Кабель ПвВнг(А) 20 кВ 400 мм

Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвВнг(А)-20 кВ 400 мм²: полный технический анализ и область применения

Кабель силовой марки ПвВнг(А) на напряжение 20 кВ с сечением токопроводящей жилы 400 мм² представляет собой высокотехнологичное изделие, предназначенное для стационарной прокладки в электрических сетях среднего напряжения. Его конструкция и материалы обеспечивают высокий уровень надежности, безопасности и долговечности в условиях интенсивной эксплуатации. Расшифровка маркировки: П – изоляция из силанольносшитого полиэтилена, в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката, Внг(А) – исполнение по снижению распространения горения категории А, 20 кВ – номинальное напряжение, 400 мм² – номинальное сечение основной жилы.

Конструкция кабеля ПвВнг(А)-20 кВ 400 мм²

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

• Токопроводящая жила: Выполняется из медной проволоки (материал – медь марки М1 по ГОСТ 859-2001). Для сечения 400 мм² жила, как правило, имеет круглую форму и секторное уплотнение, либо может состоять из множества проволок, скрученных по правильному концентрическому повиву. Это обеспечивает гибкость и удобство монтажа.
• Экран по жиле (полупроводящий экран): Наносится поверх жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Выравнивает электрическое поле у поверхности жилы, предотвращая локальные перенапряжения и ионизацию.
• Изоляция: Основной диэлектрический барьер. Выполняется из силанольносшитого полиэтилена (СПЭ). Толщина изоляции нормирована стандартами (например, ГОСТ 31996-2012) и для 20 кВ составляет, как правило, 5.5-6.0 мм. Материал обладает высокой электрической прочностью, стойкостью к тепловому старению и отличными диэлектрическими характеристиками.
• Экран по изоляции (полупроводящий экран): Наносится поверх изоляции аналогично экрану по жиле. Вместе с экраном по жиле создает коаксиальную конструкцию, ограничивающую электрическое поле внутри кабеля.
• Поясная изоляция: Выполняется в виде наложения медных лент или проволок, навитых поверх экрана по изоляции. Предназначена для отвода токов короткого замыкания и обеспечения безопасного потенциала. Для кабеля 400 мм² сечение поясной изоляции нормировано.
• Разделительный слой: Чаще всего представляет собой ленту из полимерного материала, наложенную поверх поясной изоляции для предотвращения ее повреждения и адгезии с внешней оболочкой.
• Внешняя оболочка: Выполняется из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести (ПВХ пластикат нг(А)). Цвет оболочки, как правило, черный. Толщина оболочки зависит от диаметра кабеля и обеспечивает механическую и химическую защиту, а также выполняет функцию барьера от распространения пламени.

Ключевые технические и электрические параметры

Параметры кабеля регламентируются ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 6, 10, 20 и 35 кВ».

Таблица 1. Основные электрические характеристики кабеля ПвВнг(А)-20 кВ 1х400

Параметр	Значение / Описание	Примечание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	12/20 (24) кВ	U0 – напряжение между жилой и землей, U – между жилами, Um – максимальное длительно допустимое
Частота	50 Гц	Стандартная промышленная частота
Максимально допустимая рабочая температура жилы	+90 °C	В продолжительном режиме работы
Допустимая температура при коротком замыкании	+250 °C	Продолжительность КЗ не более 5 сек
Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева	-15 °C	При отсутствии механических нагрузок
Допустимый радиус изгиба при монтаже	Не менее 15 наружных диаметров кабеля	Критически важно для сохранения целостности изоляции
Сопротивление жилы постоянному току при +20 °C	Не более 0.0471 Ом/км	Для медной жилы
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты	30 кВ (50 Гц), 10 мин.	Для новых кабелей после прокладки
Допустимый длительный ток нагрузки (Iдл.доп.)	~550-650 А	Зависит от способа прокладки (в воздухе, в земле, количества кабелей в пучке)

Таблица 2. Токовые нагрузки для кабеля ПвВнг(А)-20 кВ 1х400 (ориентировочные данные)

