Кабель АПвЭгаПу 1-х жильный: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель АПвЭгаПу 1-х жильный представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 6, 10, 20 или 35 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность в условиях интенсивных электрических и механических нагрузок, что делает его ключевым элементом современных кабельных линий электропередачи.
Расшифровка маркировки АПвЭгаПу
Маркировка кабеля построена по буквенно-цифровой системе, регламентированной ГОСТ и ТУ, где каждый символ несет информацию о материале и назначении элементов конструкции:
- А – токопроводящая жила из алюминия.
- П – провод (в общепринятой трактовке – силовой кабель).
- в – внутренняя изоляция из вулканизированного (сшитого) полиэтилена.
- Э – наличие экрана по изоляции из полупроводящего сшитого полиэтилена.
- га – наличие герметизации: герметизированный алюминиевой лентой, сварной шов вдоль кабеля.
- Пу – тип наружной оболочки: Полимерная оболочка усиленная (как правило, из полиэтилена или поливинилхлорида повышенной стойкости).
- 1-х жильный – одножильное исполнение.
- 1. Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия марки не ниже АЕ (по ГОСТ 22483). Жила может быть круглой или секторной (сегментной) формы. Секторная форма позволяет более эффективно заполнять объем в трехжильных кабелях, но в одножильном исполнении АПвЭгаПу чаще применяется круглая жила. Жила соответствует 1 или 2 классу по ГОСТ 22483 (однопроволочная или многопроволочная).
- 2. Внутренний полупроводящий экран. Наносится поверх жилы экструзионным способом. Выполнен из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его задача – выравнивать распределение электрического поля, сглаживая микронеровности поверхности жилы, и предотвращать возникновение частичных разрядов.
- 3. Изоляция. Основной изоляционный слой из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивания (вулканизации) молекул полиэтилена под воздействием высокого давления и температуры придает материалу повышенные термические и механические свойства по сравнению с термопластичным полиэтиленом. Рабочая температура жилы достигает +90°C, а в режиме перегрузки или короткого замыкания – до +250°C.
- 4. Внешний полупроводящий экран. Наносится поверх изоляции аналогично внутреннему. Имеет такое же назначение – создание идеально гладкой цилиндрической поверхности для равномерного распределения электрического поля.
- 5. Экранирующая оболочка (металлический экран). В кабеле марки АПвЭгаПу это алюминиевая герметизирующая лента. Лента накладывается продольно поверх внешнего полупроводящего экрана и герметизируется сварным швом. Функции: защита от внешних электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля вокруг жилы, использование в качестве проводника для токов короткого замыкания и заземления, а также полная продольная герметизация от проникновения влаги и газов.
- 6. Заполнитель и поясная изоляция. В одножильном кабеле может применяться поясная изоляция из ПВХ или полиэтиленовых лент поверх экрана для дополнительной защиты и придания округлой формы.
- Магистральные и распределительные линии в сетях 6-35 кВ.
- Питание мощных потребителей: трансформаторных подстанций, насосных станций, промышленных предприятий.
- Устройство вводов в здания и сооружения.
- Прокладка на трассах с сложными грунтовыми условиями (высокий уровень грунтовых вод).
- Температура окружающей среды при прокладке: не ниже -15°C (без предварительного подогрева).
- Рабочая температура жилы: от -50°C до +50°C (для окружающей среды), нагрев жилы до +90°C длительно, до +130°C в аварийном режиме (не более 8 ч в год, суммарно не более 1000 ч за срок службы), до +250°C при КЗ (не более 4 с).
- Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля для одножильных кабелей с секторными жилами и 10 диаметров для кабелей с круглыми жилами.
- Допустимое растягивающее усилие при прокладке определяется сечением жилы и не должно превышать значений, указанных в ТУ.
- Высокая надежность изоляции: СПЭ обладает высокой электрической прочностью, стойкостью к тепловому старению и трекингу.
- Полная герметичность: Алюминиевый экран-оболочка надежно защищает изоляцию от влаги и агрессивных сред на протяжении всего срока службы, что исключает необходимость в системах постоянного подпоя сухого газа.
- Высокая допустимая температура: Возможность длительной работы при +90°C и перегрузочная способность.
