Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвВнг(А)-ХЛ 6 кВ: конструкция, характеристики и область применения

Кабель ПвВнг(А)-ХЛ 6 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для стационарной прокладки в электрических сетях на номинальное переменное напряжение 6000 В частотой 50 Гц. Его основное назначение – передача и распределение электрической энергии в стационарных установках. Расшифровка маркировки является ключом к пониманию его свойств: П – изоляция жил из сшитого полиэтилена (в международной классификации – XLPE), в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ), Внг(А) – исполнение по нераспространению горения категории А (пониженная пожарная опасность, не распространяющая горение при групповой прокладке), ХЛ – климатическое исполнение для умеренного и холодного климата (до -60°С при монтаже), 6 кВ – номинальное напряжение.

Конструктивные элементы кабеля ПвВнг(А)-ХЛ 6 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию, обеспечивая долговечность, надежность и безопасность.

• Токопроводящая жила. Изготавливается из медной проволоки (материал – ММ). Для сечений до 16 мм² включительно жила, как правило, однопроволочная (ож). Для сечений 25 мм² и выше – многопроволочная (мн). Жила имеет круглую форму, что является стандартом для кабелей данного класса напряжения.
• Экран по жиле (полупроводящий, внутренний). Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Его основная задача – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений на границе с изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – главной причины старения и пробоя изоляции.
• Изоляция. Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Это ключевой элемент, определяющий электрическую прочность кабеля. Процесс сшивания (образования поперечных молекулярных связей) придает материалу высокие температурные характеристики: длительно допустимая температура жилы +90°С, максимальная при коротком замыкании +250°С. Изоляция имеет строго нормированную толщину, зависящую от номинального напряжения (6 кВ).
• Экран по изоляции (полупроводящий, внешний). Наносится поверх изоляции. Совместно с внутренним экраном формирует цилиндрический конденсатор, внутри которого заключено электрическое поле жилы. Также выполняется из экструдированного полупроводящего слоя.
• Поясная изоляция. Выполняется в виде обмотки из электропроводящих бумаг или лент. Ее функция – обеспечение контакта между внешним экраном изоляции и медной лентой, а также механическая защита изоляционного слоя.
• Медный экран (заземляющий). Выполняется в виде медной ленты или оплетки из медных проволок. Его назначение – защита от внешних электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля, а также использование в качестве заземляющего проводника для отвода токов утечки и токов короткого замыкания на землю. Для кабелей на 6 кВ является обязательным элементом.
• Разделительный слой. Представляет собой обмотку из полиэтилентерефталатной (ПЭТ) или крепированной бумажной ленты. Защищает медный экран от контакта с ПВХ оболочкой и обеспечивает легкое разделение слоев при разделке кабеля.
• Оболочка. Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности (ПВХ-пластикат нг(А)). Оболочка обеспечивает механическую и химическую защиту внутренних элементов кабеля, а также определяет его поведение в условиях пожара: не распространяет горение при групповой прокладке (исполнение «нг(А)»).

Основные технические и эксплуатационные характеристики

Характеристики кабеля регламентируются техническими условиями, разработанными на основе ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ». Для напряжения 6 кВ применяются уточненные ТУ производителей, соответствующие международному стандарту МЭК 60502-2.

Электрические характеристики

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 6/6 (7,2) кВ. Где U₀ – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное напряжение, U_m – максимальное рабочее напряжение.
• Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 15 кВ в течение 10 минут после монтажа.
• Допустимая длительная температура нагрева жилы: +90°С.
• Максимальная температура жилы при коротком замыкании: +250°С (продолжительность не более 5 сек).
• Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева: -15°С. Для исполнения ХЛ – до -60°С, но монтаж рекомендуется проводить при температуре не ниже -15°С во избежание механических повреждений хладостойкой, но все же жесткой оболочки.
• Допустимый нагрев в режиме перегрузки: +130°С (не более 8 часов в сутки, суммарно не более 1000 часов за срок службы).

Таблица 1. Электрические сопротивления жил и допустимые токовые нагрузки (I_доп) для кабеля ПвВнг(А)-ХЛ 6 кВ при прокладке в земле (траншее)

Условия: температура земли +25°С, удельное тепловое сопротивление грунта 1.2 К·м/Вт, глубина прокладки 0.7 м, температура жилы +90°С.

