Кабель АПвКШвнг(А) 3 кВ
Кабель АПвКШвнг(А) 3 кВ: полное техническое описание и область применения
Кабель АПвКШвнг(А) на напряжение 3 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевыми жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена, в экране из медных проволок, с защитным шлангом из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности. Данный тип кабеля предназначен для стационарной прокладки в электрических сетях на номинальное переменное напряжение 3000 В частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, длительный срок службы и безопасность при эксплуатации в различных условиях, включая объекты с повышенными требованиями к пожарной безопасности.
Расшифровка маркировки АПвКШвнг(А) 3 кВ
- А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
- П – материал изоляции: полиэтилен.
- в – индекс, указывающий на то, что полиэтиновая изоляция является вулканизированной (сшитой). Таким образом, АПв – алюминиевая жила, изоляция из сшитого полиэтилена.
- К – тип экрана: экран из каждой жилы в виде медной ленты или комбинированный экран из медных лент и проволок. В данной конструкции обычно применяется экран из медных проволок, наложенный поверх скрученных изолированных жил.
- Шв – тип защитного покрова (оболочки): Шланг выпрессованный из поливинилхлоридного пластиката.
- нг(А) – индекс пониженной пожарной опасности: не распространяющий горение при групповой прокладке по категории А, что является наивысшим требованием по нераспространению горения согласно ГОСТ 31565-2012 (МЭК 60332-3-22).
- 3 кВ – номинальное напряжение сети, для которой предназначен кабель.
- Выравнивание электрического поля вокруг изолированных жил, снижение градиента напряжения на поверхности изоляции.
- Защита от внешних электромагнитных помех.
- Снижение уровня электромагнитного излучения от кабеля.
- Обеспечение симметрии емкостных параметров фаз.
- Использование в качестве элемента системы защитного заземления при повреждении основной изоляции.
- Распределительные сети горнорудных и угледобывающих предприятий. Напряжение 3 кВ исторически широко применяется для питания мощных экскаваторов, драглайнов, подземного транспорта (локомотивов) и других потребителей на карьерах и в шахтах. Кабель АПвКШвнг(А) отвечает требованиям к кабелям для таких объектов.
- Питание тяговых подстанций и контактной сети электрифицированного транспорта (часть инфраструктуры).
- Промышленные предприятия с собственными распределительными сетями среднего напряжения, где используются двигатели и другое оборудование на 3 кВ.
- Объекты инфраструктуры: порты, насосные станции, где требуется надежное силовое питание.
- Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах, галереях), в производственных помещениях, а также в земле (траншеях) при условии отсутствия растягивающих усилий и риска механических повреждений. Для прокладки в земле при наличии таких рисков требуется дополнительная защита (броня), например, кабель АПвКШвнг(А)-Б.
- Высокая термостойкость и нагрузочная способность: Изоляция из сшитого полиэтилена позволяет длительно работать при температуре +90°C и выдерживать перегрузки.
- Надежность и долговечность: XLPE устойчив к влаге, термоокислительному старению, обладает высокой стойкостью к трекингу и электрическому старению.
- Безопасность: Индекс «нг(А)» гарантирует нераспространение горения при групповой прокладке, что снижает пожарные риски.
- Наличие экрана: Обеспечивает электромагнитную совместимость, безопасность для персонала и корректную работу устройств релейной защиты.
- Экономичность: Использование алюминиевых жил делает кабель значительно дешевле медных аналогов (например, ПвКШвнг(А)), что важно для проектов с большими метражами.
- Удобство монтажа: Относительно небольшой вес и хорошая гибкость (особенно у кабелей с многопроволочными жилами) облегчают процесс прокладки.
- Отсутствие брони: Базовая конструкция не имеет металлической брони, поэтому для прокладки в земле в условиях возможных механических воздействий (например, в траншеях с камнями, в зонах с риском раскопок) требуется применение бронированных модификаций (АПвКШвнг(А)-Б) или защита с помощью плит, кирпича или труб.
