Кабель ПвВнг(А)-LS 3-х жильный 20 кВ

Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена ПвВнг(А)-LS 3-х жильный на напряжение 20 кВ: полный технический анализ

Кабель силовой марки ПвВнг(А)-LS 3-х жильный на напряжение 20 кВ представляет собой современную кабельную продукцию, предназначенную для стационарной прокладки в электрических сетях среднего напряжения. Его конструкция и материалы подобраны для обеспечения высокой надежности, безопасности и долговечности в условиях интенсивной эксплуатации. Расшифровка маркировки является ключом к пониманию его свойств: Пв – изоляция из сшитого полиэтилена (полиэтилен вулканизированный), В – оболочка из поливинилхлорида (ПВХ), нг(А) – не распространяющий горение по категории А (наивысшая стойкость к распространению пламени при групповой прокладке), LS – Low Smoke (пониженное дымо- и газовыделение), 3-х жильный – три токопроводящие жилы, 20 кВ – номинальное напряжение между фазами (класс напряжения 20 кВ).

Конструкция кабеля ПвВнг(А)-LS 20 кВ

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

• Токопроводящая жила: Изготавливается из медной проволоки (как правило, круглой), может быть однопроволочной (секторной или круглой) для малых сечений или многопроволочной (секторной) для сечений от 50-70 мм². Медь обеспечивает высокую электропроводность, механическую прочность и стойкость к изгибам.
• Экран по жиле (полупроводящий экран): Наносится поверх изолированной жилы в виде слоя из сшитого полиэтилена, модифицированного сажей. Выравнивает электрическое поле вокруг жилы, предотвращая локальные перенапряжения и ионизацию, что критически важно для кабелей среднего напряжения.
• Изоляция: Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал, подвергнутый процессу поперечной сшивки молекул, обладает выдающимися диэлектрическими и термомеханическими свойствами. Он сохраняет стабильность при длительных температурах до 90°C и кратковременных перегрузках до 130°C, не плавится, а лишь обугливается при критическом нагреве.
• Экран по изоляции (полупроводящий слой): Аналогичный слой, нанесенный поверх изоляции. Вместе с экраном по жиле формирует цилиндрический конденсатор с равномерным радиальным электрическим полем.
• Поясная изоляция: Слой из электропроводящего материала (чаще всего, медная или алюминиевая фольга в сочетании с полимерной пленкой или полупроводящая лента), который поверхностно охватывает все три изолированные жилы. Служит для выравнивания потенциала и является основой для медного экрана.
• Медный экран (заземляющий): Выполняется в виде оплетки из медных проволок или в виде продольно наложенной медной ленты. Его основное назначение – защита от электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля, а также выполнение функции заземления и пути для тока короткого замыкания. Сечение экрана нормируется стандартами.
• Разделительный слой (поясная обмотка): Накладывается поверх экрана для его защиты от повреждения броней и предотвращения контакта с алюминием.
• Броня: Выполняется из двух стальных оцинкованных лент, наложенных с зазором. Обеспечивает механическую защиту от сдавливания, растяжения, грызунов и других внешних воздействий.
• Наружная оболочка: Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности (ПВХнг-LS). Эта оболочка обеспечивает защиту от влаги, агрессивных сред, механических повреждений и, что наиболее важно, соответствует требованиям нераспространения горения (нг(А)) и пониженного дымо- и газовыделения (LS).

Основные технические и эксплуатационные характеристики

Кабель ПвВнг(А)-LS 20 кВ проектируется и изготавливается в соответствии с серией стандартов ГОСТ Р 53769-2010 (или ТУ 16.К71-310-2001) и международными аналогами (МЭК 60502-2).

Электрические параметры

• Номинальное напряжение (U₀/U): 20/35 кВ, где U₀ = 20 кВ – напряжение между жилой и землей/экраном, U = 35 кВ – напряжение между жилами.
• Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 45 кВ (2.5U₀) в течение 10 минут после монтажа.
• Максимальная допустимая рабочая температура жилы: +90°C.
• Допустимая температура при перегрузке: +130°C (не более 100 часов в год, суммарно).
• Температура при коротком замыкании: +250°C (максимальная продолжительность до 5 секунд).
• Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева: -15°C.
• Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля для одножильных и 12 для многожильных секторных кабелей.