Номинальное сечение жилы, мм²	Сопротивление жилы постоянному току при +20°С, Ом/км, не более	Допустимый длительный ток нагрузки, А (одножильный кабель)	Допустимый длительный ток нагрузки, А (трехжильный кабель)
10	1.83	105	80
16	1.15	140	105
25	0.727	185	135
35	0.524	225	165
50	0.387	270	200
70	0.268	325	245
95	0.193	385	295
120	0.153	445	340
150	0.124	505	390
185	0.0991	570	440

Примечание: Токовые нагрузки являются справочными. Фактический выбор сечения должен производиться по ПУЭ (Глава 1.3) с учетом всех поправочных коэффициентов: на температуру окружающей среды, групповую прокладку, теплопроводность грунта и т.д.

Пожаробезопасные характеристики (исполнение «нг(А)»)

• Не распространяет горение при групповой прокладке по категории А (ГОСТ Р МЭК 60332-3-22).
• Пониженное дымо- и газовыделение (исполнение «нг(А)-LS»). Для базового ПвВнг(А) данный параметр не нормируется, но современные ПВХ-компаунды часто имеют LS-свойства.
• Кислотность газов, выделяющихся при горении: pH ≥ 4,3; проводимость водного раствора ≤ 100 мкСм/мм (по ГОСТ 12176).

Область применения и способы прокладки

Кабель ПвВнг(А)-ХЛ 6 кВ предназначен для эксплуатации в сетях электроснабжения промышленных предприятий, жилых и общественных зданий, объектов инфраструктуры. Благодаря климатическому исполнению ХЛ он может применяться в районах с холодным климатом.

• Прокладка в кабельных сооружениях: туннелях, коллекторах, каналах, этажах, шахтах. Исполнение «нг(А)» обязательно при групповой прокладке.
• Прокладка в производственных помещениях: по стенам, конструкциям, в лотках и коробах.
• Прокладка в земле (траншее): допускается, но при условии защиты от механических повреждений (например, бронированными лентами или плитами). Стандартный ПвВнг(А) не имеет брони, поэтому для прямой прокладки в земле без дополнительной защиты не рекомендуется. Для этих целей используют бронированные модификации, например, ПвБбШвнг(А).
• Использование на открытом воздухе: возможно, но с учетом стойкости ПВХ оболочки к ультрафиолетовому излучению. Для длительной прокладки на солнце рекомендуется использование кабелей с защитным шлангом из светостабилизированного полиэтилена или прокладка в трубах.

Отличия от кабелей других марок и выбор аналогов

Понимание отличий позволяет корректно подбирать кабель под конкретные условия проекта.

• ПвВнг(А) vs АВВГ: Кабель АВВГ имеет изоляцию и оболочку из ПВХ пластиката. Его ключевое отличие – более низкая допустимая температура жилы (+70°С). Он дешевле, но для сетей 6 кВ практически не применяется, уступая место более термостойким и надежным кабелям с СПЭ изоляцией.
• ПвВнг(А) vs ПвПнг(А): Кабель ПвПнг(А) имеет внешнюю оболочку из полиэтилена (второй символ «П»). Полиэтиленовая оболочка обладает лучшими влагозащитными свойствами и стойкостью к агрессивным средам, но горит. Поэтому кабель ПвПнг(А) не распространяет горение только при одиночной прокладке. Для групповой прокладки в помещениях предпочтительнее ПвВнг(А).

ПвВнг(А) vs ПвБбШвнг(А): Последний имеет броню из двух стальных оцинкованных лент («Бб») и защитный шланг из ПВХ («Шв»). Это аналог для прокладки в земле (траншее) без дополнительных защитных конструкций, а также в местах с риском механических повреждений.

• ПвВнг(А)-LS / -HF / -FR: Это модификации с улучшенными пожарными характеристиками: Low Smoke (пониженное дымовыделение), Halogen Free (безгалогенный, с оболочкой из полиолефинов), Fire Resistant (огнестойкий). Применяются на объектах с массовым пребыванием людей, метро, АЭС, где критичны безопасность и видимость при эвакуации.

Особенности монтажа и разделки

Монтаж кабеля на 6 кВ требует соблюдения строгих правил.

