Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвБбШпз на напряжение 3 кВ: конструкция, характеристики, применение

Кабель АПвБбШпз 3 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевыми жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), в броне из стальных оцинкованных лент, с защитным шлангом из полиэтилена и заполнением промежутков между жилами. Данный тип кабеля является современной и высоконадежной альтернативой бумажно-масляным кабелям на среднее напряжение, сочетая в себе преимущества передовой полимерной изоляции и механической защиты. Он предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 3000 В частотой 50 Гц.

Расшифровка маркировки АПвБбШпз

• А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
• П – материал изоляции: полиэтилен.
• в – индекс, указывающий на тип полиэтилена: вулканизированный (сшитый).
• Б – тип брони: броня из двух стальных оцинкованных лент.
• б – наличие подушки под броней (без подушки, но с поясной изоляцией).
• Шп – материал защитного шланга (оболочки) поверх брони: шланг защитный из полиэтилена.
• з – заполнение: заполнение промежутков между жилами негигроскопичным материалом (например, гидрофобным заполнителем или резиновой крошкой).
• 3 кВ – номинальное напряжение: 3000 вольт.

Конструкция кабеля АПвБбШпз 3 кВ

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

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или аналогичной) по ГОСТ 22483. Жилы могут быть однопроволочными (секторной или круглой формы) для сечений до 240 мм² включительно и многопроволочными (секторной или круглой формы) для сечений от 120 мм². Для кабеля на 3 кВ характерно выполнение как одножильным, так и многожильным (3 или 4 жилы, включая нулевую, если она есть).

2. Экран по жиле (полупроводящий экран)

Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его задача – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений на границе жила/изоляция, что предотвращает возникновение частичных разрядов – основной причины старения изоляции.

3. Изоляция

Основной изоляционный слой выполнен из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивания (вулканизации) молекул полиэтилена под действием пероксидов или силанов придает материалу уникальные свойства: высокую температурную стойкость (допустимая температура длительной работы +90°C, перегрузки +130°C, короткого замыкания +250°C), отличные диэлектрические и механические характеристики, стойкость к термоциклированию. Толщина изоляции нормируется стандартами (например, ГОСТ 31565-2012, ТУ 16.К71-310-2001) и для 3 кВ составляет, как правило, 2.5 мм.

4. Экран по изоляции (полупроводящий экран)

Поверх изоляции накладывается второй экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Он выполняет ту же функцию выравнивания поля, но уже на внешней поверхности изоляции. Вместе экран по жиле и экран по изоляции образуют коаксиальную систему, ограничивающую электрическое поле строго внутри слоя основной изоляции.

5. Поясная изоляция

В многожильных кабелях поверх скрученных экранированных жил накладывается поясная изоляция, обычно из ленты из сшитого полиэтилена или другого термостойкого материала. Она служит для фиксации конструкции и дополнительной изоляции.

6. Заполнитель

Промежутки между изолированными жилами заполняются негигроскопичным материалом (резиновой крошкой, полимерным составом). Индекс «з» в маркировке указывает на это. Заполнение придает кабелю круглую форму, повышает механическую стабильность и обеспечивает дополнительную защиту от проникновения влаги вдоль кабеля.

7. Броня

Выполнена из двух стальных оцинкованных лент, наложенных спирально с перекрытием. Основная функция – защита от механических повреждений (сдавливания, ударов, грызунов). Оцинковка обеспечивает коррозионную стойкость. Под броней, как правило, присутствует подушка (в данной маркировке «б» означает «без подушки», но на практике под поясной изоляцией/заполнителем часто понимается слой, выполняющий амортизирующую роль).

8. Защитный шланг (оболочка)

Внешняя оболочка из полиэтилена (индекс «Шп»). Полиэтилен низкого давления (ПНД) обладает высокой стойкостью к влаге, агрессивным химическим средам (кислотам, щелочам, солям), ультрафиолетовому излучению и обладает хорошими механическими свойствами. Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические характеристики

Таблица 1. Ключевые параметры кабеля АПвБбШпз 3 кВ

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение, U0/U (Um)	1,8/3 кВ (3,6 кВ)
Количество и сечение жил	1, 3, 4 жилы. Сечение: от 25 до 400 мм² (по стандартному ряду)
Температура эксплуатации	От -50°C до +50°C
Допустимая температура жилы при длительной работе	+90°C
Максимальная температура при перегрузке	+130°C (не более 8 ч в сутки, 1000 ч за срок службы)
Максимальная температура при КЗ	+250°C (не более 5 с)
Минимальный радиус изгиба при монтаже	15 наружных диаметров кабеля (для одножильных кабелей – 20 диаметров)
Строительная длина	Не менее 150-200 м (оговаривается с заказчиком)
Срок службы	Не менее 30 лет
Испытательное напряжение переменным током промышленной частоты	6,5 кВ в течение 10 мин.
Испытательное напряжение постоянным током (для приемо-сдаточных испытаний)	11 кВ в течение 5 мин.