Условия прокладки	Длительно допустимый ток, А (около)	Поправочные коэффициенты
Проложен в воздухе (на открытом воздухе, в кабельном помещении)	620	Базовые условия: температура воздуха +25°C
Проложен в земле (в траншее, один кабель, теплопроводность грунта 1.0 К·м/Вт)	650	Зависит от удельного теплового сопротивления грунта и глубины заложения
Проложен в земле (три кабеля в одной траншее, с расстоянием между ними 7 см)	520	Применяется коэффициент снижения токовой нагрузки (Kгрупп)
При температуре окружающей среды +40°C (в воздухе)	~540	Умножение на температурный поправочный коэффициент Kt ≈ 0.87

Область применения и способы прокладки

Кабель ПвВнг(А)-20 кВ 400 мм² применяется для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ частоты 50 Гц.

• Распределительные сети 6-10/20 кВ: Основное применение – вводы на подстанции, магистральные линии от ЦПП до РП, питание мощных потребителей (насосные, вентиляторные установки шахт, крупные промышленные предприятия).
• Прокладка в кабельных сооружениях: Кабельные эстакады, галереи, тоннели, коллекторы. Исполнение «нг(А)» позволяет прокладывать его в пучках (категория А) без риска распространения пожара.
• Прокладка в помещениях: В том числе в производственных цехах, электрощитовых, где требуется повышенная пожарная безопасность.
• Прокладка в земле (траншеях): Допускается, но требует защиты от механических повреждений (брони) в случае наличия таких рисков. Стандартный ПвВнг(А) не имеет брони, поэтому для прокладки в земле часто выбирают модификации с броней (ПвБбШвнг(А)).

Запрещена прокладка кабеля по неподвижным воздушным линиям (требуются специальные марки с несущим тросом).

Требования пожарной безопасности: расшифровка индекса «нг(А)»

Индекс «нг(А)» указывает на то, что кабель соответствует высшей категории по нераспространению горения при групповой прокладке по ГОСТ 53315-2009 (ныне – ГОСТ IEC 60332-3-22).

• Категория А: Испытание проводится на пучке кабелей общей мощностью 7 кВт на 1 метр длины (например, конфигурация из 21 кабеля). Кабель категории А не распространяет горение при таком испытании, что позволяет прокладывать его в больших пучках без ограничения по высоте (этажности) в кабельных сооружениях.
• Отсутствие галогенов: Важно отметить, что оболочка кабеля ПвВнг(А) содержит галогены (хлор из ПВХ). При горении это будет сопровождаться выделением коррозионно-активных и токсичных газов, а также плотного дыма. Для объектов с повышенными требованиями к безопасности людей (метро, аэропорты, больницы) следует рассматривать кабели с индексом «нг(А)-HF» (безгалогенные, с низким дымовыделением).

Монтаж, соединение и оконцевание

Монтаж кабеля 20 кВ требует высокой квалификации персонала. Ключевые этапы:

• Раскатка: Производится с помощью кабельных роликов, не допуская механических повреждений, перекручивания. Радиус изгиба должен строго соблюдаться.
• Подготовка концов: Послойное снятие оболочки, экранов и изоляции с использованием специального кабельного инструмента.
• Установка соединительных муфт: Для соединения двух отрезков кабеля применяются соединительные муфты (ССИ) 20 кВ. Процесс включает фазировку, пошаговый монтаж изоляционных и экранирующих компонентов (чаще всего термоусаживаемых), восстановление электрической целостности экранов и заземление.
• Установка концевых муфт (заделок): Для подключения к шинам РУ или силовому оборудованию используются концевые муфты (наружной или внутренней установки). Они обеспечивают плавный контроль электрического поля и герметичный вывод жилы.
• Заземление: Медные экраны кабеля на обоих концах должны быть надежно заземлены для безопасности и правильной работы релейной защиты. Заземление выполняется с помощью медных проводников и зажимов.