Пожарная безопасность (соответствие ГОСТ Р 53315-2009)

Индексы «нг(А)-LS» определяют комплекс свойств по пожарной безопасности:

• Нераспространение горения при групповой прокладке (категория А): Кабель не распространяет горение при испытании в пучке (категория А – наиболее жесткие условия с наибольшим объемом горючего материала на метр).
• Пониженное дымо- и газовыделение (LS): При горении и тлении выделение дыма и коррозионно-активных газообразных продуктов (галогенов) минимально. Это критически важно для прокладки в метро, тоннелях, многоэтажных зданиях, торговых центрах – местах массового пребывания людей, где задымление представляет не меньшую опасность, чем огонь.
• Кислородный индекс: Оболочка из ПВХнг-LS, как правило, имеет кислородный индекс не менее 30%.

Таблица 1. Примерные данные по длительно допустимому току нагрузки для кабеля ПвВнг(А)-LS 3х… 20 кВ (прокладка в земле, температура грунта +15°С, глубина прокладки 0.7 м, тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт)

Сечение жилы, мм²	Наружный диаметр, мм (примерно)	Масса 1 км, кг (примерно)	Допустимый длительный ток, А
3х50	55-60	4500-5000	190-210
3х70	60-65	5500-6000	235-255
3х95	65-70	6500-7000	285-305
3х120	70-75	7500-8000	330-350
3х150	75-80	9000-9500	375-395
3х185	80-85	10500-11000	425-445
3х240	85-90	12500-13000	490-510

Примечание: Точные значения необходимо брать из технического каталога производителя или рассчитывать согласно ГОСТ Р 52796-2007 (МЭК 60287) с учетом конкретных условий прокладки.

Области применения

Кабель данной марки предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение частотой 50 Гц до 35 кВ (междуфазное). Основные сферы применения:

• Магистральные линии в городских и промышленных кабельных сетях среднего напряжения (6-20 кВ).
• Питание мощных потребителей: трансформаторные подстанции, крупные производственные цеха, насосные и компрессорные станции.
• Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах, галереях) с требованием групповой прокладки.
• Прокладка в зданиях и помещениях с массовым пребыванием людей, где предъявляются повышенные требования к пожарной безопасности (вокзалы, аэропорты, бизнес-центры, больницы).
• Прокладка в земле (траншеях) при наличии брони, обеспечивающей защиту от механических повреждений.

Кабель не предназначен для прокладки в блоках, трубах, заполненных маслом, а также для участков с значительными растягивающими нагрузками (подвесная прокладка через водные преграды).

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж кабеля 20 кВ требует высокой квалификации персонала и соблюдения строгих правил.

• Работа с концами кабеля: Необходима тщательная разделка концов с использованием специальных шаблонов для снятия изоляции и экрана. Обязательна установка концевых кабельных муфт (КНС) или подключение к оборудованию через термоусаживаемые или холодноусаживаемые комплекты, обеспечивающие герметизацию и восстановление электрического поля.
• Заземление: Медный экран и броня должны быть надежно заземлены с двух сторон кабельной линии для обеспечения безопасности и нормального режима работы. В схемах с односторонним заземлением экрана необходимо применение продольных ограничителей напряжения (ОВН).
• Укладка в траншею: При прокладке в земле требуется песчаная подушка (около 10 см), защита кирпичом или сигнальной лентой от повреждений при раскопках. Глубина прокладки – не менее 0.7 м до верха кабеля.
• Групповая прокладка: Допускается прокладка в пучках, лотках, коробах благодаря индексу «нг(А)». Однако необходимо учитывать коэффициенты снижения токовой нагрузки при групповой прокладке, указанные в ПУЭ 7-го издания.
• Испытания после монтажа: Обязательным этапом является проведение высоковольтных испытаний выпрямленным напряжением (постоянным током) величиной 6U₀ (120 кВ) в течение 10-15 минут для проверки целостности изоляции после монтажных работ.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества кабеля ПвВнг(А)-LS 20 кВ:

• Высокие диэлектрические и температурные свойства изоляции XLPE: По сравнению с бумажно-масляной изоляцией (АСБл) кабель легче, не требует сложных систем подпитки маслом, допускает прокладку на вертикальных участках с большим перепадом уровней.
• Пожарная безопасность: Сочетание нераспространения горения и низкого дымовыделения делает кабель предпочтительным для объектов с высокими требованиями пожарной безопасности.
• Механическая прочность: Наличие брони позволяет прокладывать кабель в земле без дополнительных защитных труб.
• Коррозионная стойкость: Оболочка из ПВХ и оцинкованная броня обеспечивают стойкость к воздействию агрессивных сред (почв, атмосферы).