- Меньший вес и радиус изгиба по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией аналогичного напряжения.
- Простота монтажа и соединения: Не требует сложных технологий маслонаполнения или концевых разделок с системой удержания давления.
- Экологическая безопасность: Отсутствие масла исключает риск загрязнения почвы при повреждении.
- Чувствительность к механическим повреждениям оболочки и экрана при монтаже: Нарушение целостности алюминиевого экрана может привести к попаданию влаги под оболочку и к локальным концентрациям электрического поля.
- Необходимость тщательного заземления экрана: Оба конца экрана должны быть надежно заземлены для снятия напряжения и обеспечения безопасности. В длинных линиях требуется применение поперечных соединений или устройств для ограничения наведенного напряжения.
- Относительно высокая стоимость по сравнению с кабелями в ПВХ изоляции на средние напряжения.
- Требовательность к качеству монтажа муфт и концевых заделок: Необходима абсолютная чистота и точность при заделке для обеспечения равномерного распределения поля в зоне соединения.
- Заземление экранов: В кабельных линиях длиной до нескольких сотен метров экраны заземляются с обоих концов. Это обеспечивает нулевой потенциал экрана и безопасность. Однако при такой схеме в экране, являющемся замкнутым контуром вокруг токоведущей жилы, наводится ЭДС, приводящая к циркуляции значительных токов (до сотен ампер), вызывающих дополнительные потери и нагрев.
- Поперечные соединения (cross-bonding): В длинных линиях (обычно более 1 км) для снижения потерь применяется система поперечных соединений экранов. Трасса разбивается на три примерно равные секции. Экран каждой фазы в конце секции соединяется с экранами других фаз и изолируется от земли. Заземление выполняется только в точках раздела секций и на концах линии. Это позволяет скомпенсировать наведенное напряжение и резко снизить токи в экранах.
- Прокладка: Одножильные кабели рекомендуется укладывать в треугольник или «впритык» для минимизации индуктивного сопротивления. При прокладке в металлических лотках или трубах необходимо учитывать дополнительные потери от вихревых токов.
- По допустимому длительному току нагрузки (с учетом условий прокладки и температуры окружающей среды).
- По экономической плотности тока (для сетей с большим числом часов использования максимума нагрузки).
- По термической стойкости к токам короткого замыкания.
- По допустимой потере напряжения (для протяженных линий).
Таким образом, полная расшифровка указывает на одножильный алюминиевый кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, с экраном, герметизированный алюминиевой лентой и имеющий усиленную полимерную наружную оболочку.
Конструкция кабеля АПвЭгаПу
Конструкция кабеля является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее от центра к периферии:
7. Наружная оболочка. Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ) или полиэтилена (обозначение «Пу» часто подразумевает ПВХ усиленный). Оболочка обеспечивает защиту от механических повреждений, агрессивных сред (химических, атмосферных) и служит дополнительным барьером от влаги. Цвет оболочки, как правило, черный.
Основные технические характеристики и параметры
Кабель АПвЭгаПу производится на стандартные номинальные напряжения: 6, 10, 20 и 35 кВ. Основные параметры регламентируются Техническими Условиями, разработанными на основе ГОСТ 18410-73 и более современных стандартов.
Таблица 1. Допустимые длительные токовые нагрузки для кабеля АПвЭгаПу 10 кВ
Условия прокладки: в земле (траншее), температура почвы +25°C, глубина прокладки 0.7-1.0 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1.2 К·м/Вт.
| Сечение жилы, мм² | Допустимый длительный ток, А |
|---|---|
| 50 | 190 |
| 70 | 235 |
| 95 | 285 |
| 120 | 330 |
| 150 | 375 |
| 185 | 425 |
| 240 | 495 |
Таблица 2. Электрические характеристики изоляции при 20°C
| Параметр | Значение для кабеля 10 кВ | Нормативный документ |
|---|---|---|
| Удельное объемное сопротивление изоляции, Ом·см, не менее | 1·10¹⁵ | ГОСТ 1516.2 |
| Тангенс угла диэлектрических потерь (tg δ) при Uном | ≤ 0.008 | ГОСТ 1516.2 |
| Электрическая прочность изоляции при испытании переменным напряжением частотой 50 Гц, 10 мин. | 2U₀ + 1 кВ (напр., 12 кВ для 6/10 кВ) | ГОСТ 1516.1 |
Область применения и условия эксплуатации
Кабель АПвЭгаПу 1-х жильный предназначен для прокладки в земле (траншеях), кабельных каналах, туннелях, шахтах, коллекторах, а также в помещениях и на открытом воздухе при условии защиты от прямого солнечного излучения. Благодаря герметизирующему алюминиевому экрану, кабель может эксплуатироваться в грунтах с повышенной влажностью и даже быть проложен в водоемах (при условии дополнительной защиты от механических воздействий).