Контроль и испытания после прокладки

Перед вводом в эксплуатацию кабельная линия 20 кВ подвергается обязательным приемо-сдаточным испытаниям в соответствии с ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок, Глава 1.8):

• Измерение сопротивления изоляции: Мегаомметром на напряжение 2500 В. Сопротивление изоляции силовых кабелей на напряжение 20 кВ должно быть не менее 100 МОм.
• Испытание повышенным напряжением выпрямленного тока: Основной вид испытаний. Для кабеля 20 кВ испытательное напряжение составляет 80 кВ (4U₀). Продолжительность приложения – 10 минут. Кабель считается выдержавшим испытание, если не произошло пробоя, не было поверхностных перекрытий, а ток утечки оставался стабильным.
• Проверка целостности и фазировки жил: Убедиться, что жилы не имеют обрывов и соответствуют расцветке фаз.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие кабеля ПвВнг(А) от АПвВнг(А)?

Буква «А» в начале маркировки (АПвВнг(А)) означает, что токопроводящая жила выполнена из алюминия. В маркировке ПвВнг(А) буква «А» не указана, что по умолчанию означает медную жилу. Таким образом, ПвВнг(А) – кабель с медной жилой, а АПвВнг(А) – с алюминиевой. Медный кабель имеет меньшее электрическое сопротивление, большую стойкость к механическим воздействиям и коррозии, но существенно дороже.

Можно ли прокладывать кабель ПвВнг(А)-20 кВ 400 мм² в земле без защиты?

Прокладка в земле (траншее) допустима, но не рекомендуется без дополнительной защиты, так как стандартная ПВХ-оболочка не рассчитана на значительные механические воздействия (например, от камней при подвижках грунта или при раскопках). Для прямого заглубления в грунт, особенно при наличии риска повреждений, следует применять бронированные модификации: ПвБбШвнг(А) (с броней из стальных лент) или ПвПнг(А) (с броней из плоской проволоки).

Какой срок службы у данного кабеля?

Номинальный срок службы кабеля ПвВнг(А)-20 кВ, при соблюдении условий эксплуатации (токовые нагрузки, температура, отсутствие механических повреждений), составляет не менее 30 лет. Срок службы изоляции из сшитого полиэтилена может достигать 40-50 лет.

Как правильно выбрать сечение 400 мм²? На что оно влияет?

Сечение 400 мм² выбирается на основе расчета ожидаемой длительной токовой нагрузки с учетом условий прокладки и поправочных коэффициентов, а также проверки по условиям короткого замыкания (термическая стойкость). Оно напрямую определяет:

• Допустимый длительный ток (I_дл.доп.).
• Потери напряжения в линии.
• Стоимость кабельной линии (с увеличением сечения стоимость растет).

Сечение 400 мм² является крупным и применяется для питания мощных узловых потребителей или в качестве магистральных линий.

Что означает индекс (А) в скобках в маркировке ПвВнг(А)?

Индекс (А) указывает на категорию по нераспространению горения при групповой прокладке по национальному стандарту. Категория А – высшая, означающая, что кабель не распространяет горение при испытании в пучке с самой высокой тепловой мощностью (7 кВт/м). Это позволяет прокладывать его в любых количествах без ограничений по высоте этажа/сооружения, в отличие от кабелей с индексами В, С или D, для которых существуют ограничения.

Требуется ли для монтажа муфт на этот кабель специальное оборудование?

Да, монтаж соединительных и концевых муфт на кабели 20 кВ требует профессионального оборудования и инструментов: набор для ступенчатой разделки изоляции (ножовочные и торцевые ножи), строительный фен для термоусадки (с точным контролем температуры), динамометрический ключ для затяжки болтовых соединений, мегаомметр и установка для испытания высоким напряжением. Работы должны выполнять обученные и аттестованные бригады.

Какой аналог существует у данного кабеля за рубежом?

Ближайшими международными аналогами являются кабели по стандарту МЭК (IEC): например, кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE), медной жилой, медным экраном и ПВХ-оболочкой низкой горючести. Маркировка может выглядеть как N2XH или N2XCH. Конструктивные отличия могут быть в толщинах изоляции и материалах экранов, но функциональное назначение идентично.