Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвП 15 кВ: конструкция, характеристики, применение

Кабель АПвП 15 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевыми токопроводящими жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена, в алюминиевой экранированной оболочке. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 15 кВ частотой 50 Гц. Его основная сфера применения – магистральные и распределительные сети среднего класса напряжения, включая кабельные линии в земле (траншеях), кабельных сооружениях (коллекторах, туннелях, эстакадах), а также в помещениях и на открытом воздухе при условии защиты от прямого солнечного излучения и механических повреждений.

Расшифровка маркировки АПвП

Маркировка кабеля производится по ГОСТ 16442-80 и более новым стандартам, она четко описывает его конструкцию:

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• П – изоляция жил из сшитого полиэтилена (Пв по современной классификации).
• в – оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.
• П – наружная защитная оболочка (покров) в виде плоской проволочной брони из стальных оцинкованных проволок.
• 15 кВ – номинальное напряжение 15 кВ (фазное 8,7/15 кВ, линейное 15 кВ).

Таким образом, полное обозначение описывает кабель с алюминиевыми жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена, в ПВХ оболочке, с проволочной броней. В современной классификации по ТУ 16-705.499-2010 и другим, аналогом может выступать кабель марки АПвПг (с гидроизоляцией) или АПвПу, где «у» означает усиленную конструкцию.

Конструктивные элементы кабеля АПвП 15 кВ

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марки АВЕ, АВ97 и др.) по ГОСТ 22483. Жилы могут быть однопроволочными (секторной или круглой формы) для сечений до 240 мм² включительно и многопроволочными (круглые) для больших сечений. Класс гибкости – 1 или 2. Сечения жил стандартизированы: от 50 до 800 мм² и более, в зависимости от требований к пропускной способности и токам короткого замыкания.

2. Экранирование жилы

Каждая токопроводящая жила в кабелях на напряжение 6 кВ и выше экранируется в обязательном порядке. Экранирование включает два слоя:

• Экран по изоляции жилы (полупроводящей слой): Наносится непосредственно на изоляцию жилы в виде экструдированной полупроводящей термопластичной или сшитой композиции. Его функция – выравнивание электрического поля и предотвращение возникновения частичных разрядов на границе диэлектрика и проводника.
• Экран по жиле (медные проволоки или ленты): Поверх полупроводящего слоя накладывается экран в виде медных проволок, спирально наложенной медной ленты или их комбинации. Он служит для замыкания capacitive токов и обеспечения симметрии электрического поля, а также для отвода токов при коротком замыкании на землю.

3. Изоляция

Изоляция жил выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивки (вулканизации) молекул полиэтилена под воздействием высокой температуры и давления придает материалу повышенные термо- и механические свойства по сравнению с термопластичным полиэтиленом. Рабочая температура жилы достигает +90°C, а в режиме перегрузки или короткого замыкания – до +250°C. Толщина изоляции нормируется стандартами и для напряжения 8,7/15 кВ составляет, как правило, 4,5-5,5 мм.

4. Поясная изоляция и заполнение

Поверх скрученных изолированных и экранированных жил может накладываться поясная изоляция из полупроводящего материала или специальной ленты. Межфазное пространство заполняется эластичным материалом (например, резиновой смесью) для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.

5. Общий экран (металлический экран)

Поверх поясной изоляции накладывается общий экран кабеля. В кабелях типа АПвП он выполняется в виде герметичной алюминиевой оболочки (гофрированной для гибкости) или алюминиевой ленты, наложенной продольно и герметизированной. Функции:

• Защита от проникновения влаги и газов в изоляцию.
• Замыкание capacitive токов на землю.
• Защита от электромагнитных помех.
• Нулевой провод в четырехжильных кабелях.
• Проводник для токов короткого замыкания.

6. Защитный покров (броня)

Поверх алюминиевой оболочки накладывается броня из стальных оцинкованных проволок (обозначение «П» в маркировке). Эта броня обеспечивает защиту от механических повреждений (растягивающих усилий, ударов, грызунов). Под броней и поверх нее накладываются защитные подушки из битума, крепированной бумаги или ПВХ-лент для предотвращения коррозии и повреждения оболочки.