Основные сферы применения:
Условия эксплуатации:
Преимущества и недостатки кабеля АПвЭгаПу
Преимущества:
Недостатки и особенности:
Особенности монтажа и заземления одножильного кабеля
При монтаже одножильных кабелей на переменное напряжение 6-35 кВ критически важным является правильная организация заземления металлических экранов и учет индуцированных токов.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие АПвЭгаПу от кабеля АПвПу?
Ключевое отличие – наличие в конструкции АПвЭгаПу герметизирующей алюминиевой ленты (индекс «га»). В кабеле АПвПу экран выполнен в виде медных проволок или лент, но он не обеспечивает продольную герметизацию. Кабель АПвЭгаПу полностью защищен от проникновения влаги вдоль трассы, что повышает его надежность при прокладке в грунтах с высокой влажностью.
Можно ли прокладывать кабель АПвЭгаПу 1-х жильный в воздухе (по фасадам, эстакадам)?
Да, прокладка допустима. Однако необходимо обеспечить защиту кабеля от прямого солнечного ультрафиолетового излучения, так как полимерные материалы оболочки (ПВХ, полиэтилен) подвержены УФ-старению. Для этого применяются кабели с УФ-стабилизированной оболочкой или дополнительные защитные кожухи/лотки.
Как правильно выбрать сечение кабеля АПвЭгаПу на 10 кВ?
Выбор сечения производится по следующим критериям в совокупности:
Основным является расчет по допустимому току с последующей проверкой по остальным параметрам.
Каков срок службы кабеля АПвЭгаПу?
Номинальный срок службы, заявленный производителями при соблюдении условий эксплуатации, транспортировки и монтажа, составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс может быть больше и определяется старением изоляции под воздействием рабочих температур и электрического поля.
Как маркируются концы кабеля для фазировки?
Одножильные кабели для сетей 6-35 кВ обычно имеют оболочку черного цвета. Фазировка (маркировка фаз) осуществляется с помощью термоусаживаемых трубок или колпачков стандартных цветов: фаза A – желтый, фаза B – зеленый, фаза C – красный. Также допускается нанесение несмываемой краски или установка бирок на концевых заделках.
Что означает «усиленная оболочка (Пу)» на практике?
Оболочка, обозначенная как «усиленная», имеет увеличенную толщину по сравнению со стандартной. Это повышает механическую прочность кабеля на разрыв, стойкость к истиранию, давлению грунта и случайным ударам при монтаже. Конкретные значения толщины регламентируются ТУ на кабель.
Требуется ли для кабеля АПвЭгаПу система постоянного контроля изоляции?
Для кабельных линий с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 6-35 кВ система постоянного контроля изоляции (например, сигнализация повреждения СПИ) не является обязательной, в отличие от линий с бумажно-масляной изоляцией. Однако на ответственных объектах могут применяться системы распределенного контроля температуры (DTS) или частичных разрядов (PD Monitoring) для повышения надежности и перехода на обслуживание по фактическому состоянию.
Заключение
Кабель АПвЭгаПу 1-х жильный является современным, надежным и технологичным решением для строительства и реконструкции распределительных сетей среднего класса напряжения. Его конструкция, сочетающая преимущества изоляции из сшитого полиэтилена и абсолютную герметичность алюминиевого экрана, обеспечивает длительный срок службы в сложных условиях эксплуатации. Правильный выбор сечения, соблюдение норм прокладки, монтажа и заземления, а также учет особенностей работы одножильных кабелей в электрических сетях являются обязательными условиями для реализации всех технических преимуществ данной кабельной продукции.