Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвЭПу 1-х жильный на напряжение 10 кВ: полный технический анализ

Кабель АПвЭПу 1х…/10 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевой жилой, изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), в экранированном исполнении, с медными проволоками в качестве экрана, с наружной защитной оболочкой из полиэтилена. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 6/10 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, долговечность и пригодность для прокладки в различных условиях, включая грунты с высокой коррозионной активностью и трассы с наличием блуждающих токов.

Расшифровка маркировки АПвЭПу

• А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
• П – материал изоляции: полиэтилен. В данном контексте подразумевается, что далее следует уточнение о его сшитости.
• в – обозначает, что изоляция выполнена из вулканизированного (сшитого) полиэтилена.
• Э – наличие экрана по изоляции жилы.
• П – материал экрана: медные проволоки (обозначение унаследовано от кабелей с экраном из проволоки).
• у – материал защитной оболочки: полиэтилен.
• 1-х жильный – конструкция: одножильный.
• 10 кВ – номинальное напряжение 10 кВ (фактический класс напряжения 6/10 кВ).

Таким образом, полная расшифровка: Кабель с алюминиевой жилой, с изоляцией из сшитого полиэтилена, с экраном по изоляции из медных проволок, с защитной оболочкой из полиэтилена, одножильный, на напряжение 10 кВ.

Конструкция кабеля АПвЭПу 1х…/10 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее от центра к периферии.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки не ниже АЕ (алюминий электротехнический) по ГОСТ 22483. Жила может быть круглой или секторной формы. Для сечений от 50 мм² и выше, как правило, применяется уплотненная конструкция из нескольких проволок (многопроволочная). Это повышает гибкость и удобство монтажа.

2. Экран по жиле (полупроводящей слой)

Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его основная функция – выравнивание электрического поля и предотвращение возникновения локальных перенапряжений на границе между жилой и основной изоляцией. Он устраняет микроскопические воздушные включения и неровности поверхности жилы.

3. Основная изоляция

Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии. Процесс сшивания (вулканизации) создает трехмерную молекулярную сетку, что кардинально улучшает термомеханические свойства материала по сравнению с термопластичным полиэтиленом. Изоляция становится устойчивой к тепловым деформациям, обладает высокой стойкостью к трекингу и влаге. Номинальная толщина изоляции для кабеля на 6/10 кВ стандартизирована.

4. Экран по изоляции (полупроводящей слой)

Аналогично экрану по жиле, накладывается поверх основной изоляции. Выполняет функцию симметрирования электрического поля вокруг изоляции и является частью контура для протекания замыкающих токов.

5. Экранирующая оболочка из медных проволок

Поверх полупроводящего экрана накладывается экран в виде медных проволок круглого сечения, наложенных спирально. Этот слой выполняет несколько ключевых функций:

• Защита от электромагнитных помех.
• Обеспечение симметрии электрического поля для одножильного кабеля.
• Создание пути для тока короткого замыкания и тока утечки.
• Механическая защита изоляции.

В маркировке «П» как раз и указывает на этот тип экрана (проволочный).

6. Поясная изоляция

Поверх проволочного экрана может накладываться поясная изоляция (обычно из ПВХ пластиката или аналогичного материала) для фиксации проволок и создания ровной поверхности под наружную оболочку.

7. Наружная защитная оболочка

Выполняется из полиэтилена (обозначение «у» в маркировке). Полиэтиленовая оболочка обладает выдающейся стойкостью к влаге, агрессивным химическим средам (кислоты, щелочи, соли), коррозии и блуждающим токам. Это делает кабель АПвЭПу предпочтительным для прокладки в грунтах с высокой коррозионной активностью, в солончаках, в промышленных зонах, а также в условиях возможного воздействия сточных вод.

Основные технические характеристики и параметры

Электрические параметры

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 6/10 кВ (максимальное длительно допустимое напряжение между фазой и землей / между фазами). Максимальное напряжение U_m = 12 кВ.
• Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц: 18 кВ в течение 10 минут для готового кабеля.
• Испытательное постоянное напряжение: 36 кВ в течение 15 минут (часто применяется при приемо-сдаточных испытаниях после монтажа).
• Допустимая длительная температура жилы: +90°C.
• Максимальная температура жилы при коротком замыкании: +250°C (продолжительность КЗ не более 5 секунд).
• Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -20°C.
• Минимальный радиус изгиба при прокладке: Не менее 15 наружных диаметров кабеля.