7. Наружная оболочка

Внешний слой – оболочка из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Она обеспечивает защиту от влаги, агрессивных сред (химических, биологических) и служит дополнительной изоляцией. Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические характеристики и параметры

Электрические характеристики

Параметр	Значение / Условие
Номинальное напряжение U0/U (Um)	8,7/15 кВ (17,5 кВ)
Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц, 10 мин.	30 кВ
Испытательное постоянное напряжение (для приемо-сдаточных испытаний)	36 кВ
Максимальная допустимая рабочая температура жилы	+90°C
Допустимая температура жилы в режиме перегрузки	+130°C
Допустимая температура жилы при коротком замыкании	+250°C (не более 5 сек)
Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева	-15°C
Температурный диапазон эксплуатации	от -50°C до +50°C

Механические и эксплуатационные характеристики

• Стойкость к короткому замыканию: Алюминиевая оболочка и броня из стальных проволок способны выдерживать высокие токи КЗ. Расчет ведется по формулам с учетом сечения жил и длительности КЗ.
• Радиус изгиба: Минимально допустимый радиус изгиба при монтаже составляет не менее 15-20 наружных диаметров кабеля для одножильных кабелей и 12-15 для трехжильных в общей оболочке.
• Допустимое растягивающее усилие: Определяется прочностью брони и алюминиевой оболочки. Монтаж с натяжением должен производиться с использованием специальных захватов за броню.
• Стойкость к влаге: Благодаря герметичной алюминиевой оболочке кабель может прокладываться в земле с высокой влажностью и даже в условиях периодического подтопления (при целостности внешней ПВХ оболочки).

Области применения и особенности прокладки

Кабель АПвП 15 кВ применяется для создания кабельных линий в сетях среднего напряжения. Основные направления:

• Прокладка в земле (траншеях) с защитой от механических повреждений (кирпич, сигнальная лента). Броня обеспечивает защиту от случайных повреждений при раскопках.
• Прокладка в кабельных каналах, коллекторах, туннелях, по эстакадам и галереям.
• Прокладка внутри помещений распределительных устройств и подстанций.
• Вводы в трансформаторы, реакторы, распределительные устройства.

Важно: При прокладке в земле необходимо учитывать коррозионную активность грунта и наличие блуждающих токов. Для защиты алюминиевой оболочки и стальной брони от электрохимической коррозии применяют катодную защиту. При прокладке в агрессивных средах (солончаки, шахты) требуется дополнительная защита.

При прокладке в воздухе (по стенам зданий, эстакадам) необходимо учитывать воздействие ультрафиолета на ПВХ оболочку. Рекомендуется применение кабелей с УФ-стабилизированной оболочкой или защита кожухами/лотками.

Сравнение с аналогами и выбор кабеля

Кабель АПвП является одним из представителей обширного семейства кабелей среднего напряжения. Ключевые отличия от других марок:

Марка кабеля	Конструктивные отличия	Основная сфера применения
АПвП	Алюминиевая жила, изоляция XLPE, алюминиевый экран, броня из проволок, ПВХ оболочка.	Прокладка в земле с высокими механическими требованиями, в т.ч. с растягивающими нагрузками.
АПвВ	Броня из двух стальных оцинкованных лент (ленточная броня).	Прокладка в земле с защитой от механических повреждений, но без значительных растягивающих усилий.
АПвПу	Усиленная конструкция (толщина оболочки, брони).	Для прокладки в условиях повышенной механической опасности, в сейсмически активных зонах.
АПвПг	Наличие гидроизоляционного слоя (обычно из swellable материалов) под броней.	Для прокладки в грунтах с высокой влажностью, в условиях возможного длительного подтопления.
АВБбШв (на 6-10 кВ)	Бумажная пропитанная изоляция, свинцовая оболочка, броня, ПВХ шланг. Устаревшая, но еще применяемая технология.	В сетях, где исторически используется маслонаполненная или бумажная изоляция. Требует особых условий монтажа (ограничение по перепаду высот).

Критерии выбора: При выборе между АПвП и АПвВ основным фактором является характер механических воздействий. Проволочная броня (П) эффективнее противостоит растяжению, ленточная (В) – продавливанию. Для трасс с возможными смещениями грунта, в болотистой местности предпочтительнее АПвП.

Монтаж и соединение

Монтаж кабеля АПвП 15 кВ требует квалификации персонала и соблюдения правил ПУЭ, ПТЭЭП, СТО 56947007-29.180.10.800.

• Раскатка: Производится с помощью кабельных роликов, не допуская трения о землю, острые края. Используются лебедки с натяжными устройствами, если монтаж ведется с натяжением.
• Подготовка концов: Послойная разделка кабеля с использованием специального инструмента. Важно не повредить изоляцию и полупроводящие экраны. Оголенная изоляция жилы защищается от загрязнения и влаги.
• Установка концевых муфт (концезаделок): Для подключения к оборудованию РУ (разъединителям, трансформаторам) применяются полимерные или чугунные концевые муфты на 15 кВ. Они обеспечивают электрическую прочность, герметизацию и необходимую ползучеструйную характеристику.
• Установка соединительных муфт: Для соединения двух отрезков кабеля в линию применяются соединительные муфты. Процесс включает фазировку, соединение жил (с помощью обжима или сварки), восстановление экранов, изоляции и герметичной оболочки. Требует высокой квалификации монтажников.
• Заземление: Алюминиевая оболочка и броня кабеля с обоих концов должны быть надежно заземлены для безопасности и отвода токов КЗ. Система заземления должна соответствовать проекту.