• Радиус изгиба: При прокладке минимально допустимый радиус изгиба составляет 15 наружных диаметров кабеля для многожильных кабелей в алюминиевой оболочке/броне и 10 диаметров – для кабелей в свинцовой оболочке/броне. Для ПвВнг(А) без брони рекомендуется не менее 10-12 диаметров.
• Разделка концов: Требует особой тщательности для сохранения целостности экранов. Медный экран (оплетка или лента) должен быть заземлен с обеих сторон кабеля. Технология разделки предполагает ступенчатый срез изоляции и экранов с последующим монтажом термоусаживаемых или навинчиваемых концевых муфт (КВМ).
• Заземление экранов: Экраны кабелей на 6 кВ подлежат обязательному двустороннему заземлению. Это необходимо для обеспечения безопасности персонала, отвода токов утечки и обеспечения нормальной работы релейной защиты. Схема заземления (прямое, через ограничитель перенапряжений) выбирается проектом.
• Испытания после монтажа: Обязательным этапом является проведение высоковольтных испытаний повышенным напряжением постоянного тока (рекомендуемое значение для кабелей 6 кВ – 24 кВ в течение 10 мин) или переменным напряжением 15 кВ частотой 50 Гц в течение 10 минут.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем принципиально отличается кабель на 6 кВ от кабеля на 1 кВ?

Ключевые отличия: наличие экрана по жиле и по изоляции, значительно большая толщина изоляции из сшитого полиэтилена, обязательное наличие медного экрана (заземляющего), более высокие требования к чистоте и однородности изоляционного материала для предотвращения частичных разрядов, обязательные высоковольтные испытания после монтажа.

Можно ли прокладывать кабель ПвВнг(А) 6 кВ в земле без защиты?

Нет, не рекомендуется. Кабель не имеет брони, поэтому подвержен риску механических повреждений при подвижках грунта, раскопках, давлении камней. Для прокладки в земле следует использовать бронированные модификации (ПвБбШвнг(А)) или прокладывать его в защитных трубах (ПНД, асбестоцементных) или лотках с последующей засыпкой.

Что означает индекс (А) в маркировке «нг(А)»?

Индекс (А) обозначает категорию по нераспространению горения согласно ГОСТ Р МЭК 60332-3. Категория А – наиболее строгая: кабель не распространяет горение при групповой прокладке (горение не распространяется на высоту более 2.5 м от нижнего источника пламени) в условиях испытания, когда суммарная мощность источников огня составляет 20,5 кВт на 1 м длины лотка. Существуют также категории B, C, D с менее жесткими требованиями.

Обязательно ли заземлять медный экран с двух сторон?

Да, для кабелей на напряжение 6 кВ и выше это обязательное требование ПУЭ (пункт 1.7.83, 2.3.89). Двустороннее заземление экрана обеспечивает безопасность, создает путь для токов короткого замыкания на землю и снижает электромагнитные помехи. В некоторых схемах, для уменьшения токов циркуляции в экране, может применяться одностороннее заземление через специальные устройства, но это требует специального проектного решения.

Как правильно выбрать сечение жилы кабеля ПвВнг(А) 6 кВ?

Выбор сечения производится в следующем порядке: 1) По длительно допустимому току нагрузки (I_доп) с учетом всех поправочных коэффициентов (ПУЭ, табл. 1.3.2-1.3.11). 2) По потере напряжения (для протяженных линий). 3) По термической стойкости к токам короткого замыкания (проверка). 4) По экономической плотности тока (для линий с большим числом часов использования максимума нагрузки). Итоговое сечение принимается по наибольшему значению, полученному в результате этих расчетов.

В чем преимущество сшитого полиэтилена (XLPE) перед ПВХ изоляцией для напряжения 6 кВ?

Сшитый полиэтилен обладает существенно более высокими электрическими и термическими характеристиками: более высокая диэлектрическая прочность, значительно меньшие диэлектрические потери (tg δ), стойкость к тепловому старению. Допустимая температура жилы +90°С против +70°С у ПВХ, что позволяет пропускать больший ток по тому же сечению или увеличить срок службы. СПЭ менее гигроскопичен и не содержит галогенов, в отличие от ПВХ.

Каков ориентировочный срок службы кабеля ПвВнг(А) 6 кВ?

Номинальный срок службы, заявленный производителями и нормируемый стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации зависит от условий прокладки, режима работы (температурных циклов, перегрузок), качества монтажа и соблюдения правил эксплуатации. При работе в номинальном режиме и отсутствии внешних повреждений кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена могут служить 40 лет и более.