Таблица 1. Примерный перечень сечений и массо-габаритные показатели (ориентировочно)

Номинальное сечение жилы, мм²	Наружный диаметр кабеля, мм (прибл.)	Масса 1 км кабеля, кг (прибл.)
50	35-38	1300-1500
70	38-41	1600-1800
95	41-44	1900-2200
120	44-47	2300-2600
150	47-50	2700-3100
185	50-54	3300-3800
240	55-59	4200-4800
300	60-65	5200-6000

Примечание: Фактические значения наружного диаметра и массы зависят от конкретного производителя и конструктивного исполнения. Данные приведены для справки.

Таблица 2. Допустимые длительные токовые нагрузки (при прокладке в земле, траншее)

Сечение жилы, мм²	Одножильный кабель, проложенный в трубе/канале, А	Три одножильных кабеля в одной траншее (треугольником), А
50	165	145
70	200	180
95	240	215
120	275	245
150	315	280
185	355	320
240	415	375
300	470	425

Примечание: Точные значения токовых нагрузок определяются по ПУЭ 7 изд., гл. 1.3, с учетом конкретных условий прокладки: температуры грунта, удельного теплового сопротивления, глубины заложения, количества кабелей в траншее и их взаимного расположения.

Области применения кабеля АПвЭПу 10 кВ

• Прокладка в земле (траншеях) с высокой и средней коррозионной активностью, включая солончаки, болотистые местности, грунты с содержанием щелочей и кислот.
• Прокладка в условиях воздействия блуждающих токов (вблизи рельсового электротранспорта, тяговых подстанций).
• Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, по эстакадам и галереям, в том числе в условиях повышенной влажности.
• Вводы на территории промышленных предприятий (химических, нефтеперерабатывающих, металлургических).
• Устройство ответвлений от воздушных линий (ВЛ) к подстанциям и распределительным пунктам (кабельные вставки).
• Прокладка по дну водоемов (при условии защиты от механических повреждений).

Преимущества и недостатки кабеля АПвЭПу по сравнению с аналогами

Преимущества:

• Коррозионная стойкость: Полная невосприимчивость оболочки к влаге и большинству агрессивных сред. Не требует дополнительной защиты при прокладке в агрессивных грунтах.
• Стойкость к блуждающим токам: Полиэтиленовая оболочка является диэлектриком, что исключает электрокоррозию.
• Высокие диэлектрические характеристики изоляции: Сшитый полиэтилен обладает высокой электрической прочностью и низкими диэлектрическими потерями.
• Высокая допустимая температура эксплуатации: (+90°C) позволяет пропускать большие токи нагрузки по сравнению с кабелем с бумажно-пропитанной изоляцией того же сечения.
• Меньший вес и наружный диаметр: По сравнению с кабелями ААБл или ААШв аналогичного сечения и напряжения.
• Простота монтажа и соединения: Отсутствие необходимости в спецоборудовании для сушки и подпитки, как для маслонаполненных кабелей. Меньшие радиусы изгиба.
• Высокая надежность при правильном монтаже: Отсутствие миграции пропиточного состава и риска образования пустот.

Недостатки:

• Чувствительность к точечным механическим воздействиям: Полиэтиленовая оболочка может быть повреждена острыми предметами, камнями при засыпке траншеи. Требует аккуратной прокладки и, часто, песчаной подушки/засыпки.
• Более высокая стоимость: По сравнению с кабелями в ПВХ оболочке (АВБбШв) или бумажной изоляцией (ААБл) на момент выбора.
• Сложность ремонта оболочки в полевых условиях: Требуется специальное оборудование для сварки полиэтилена или муфты термоусаживаемого типа.
• Необходимость строгого соблюдения технологии монтажа муфт и концевых заделок: Качественная зачистка полупроводящих слоев и восстановление экрана критически важны для надежной работы.