Контроль состояния и диагностика

После монтажа и в процессе эксплуатации кабельная линия на основе АПвП подвергается контролю:

• Приемо-сдаточные испытания: Измерение сопротивления изоляции мегаомметром на 2,5-5 кВ, испытание постоянным напряжением 36 кВ в течение 10-15 минут.
• Эксплуатационная диагностика: Периодическое измерение сопротивления изоляции, тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ), локация частичных разрядов (ЧР). Современные методы, такие как рефлектометрия (локация повреждений), анализ спектра возвратного напряжения, позволяют оценить старение изоляции и выявить дефекты.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое преимущество кабеля АПвП перед старыми кабелями с бумажной изоляцией (АСБ, АВБбШв)?

Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE) имеет более высокую допустимую рабочую температуру (+90°C против +70°C для бумажной), меньший вес и радиус изгиба, не требует ограничений по перепаду высот при прокладке (отсутствие стекания пропиточного состава). Он также проще в монтаже и обслуживании, не требует сложных систем маслоподпитки.

Можно ли прокладывать кабель АПвП 15 кВ в воздухе (по фасадам, эстакадам)?

Да, можно. Однако необходимо учитывать воздействие ультрафиолетового излучения на внешнюю ПВХ оболочку. Рекомендуется использовать кабели с оболочкой, стойкой к УФ-излучению, или обеспечивать защиту в виде гофрированных труб, коробов, кожухов. Также важно обеспечить надежное крепление с учетом веса кабеля и ветровых нагрузок.

Как правильно выбрать сечение жилы кабеля АПвП 15 кВ?

Выбор сечения производится на основе расчета по следующим критериям: 1) Допустимый длительный ток нагрузки (с учетом способа прокладки, температуры грунта/воздуха, количества работающих кабелей в пучке). 2) Потери напряжения в линии. 3) Термическая стойкость к токам короткого замыкания (проверка по времени срабатывания защиты). 4) Экономическая плотность тока (для проектов с большими объемами). Расчеты выполняются в соответствии с ПУЭ гл. 1.3 и методическими указаниями.

Нужно ли заземлять алюминиевую оболочку кабеля с двух сторон? Что делать, если есть риск возникновения циркулирующих токов?

Согласно ПУЭ, металлические оболочки и броня силовых кабелей должны быть заземлены с обоих концов. Это необходимо для электробезопасности и обеспечения прохождения токов КЗ. Однако в протяженных линиях это может привести к появлению циркулирующих токов (из-за наведения ЭДС в замкнутом контуре «оболочка-земля»), вызывающих дополнительные потери и коррозию. В таких случаях применяют одноточечное заземление (с одной стороны), а с другой – установку продольных развязывающих трансформаторов (ОПТ) или защитных устройств, которые разрывают гальваническую связь для рабочих токов, но замыкают цепь при КЗ.

Что означает маркировка «8,7/15 кВ» и как она влияет на выбор кабеля для сети 10 кВ?

Маркировка U₀/U обозначает: U₀ – номинальное напряжение между жилой и землей (8,7 кВ), U – номинальное междуфазное напряжение (15 кВ). Для сети с номинальным напряжением 10 кВ (между фазами) используется кабель на напряжение 6/10 кВ (U₀=6 кВ). Использование кабеля 8,7/15 кВ в сети 10 кВ допустимо с точки зрения электрической прочности (запас), но экономически нецелесообразно из-за большей толщины изоляции, веса и стоимости. Кабель 8,7/15 кВ предназначен для сетей, где напряжение относительно земли может быть повышено до 8,7 кВ (например, в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью).

Каков срок службы кабеля АПвП 15 кВ и от чего он зависит?

Номинальный срок службы кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена составляет не менее 30 лет. Фактический срок зависит от условий эксплуатации: корректности монтажа (особенно муфт), перегрузок, воздействия агрессивных сред, механических повреждений, качества электроэнергии (перенапряжений). Регулярная диагностика позволяет прогнозировать остаточный ресурс.

Чем отличается кабель с индексом «г» (АПвПг) от обычного АПвП?

Индекс «г» означает наличие гидроизоляционного слоя. Обычно это ленты или компаунды на основе swellable (разбухающих) материалов, которые при контакте с водой увеличиваются в объеме, герметизируя возможные повреждения внешней оболочки и препятствуя продольному распространению влаги вдоль кабеля. Это критически важно для прокладки в грунтах с высоким уровнем грунтовых вод, в болотистой местности или в коллекторах с возможными протечками.