выдающимися электрическими и механическими свойствами после процесса сшивки: высокое электрическое сопротивление, стойкость к тепловой деформации (до 90°C в длительном режиме и до 250°C в режиме перегрузки), устойчивость к трекингу и влаге.
• Экран по изоляции (полупроводящий экран): Аналогичный слой поверх изоляции. Вместе с экраном по жиле создает коаксиальную конструкцию, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции. Обычно выполняется в виде экструдированного слоя или комбинации полупроводящих лент.
• Поясная изоляция: Слой из медных или медных луженых проволок, наложенных поверх экрана по изоляции с заданным шагом. Служит для заземления экранов и обеспечения безопасности персонала при касании оболочки в аварийных режимах (замыкание на землю). Также выполняет функцию нулевой жилы в трехфазных сетях.
• Разделительный слой: Как правило, выполнен из полимерной пленки или ленты, предотвращающей адгезию оболочки к поясной изоляции.
• Наружная оболочка: Выполняется из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности (ПвВнг). Оболочка обеспечивает механическую и химическую защиту, а также соответствует требованиям нераспространения горения при групповой прокладке (индекс «нг(А)»). Цвет оболочки обычно черный.

Основные технические и электрические характеристики

Параметры кабеля регламентируются ГОСТ 31565-2012 (кабели с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 1, 3, 6, 10, 20, 35 кВ) и ТУ производителей. Ключевые характеристики для сечения 150 мм² на напряжение 10 кВ:

Таблица 1. Электрические параметры при длительной эксплуатации

Параметр	Значение	Примечание
Номинальное напряжение U0/U, кВ	8,7/10	U0 — напряжение между жилой и землей/экраном
Максимально допустимая длительная температура жилы	90°C	В нормальном режиме работы
Допустимая температура при перегрузке	130°C	Продолжительность не более 8 ч/сут, 1000 ч/год
Допустимая температура при коротком замыкании	250°C	Продолжительность не более 5 с
Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева	-15°C
Сопротивление изоляции, не менее	100 МОм·км	При температуре 20°C
Индуктивное сопротивление, Ом/км	~0,11 — 0,13	Зависит от конструкции и расстояния между фазами
Емкостной ток, А/км	~1,5 — 2,0	Важно для расчета компенсации в сетях с изолированной нейтралью

Таблица 2. Токовые нагрузки (допустимые длительные токи)

Приведены ориентировочные значения. Точные значения определяются по ПУЭ 7-го изд., гл. 1.3 с учетом способа прокладки, температуры грунта/воздуха и количества рабочих кабелей в траншее.

Способ прокладки	Длительно допустимый ток, А	Условия
В земле (траншее)	~350 — 390	Глубина 0,7 м, температура грунта +15°C, тепловое сопротивление 1,0 К·м/Вт
В воздухе (на открытом воздухе, в туннеле)	~400 — 430	Температура воздуха +25°C, отсутствие солнечной радиации
В кабельном канале (блоке)	~300 — 340	С учетом ухудшения теплоотвода при групповой прокладке

Таблица 3. Механические и геометрические параметры (ориентировочно)

Параметр	Значение
Строительная длина, м	Не менее 200 (по согласованию может быть меньше)
Наружный диаметр кабеля, мм	~38 — 45
Масса 1 км кабеля, кг	~3000 — 3500
Минимальный радиус изгиба при монтаже	15 наружных диаметров кабеля (D)
Минимальный радиус изгиба в эксплуатируемом состоянии	10D

Область применения и особенности прокладки

Кабель ПвВнг(А)-10 кВ 1х150 мм² предназначен для эксплуатации в электрических сетях номинальным напряжением 10 кВ. Основные сферы применения:

• Распределительные сети городской и промышленной инфраструктуры (питание РП, ТП, КТП).
• Питание мощных электроприемников: двигатели, насосные станции, компрессорные установки.
• Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, этажах), по эстакадам и в галереях, где предъявляются высокие требования к пожарной безопасности (категория «нг(А)»).
• Прокладка в земле (траншеях) при условии защиты от механических повреждений (бронированный вариант не используется, необходима сигнальная лента или защитные плиты).

Важно: Одножильные кабели на напряжение 10 кВ требуют особого внимания при прокладке из-за наличия экранов. При переменном токе в экранах (оболочках) наводятся вихревые токи, что приводит к дополнительным потерям и нагреву. Для их снижения применяются специальные схемы прокладки:

• Взаимное сближение фаз: Три одножильных кабеля, образующих одну трехфазную линию, должны быть уложены вплотную друг к другу в треугольник или «пучком».
• Правильное заземление экранов: Экран (поясная изоляция) должен быть заземлен с двух сторон линии (в соответствии с ПУЭ, гл. 1.7 и 2.3). Это обеспечивает безопасность и позволяет протекать токам короткого замыкания по экрану, но при длинных линиях приводит к потерям. В таких случаях применяют одноточечное или кросс-соединение экранов, что требует специального расчета.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Сравнение с кабелем с бумажно-пропитанной изоляцией (СБ):

• Преимущества ПвВнг: Более высокая допустимая температура жилы (90°C против 70-80°C), отсутствие риска стекания пропитки при перепадах высот, меньший вес и диаметр, простота монтажа и монтажных соединений, не требует сложных концевых муфт с фарфоровыми изоляторами, высокая стойкость к влаге.
• Недостатки ПвВнг: Чувствительность к точечным механическим повреждениям (задиры, надрезы), которые могут стать очагом развития электрического дерева. Более высокая стоимость на единицу длины, хотя общая стоимость проекта с учетом монтажа часто ниже.