- Чувствительность к ультрафиолету: ПВХ оболочка может терять эластичность под длительным воздействием прямых солнечных лучей, поэтому для открытой прокладки на солнце рекомендуется использовать кабели с оболочкой из светостабилизированного полиэтилена (например, АПвКПнг(А)).
- Алюминиевая жила: Требует более внимательного подхода к монтажу концевых и соединительных муфт из-за склонности алюминия к ползучести и окислению. Необходимо применение качественных токопроводящих паст и соблюдение моментов затяжки болтовых соединений.
- Минимальный радиус изгиба: При прокладке одножильных кабелей радиус изгиба должен быть не менее 10 наружных диаметров кабеля. Для многожильных кабелей – не менее 7.5 наружных диаметров. Это необходимо для сохранения целостности изоляции и экрана.
- Заземление экрана: Медный экран подлежит обязательному заземлению с двух концов кабельной линии. Это необходимо для обеспечения безопасности и правильной работы защит. В некоторых схемах (при большой длине линии) может применяться заземление в одной точке с использованием оконечных устройств, ограничивающих наведенный потенциал, но такая схема требует специального обоснования.
- Монтаж концевых заделок: Для оконцевания кабеля применяются специальные концевые муфты (КНК, STK и др.) на 3 кВ, предназначенные для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена и экраном. Процесс включает ступенчатую зачистку изоляции, монтаж полупроводящих и изоляционных элементов, подключение наконечника на жилу и заземление экрана.
- Соединение жил: Соединение секций кабеля производится с помощью соединительных муфт. Для алюминиевых жил предпочтительно использование механических наконечников с винтовым или болтовым зажимом, либо опрессовка специальными гильзами для алюминия.
- Испытания после монтажа: Перед вводом в эксплуатацию кабельная линия должна быть испытана повышенным выпрямленным напряжением в соответствии с нормами (например, 6 кВ в течение 10 минут для кабеля на 3 кВ). Также производится измерение сопротивления изоляции мегомметром на 2500 В.
- По длительно допустимому току нагрузки (по нагреву). Расчетный ток линии должен быть меньше или равен допустимому току для выбранного сечения, указанному в таблицах ПУЭ, с учетом всех поправочных коэффициентов (на температуру окружающей среды, групповую прокладку, глубину заложения в землю).
- По потере напряжения. Потеря напряжения в конце линии не должна превышать значений, установленных нормами (обычно 5% для силовых нагрузок).
- По току короткого замыкания (проверка на термическую стойкость). Сечение должно быть достаточным, чтобы выдержать нагрев при протекании тока КЗ без повреждения изоляции.
Конструкция кабеля АПвКШвнг(А) 3 кВ
Конструкция кабеля является многослойной и включает в себя несколько ключевых элементов, каждый из которых выполняет строго определенную функцию.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия (марки АВЕ по ГОСТ 22483), круглой формы. Жилы могут быть однопроволочными (секторными или круглыми) для сечений до 240 мм² включительно и многопроволочными (круглыми) для сечений от 300 мм² и выше. Класс гибкости – 1 или 2 по ГОСТ 22483. Использование алюминия обеспечивает легкость и экономическую эффективность кабеля по сравнению с медными аналогами.
2. Изоляция
Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал получают путем вулканизации (сшивки) молекул полиэтилена, что придает ему уникальные свойства: высокую термостойкость (длительно допустимая температура жилы +90°C), отличные диэлектрические характеристики, стойкость к тепловым ударам и механическую прочность. Толщина изоляции нормируется в соответствии с ГОСТ 15150 (для кабелей на 3 кВ) и обеспечивает надежную работу в сетях с заданным напряжением.
3. Скрутка изолированных жил
Изолированные жилы скручиваются вместе с заполнением промежутков между ними. В качестве заполнителя применяются жгуты из невулканизированной резиновой смеси, ПВХ пластиката пониженной пожарной опасности или другие совместимые материалы, обеспечивающие круглую форму сердечника.