Области применения

Кабель АПвБбШпз 3 кВ предназначен для прокладки в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, в кабельных каналах, туннелях, шахтах, коллекторах, по эстакадам, а также в помещениях и на открытом воздухе (при условии защиты от прямого солнечного излучения или использовании кабеля с устойчивым к УФ-излучению полиэтиленом). Благодаря броне и влагостойкой конструкции он не требует при прокладке в земле дополнительной защиты кирпичом или плитами, что снижает затраты на монтаж. Основные сферы применения:

• Распределительные сети 6(10)/0,4 кВ в качестве питающего кабеля от КТП к распределительным пунктам.
• Питание мощных электродвигателей (насосных станций, вентиляторов, компрессоров) на промышленных предприятиях.
• Электроснабжение объектов горнодобывающей промышленности (за исключением взрывоопасных зон).
• Кабельные линии в городской инфраструктуре, на территориях заводов, фабрик, портов.
• Резервированные линии электропередачи.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества:

• Высокая надежность изоляции: СПЭ не подвержен термическому старению в такой степени, как бумажно-масляная изоляция, не требует сложных систем подпитки маслом.
• Высокая допустимая температура: Рабочая температура +90°C позволяет пропускать большие токи нагрузки по сравнению с кабелями с ПВХ изоляцией (до +70°C).
• Механическая прочность: Броня из стальных лент надежно защищает от внешних повреждений.
• Влагостойкость: Полностью полимерная конструкция и заполнение исключают продольное распространение влаги.
• Простота монтажа и эксплуатации: Отсутствие ограничений по перепаду уровней, меньший вес и радиус изгиба по сравнению с маслонаполненными кабелями.
• Пожаростойкость: Кабель не распространяет горение при одиночной прокладке (соответствует категории ПРГП1).

Недостатки:

• Чувствительность к точечным механическим воздействиям: При повреждении внешней оболочки и брони возможно попадание влаги к экранам, что требует тщательного контроля при монтаже.
• Требовательность к качеству монтажа муфт: Необходима абсолютная чистота и соблюдение технологии при установке концевых и соединительных муфт.
• Относительно высокая стоимость: Цена выше, чем у кабелей с ПВХ изоляцией (АВБбШв), но ниже, чем у маслонаполненных.
• Необходимость заземления экранов: В сетях с изолированной нейтралью требуется применение специальных схем заземления экранов для ограничения перенапряжений.

Особенности монтажа и эксплуатации

Прокладка кабеля АПвБбШпз должна осуществляться с соблюдением ПУЭ 7-го издания, СНиП и инструкций завода-изготовителя. Важные аспекты:

• Радиус изгиба: Не менее 15 диаметров кабеля при температуре выше +5°C. При более низких температурах требуется предварительный подогрев или увеличение радиуса.
• Прокладка в земле: Глубина траншеи – не менее 0,7 м. Дно траншеи должно быть очищено от камней и засыпано песчаной подушкой (10 см). После укладки кабель засыпается мягким грунтом без камней и утрамбовывается. Обязательна укладка сигнальной ленты.
• Заземление: Броня и экраны жил должны быть надежно заземлены с двух сторон. В трехжильных кабелях экраны часто соединяются и заземляются совместно.
• Монтаж муфт: Для соединения и оконцевания используются специальные муфты для кабелей с СПЭ-изоляцией на соответствующее напряжение. Обязательна герметизация мест ввода.
• Допустимые усилия тяжения: Регламентируются стандартами. Обычно не более 50 Н/мм² сечения для алюминиевых жил. Использование рычажных лебедок с динамометром и специальных чулок обязательно.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между АПвБбШпз и АВБбШв на 3 кВ?

Основное отличие – материал изоляции. У АВБбШв изоляция жил из ПВХ (поливинилхлорида), что ограничивает его рабочую температуру +70°C, снижает стойкость к термоциклированию и диэлектрические потери. АПвБбШпз с изоляцией из сшитого полиэтилена имеет более высокие электрические и температурные характеристики (+90°C), что позволяет использовать его в более нагруженных сетях.

Можно ли прокладывать кабель АПвБбШпз в воде?

Конструкция кабеля является влагостойкой, но не предназначена для длительной работы под постоянным гидростатическим давлением в водоемах. Для прокладки в воде существуют специальные кабели с герметичной свинцовой или алюминиевой оболочкой (например, АПвПуг).

Как правильно выбрать сечение кабеля АПвБбШпз 3 кВ?

Выбор сечения производится по допустимому длительному току нагрузки с учетом способа прокладки (в земле, в воздухе), количества работающих кабелей, температуры грунта/воздуха, а также по условиям срабатывания защиты от КЗ (термическая стойкость) и по потере напряжения. Основные данные для расчета – таблицы ПУЭ (Глава 1.3) или более подробные таблицы производителей кабеля.

Нужно ли использовать концевые муфты при подключении к ячейке КРУ?

Да, обязательно. Концевая муфта (КНТп, ПСТк и др.) обеспечивает плавный контроль электрического поля на конце экрана, герметизирует торец кабеля, защищает от влаги и загрязнений, а также позволяет удобно и безопасно подключить кабель к шинам или аппаратуре.

Что означает индекс «з» и можно ли его игнорировать?

Индекс «з» указывает на наличие заполнения между жилами. Это важный конструктивный элемент, обеспечивающий дополнительную защиту от влаги и механическую стабильность. Игнорировать его при выборе нельзя. Кабель без заполнения (АПвБбШп) имеет другую конструкцию и, как правило, меньшую стойкость к распространению влаги.

Какой документ подтверждает качество кабеля?

Основным документом является сертификат соответствия требованиям Технического регламента Таможенного союза (ТР ТС 004/2011, ТР ТС 020/2011) или национальных стандартов. Также завод-изготовитель предоставляет паспорт качества (протокол испытаний), в котором указаны конкретные результаты электрических и механических испытаний данной партии кабеля.

Заключение

Кабель АПвБбШпз 3 кВ является современным, надежным и технологичным решением для создания распределительных сетей среднего напряжения. Его конструкция, сочетающая преимущества сшитого полиэтилена, броневой защиты и влагостойкого заполнения, делает его предпочтительным выбором для ответственных линий, работающих в сложных условиях. Правильный выбор сечения, соблюдение норм монтажа и эксплуатации, а также использование качественных комплектующих (муфт) гарантируют безотказную работу кабельной линии на протяжении всего заявленного срока службы, превышающего 30 лет.