Сравнение с кабелем в ПВХ изоляции (ВВГ): Кабели ВВГ на напряжение 10 кВ практически не применяются, так как ПВХ имеет худшие диэлектрические и температурные характеристики для средних напряжений. Сшитый полиэтилен (СПЭ) – стандарт для изоляции на 6-35 кВ.

Требования пожарной безопасности (индекс «нг(А)»)

Индекс «нг(А)» означает, что кабель не распространяет горение при групповой прокладке по категории А, которая является наиболее строгой. Кабель соответствует следующим критериям (по ГОСТ 53315-2009, ГОСТ 12176-89):

• При групповой прокладке (испытательный пучок из определенного количества кабелей, имитирующий реальные условия) горение не распространяется за пределы зоны воздействия пламени горелки.
• Оболочка из ПВХ пластиката пониженной пожарной опасности обладает пониженным дымо- и газовыделением, не содержит галогенов (маркировка «LS»).
• При горении не выделяются высокотоксичные продукты (кислотные газы).

Это позволяет применять кабель в помещениях и сооружениях с массовым пребыванием людей, на объектах транспортной инфраструктуры, в многофункциональных комплексах.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кабель ПвВнг(А) от АПвВнг(А)?

Буква «А» в начале маркировки (АПвВнг) указывает на материал токопроводящей жилы – алюминий. Таким образом, ПвВнг(А) имеет медную жилу, а АПвВнг(А) – алюминиевую. Медный кабель имеет меньший диаметр при том же сечении, большую стойкость к коррозии, более высокую проводимость и механическую прочность, но существенно дороже. Выбор зависит от требований проекта, токовой нагрузки и экономического обоснования.

Почему для одножильного кабеля 10 кВ так важна схема прокладки и заземления экранов?

Экраны (металлические оболочки) одножильных кабелей при протекании по жиле переменного тока работают как вторичные витки трансформатора. При неправильной прокладке (например, большом расстоянии между фазами) или неверном заземлении (только с одной стороны) в них наводятся значительные напряжения и циркулируют большие токи. Это приводит к:

• Дополнительным потерям мощности (до 10-15% и более).
• Перегреву кабеля и сокращению срока службы изоляции.
• Опасным напряжениям прикосновения на незаземленных концах экрана.

Поэтому схема прокладки и заземления должна быть выполнена строго в соответствии с проектными решениями и ПУЭ.

Можно ли прокладывать кабель ПвВнг(А)-10 кВ 1х150 в земле без защиты?

Нет, не рекомендуется. Кабель без брони (индекс «Б» в маркировке, например, ПвБбШв) не имеет механической защиты (стальных лент или проволок). Прямая прокладка в земле без дополнительных средств защиты (полимерных или асбестоцементных труб, защитных плит, кирпича) делает его уязвимым к повреждениям при земляных работах, давлению грунта, грызунам. Обязательна укладка сигнальной ленты на глубине 0,25 м от поверхности земли до кабеля.

Какой срок службы у данного кабеля и от чего он зависит?

Номинальный срок службы кабеля ПвВнг(А)-10 кВ, заявленный производителями, составляет не менее 30 лет. Фактический срок зависит от условий эксплуатации:

• Температурный режим: Превышение допустимой температуры жилы на 8-10°C сверх 90°C сокращает срок службы изоляции из сшитого полиэтилена примерно вдвое (правило Монтингера).
• Короткие замыкания: Каждое КЗ с нагревом жилы до 250°C вызывает термическое старение изоляции.
• Механические повреждения: Надрезы, вмятины, удары при монтаже или эксплуатации могут стать центрами инициирования «электрических деревьев» – постепенного пробоя изоляции.
• Качество монтажа муфт и концевых заделок: Более 70% отказов кабельных линий происходят в местах соединений.

Регулярный мониторинг частичных разрядов и диагностика состояния изоляции позволяют прогнозировать остаточный ресурс.

Что означает маркировка «8,7/10 кВ» и почему она важна?

Это номинальное напряжение кабеля, где U₀=8,7 кВ – действующее значение напряжения между жилой и землей/экраном, а U=10 кВ – действующее значение междуфазного напряжения в трехфазной системе. Кабель рассчитан на работу в сети с изолированной нейтралью или нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, где в аварийном режиме (однофазное замыкание на землю) напряжение на неповрежденных фазах относительно земли может длительно повышаться до линейного. Таким образом, изоляция кабеля должна выдерживать не фазное напряжение (10/√3 ≈ 5,8 кВ), а повышенное до 8,7 кВ. Выбор кабеля с несоответствующим U₀ может привести к ускоренному старению и пробою.