4. Экран
Поверх скрученных жил накладывается экран из медных проволок. Основные функции экрана:
Экран из проволок, в отличие от ленточного, обеспечивает лучшую гибкость и механическую стойкость кабеля.
5. Поясная изоляция
Поверх экрана может накладываться поясная изоляция в виде ленты или обмотки, которая служит для фиксации экрана и предотвращения его контакта с металлической броней (если она предусмотрена) или оболочкой.
6. Оболочка (шланг)
Наружная защитная оболочка выполняется методом экструзии из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката пониженной пожарной опасности. Пластикат марки «нг(А)» содержит специальные добавки-антипирены, которые препятствуют распространению горения при групповой прокладке. Оболочка обеспечивает защиту от механических повреждений, влаги, агрессивных сред (химических, биологических) и выполняет функцию барьера от распространения пламени.
Основные технические характеристики и условия эксплуатации
Электрические параметры
Номинальное напряжение: 3000 В (между фазой и землей для сетей с изолированной нейтралью или сетей с заземленной нейтралью через резистор, где линейное напряжение составляет 3 кВ).
Длительно допустимая температура нагрева жилы: +90°C.
Максимально допустимая температура жилы при коротком замыкании (в течение не более 5 секунд): +250°C.
Допустимая температура нагрева жилы в режиме перегрузки: +130°C.
Минимальная температура для прокладки без предварительного подогрева: -15°C.
Рабочая температура окружающей среды: от -50°C до +50°C.
Относительная влажность воздуха при температуре до +35°C: до 98%.
Срок службы: не менее 30 лет.
Таблица 1. Примерные массо-габаритные показатели для кабеля АПвКШвнг(А) 3 кВ (3 жилы)
| Сечение жил, мм² | Наружный диаметр, мм (прибл.) | Масса 1 км кабеля, кг (прибл.) |
|---|---|---|
| 3х25 | 35-40 | 1200-1400 |
| 3х50 | 40-45 | 1700-1900 |
| 3х95 | 50-55 | 2600-2900 |
| 3х120 | 55-60 | 3200-3500 |
| 3х150 | 60-65 | 3800-4200 |
| 3х185 | 65-70 | 4600-5000 |
| 3х240 | 70-80 | 5800-6300 |
Примечание: Фактические значения могут отличаться в зависимости от конкретного производителя и конструктивных особенностей (толщины изоляции, диаметра проволок экрана, состава пластиката).
Таблица 2. Длительно допустимые токи нагрузки для кабеля АПвКШвнг(А) 3 кВ при прокладке в земле (траншее)
| Сечение жил, мм² | Одножильный кабель, А | Трехжильный кабель, А |
|---|---|---|
| 25 | 130 | 115 |
| 35 | 160 | 140 |
| 50 | 190 | 170 |
| 70 | 235 | 210 |
| 95 | 285 | 255 |
| 120 | 330 | 295 |
| 150 | 375 | 340 |
| 185 | 425 | 385 |
| 240 | 490 | 450 |
Примечание: Значения приведены для стандартных условий: температура грунта +15°C, глубина прокладки 0.7 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1.2 К·м/Вт, температура жилы +90°C. При других условиях необходима корректировка с помощью поправочных коэффициентов согласно ПУЭ 7-го издания.
Область применения кабеля АПвКШвнг(А) 3 кВ
Кабель предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Основные сферы применения:
Категория пожарной опасности «нг(А)» позволяет производить групповую прокладку (в пучках, пакетах, коробах) без ограничения по высоте и этажности, что критически важно для современных кабельных трасс с высокой плотностью монтажа.
Преимущества и недостатки кабеля АПвКШвнг(А) 3 кВ
Преимущества:
Недостатки и ограничения:
Особенности монтажа и эксплуатации
Монтаж кабеля АПвКШвнг(А) 3 кВ должен производиться в соответствии с требованиями ПУЭ 7-го издания, «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭЭП) и инструкциями производителя кабеля и муфт.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие АПвКШвнг(А) от АПвБШвнг(А)?