Недостатки и ограничения:

• Чувствительность к точечным повреждениям изоляции: В отличие от бумажно-масляной изоляции, локальный дефект в XLPE может привести к развитию «древесного» разряда и постепенному выходу кабеля из строя.
• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями в ПВХ изоляции на среднее напряжение (хотя последние уступают по характеристикам).
• Большой вес и радиус изгиба по сравнению с кабелями без брони и меньшего сечения.
• Сложность монтажа концевых заделок, требующая специального инструмента и навыков.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями ПвВнг(А)-LS и АПвВнг(А)-LS?

Первая буква «А» в маркировке АПвВнг(А)-LS обозначает материал токопроводящей жилы – алюминий. Таким образом, ПвВнг(А)-LS имеет медные жилы, а АПвВнг(А)-LS – алюминиевые. Медный кабель имеет меньшее электрическое сопротивление, большую допустимую токовую нагрузку (при одинаковом сечении), лучшую стойкость к механическим изгибам и коррозии, но существенно дороже и тяжелее алюминиевого аналога. Выбор зависит от экономического расчета и условий проекта.

Можно ли прокладывать данный кабель в одном лотке с кабелями низкого напряжения 0.4 кВ?

Прямых запретов в ПУЭ на совместную прокладку кабелей до и выше 1 кВ нет при условии выполнения требований пожарной безопасности. Однако рекомендуется раздельная прокладка. При необходимости совместной прокладки должны быть выполнены следующие условия: кабели выше 1 кВ должны быть бронированными или небронированными, но в общей трубе; кабели на напряжение до 1 кВ должны быть защищены от повреждения броней или коробами; все кабели в пучке должны иметь оболочку с индексом «нг». На практике такое соседство допускается, но требует дополнительных расчетов по токовой нагрузке с учетом взаимного нагрева и мер по защите низковольтных цепей от наведенных помех.

Как правильно выбрать сечение жил кабеля на 20 кВ?

Выбор сечения производится по двум основным критериям:
1. По длительно допустимому току нагрузки (нагреву). Расчетный максимальный ток линии должен быть меньше или равен допустимому току для данного сечения с учетом всех поправочных коэффициентов (на температуру окружающей среды, групповую прокладку, глубину заложения в землю).
2. По потере напряжения. Потеря напряжения в линии не должна превышать значений, установленных нормативными документами (как правило, 5-6% от номинального).
3. По току короткого замыкания (проверка термической стойкости). Сечение должно быть достаточным, чтобы выдержать нагрев при протекании тока КЗ без повреждения изоляции.
4. По экономической плотности тока. Для линий с большим числом часов использования максимума нагрузки выполняется расчет на минимум приведенных затрат.
Окончательный выбор сечения, особенно для ответственных объектов, должен производиться проектными организациями с помощью специализированного программного обеспечения.

Что означает буква «в» в маркировке изоляции жилы «Пв»? Почему не просто «П» (полиэтилен)?

Буква «в» означает «вулканизированный», то есть сшитый. Обычный термопластичный полиэтилен (П) имеет ограниченную температурную стойкость (до +70°C) и склонен к размягчению. Процесс сшивки (вулканизации) создает трехмерную сетчатую структуру молекул, превращая материал в термореактивный (XLPE). Это резко повышает его стойкость к температуре (до +90°C длительно), механическую прочность и стойкость к растрескиванию под напряжением. Таким образом, «Пв» указывает на качественно более совершенный материал изоляции.

Требуется ли для кабеля ПвВнг(А)-LS 20 кВ дополнительная защита при прокладке в земле (трубы, короба)?

Наличие брони из стальных оцинкованных лент (индекс «Б» в полной маркировке, подразумеваемый в конструкции) делает кабель пригодным для прокладки в земле (траншеях) без дополнительных защитных труб. Это прямое назначение брони. Однако использование труб (обычно ПНД или асбестоцементных) или защитных плит может быть предусмотрено проектом в особых условиях: при высокой коррозионной активности грунтов, риске механических повреждений от сторонних раскопок, при прокладке под дорогами с интенсивным движением. В большинстве стандартных случаев достаточно укладки на песчаную подушку с защитой сверху кирпичом или сигнальной лентой.