Буква «К» в маркировке означает экран из медных проволок, наложенный поверх скрученных жил. Буква «Б» означает наличие брони из стальных оцинкованных лент или проволок, которая накладывается поверх экрана или поясной изоляции. АПвБШвнг(А) – это бронированный кабель, предназначенный для прокладки в земле (траншеях) в условиях, где возможны механические воздействия, растяжение, повреждения грызунами. АПвКШвнг(А) не имеет такой защиты и для прокладки в земле требует дополнительных мер (защитные плиты, трубы).
Можно ли использовать кабель АПвКШвнг(А) для прокладки на открытом воздухе?
Да, можно, но с учетом климатических условий. ПВХ оболочка типа «нг» не является светостабилизированной. При длительном воздействии прямых солнечных лучей и ультрафиолета оболочка может терять эластичность и растрескиваться. Для постоянной прокладки на открытом воздухе под солнцем рекомендуется выбирать кабели с оболочкой из светостабилизированного полиэтилена, например, АПвКПнг(А) или АПвКПу(А).
Как правильно выбрать сечение жил кабеля АПвКШвнг(А) 3 кВ?
Выбор сечения производится по двум основным критериям:
Окончательный выбор сечения должен быть зафиксирован в проектной документации.
Требуется ли для кабеля АПвКШвнг(А) 3 кВ дополнительный несущий трос при воздушной прокладке?
Кабель АПвКШвнг(А) не предназначен для воздушной прокладки на тросах или опорах ЛЭП в качестве самонесущего. Для таких целей существуют специальные марки кабелей, например, с несущим элементом (тросом) в конструкции. Прокладка АПвКШвнг(А) по воздуху возможна только по конструкциям, эстакадам, стенам зданий, где кабель укладывается в лотки, короба или крепится на специальные подвесы, и его вес полностью воспринимается этими конструкциями, а не жилами кабеля.
Какой аналог у кабеля АПвКШвнг(А) 3 кВ с медными жилами?
Прямым функциональным аналогом с медными токопроводящими жилами является кабель ПвКШвнг(А) 3 кВ. Расшифровка: П – изоляция из сшитого полиэтилена, в – сшитая, К – экран, Шв – шланг защитный из ПВХ, нг(А) – не распространяющий горение по категории А. Буква «А» в начале марки (обозначающая алюминий) отсутствует, что по умолчанию означает медную жилу. Он имеет аналогичные электрические и пожарные характеристики, но при одинаковом сечении обладает большей пропускной способностью по току, меньшим сопротивлением жил, но при этом значительно дороже и тяжелее.
Что означает индекс «(А)» в обозначении нг(А)?
Индекс «(А)» указывает на высшую категорию испытаний кабеля на нераспространение горения при групповой прокладке согласно ГОСТ 31565-2012 (МЭК 60332-3-22). Кабель категории «нг(А)» испытывается в наиболее жестких условиях: горение поддерживается мощной газовой горелкой с суммарной тепловой мощностью 20.5 кВт в течение 40 минут. После этого кабель не должен распространять горение на контрольную часть установки. Это позволяет прокладывать такие кабели пучками любой конфигурации и объема без ограничений.
Заключение
Кабель АПвКШвнг(А) 3 кВ является современным, надежным и экономичным решением для построения распределительных сетей среднего напряжения в промышленности, горнодобывающем секторе и на объектах инфраструктуры. Его конструкция, основанная на изоляции из сшитого полиэтилена и оболочке пониженной пожарной опасности, обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики, долгий срок службы и соответствие строгим требованиям пожарной безопасности. Правильный выбор сечения, соблюдение норм монтажа и эксплуатации, а также применение соответствующих кабельной арматуры являются залогом бесперебойной и безопасной работы кабельной линии на протяжении десятилетий.