Особенности монтажа и эксплуатации

Прокладка одножильных кабелей АПвЭПу имеет специфику, связанную с возникновением индуктивных потерь и наведенных токов в металлических элементах (экран, броня, если есть). Для трехфазных цепей рекомендуется прокладывать три одножильных кабеля вплотную треугольником или с перевязкой. При прокладке в ряд (плоскостью) потери увеличиваются, особенно на среднем кабеле. Необходимо выполнять перекрестное соединение и заземление экранов на обоих концах линии для снижения потерь и обеспечения безопасности. При большой длине линии может потребоваться поперечное соединение экранов в промежуточных точках (схема cross-bonding). Прокладка в стальных трубах для одножильных кабелей не рекомендуется из-за значительных дополнительных потерь.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие АПвЭПу от АПвПу?

Отличие заключается в материале наружной оболочки. У кабеля АПвПу оболочка выполнена из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката. У кабеля АПвЭПу – из полиэтилена. Полиэтиленовая оболочка (Э) обладает значительно более высокой стойкостью к влаге, химикатам и блуждающим токам, но менее стойка к механическим точечным воздействиям по сравнению с ПВХ.

Можно ли прокладывать кабель АПвЭПу в воздухе (по фасадам, эстакадам)?

Да, можно. Полиэтиленовая оболочка устойчива к ультрафиолетовому излучению, в отличие от обычного полиэтилена. Однако для длительной прокладки на открытом солнце рекомендуется уточнить у производителя наличие в составе оболочки специальных стабилизаторов УФ-излучения. Чаще для открытой прокладки используют кабель АПвПунг(А)-HF или с аналогичной оболочкой, обладающей повышенной пожарной безопасностью.

Требуется ли дополнительная защита при прокладке в земле?

В обычных и слабоагрессивных грунтах достаточно песчаной подушки и засыпки слоем песка (не менее 100 мм сверху) перед обратной засыпкой грунтом. В каменистых грунтах или при риске механических повреждений (раскапывание) рекомендуется дополнительная защита в виде плит, кирпича или защитных гофрированных труб из ПЭ/ПП. В агрессивных грунтах дополнительная защита от химии не требуется благодаря свойствам полиэтилена.

Как заземлять экран (проволочную оплетку) одножильного кабеля АПвЭПу?

Экран подлежит заземлению с обоих концов кабельной линии. Это необходимо для безопасности (снятие напряжения с экрана) и обеспечения нормального режима работы. При большой длине линии (обычно более 500-1000 м) для снижения потерь и циркулирующих токов в экране применяют схемы поперечного соединения экранов (cross-bonding) с секционированием и заземлением в одной точке.

Чем обусловлен выбор между трехжильным кабелем (АПвБбШп) и тремя одножильными (АПвЭПу)?

Выбор зависит от условий прокладки, тока нагрузки и экономических соображений.

• Три одножильных АПвЭПу: Гибкость в трассировке, меньший диаметр единичного кабеля, проще доставка и монтаж тяжелых сечений (например, 300 мм²). Легче выполнять поперечное соединение экранов для длинных линий. Однако общие монтажные работы и затраты на муфты/заделки могут быть выше.
• Один трехжильный АПвБбШп: Меньше общее количество кабелей, обычно дешевле по совокупной стоимости материалов и монтажа для коротких линий. Но кабель имеет большой вес и диаметр, что осложняет прокладку на сложных трассах и для больших сечений.

Для сечений от 240-300 мм² и выше часто предпочтительнее вариант с одножильными кабелями.

Какие муфты применяются для кабеля АПвЭПу?

Для соединения и заделки используются специальные муфты для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на соответствующее напряжение:

• Соединительные муфты стопорные и проходные: Типа 3Ст/3Пс или современные термоусаживаемые, холодноусаживаемые (на основе EPDM) или заливные.
• Концевые муфты (заделки): Типа КНТп (наружная установка) или КВТп (внутренняя установка) с термоусаживаемыми или холодноусаживаемыми компонентами. Для перехода с кабеля на воздушную линию используются концевые заделки с арматурой для подвески изоляторов.

Критически важно использовать комплекты, предназначенные именно для кабелей с СПЭ-изоляцией, так как технология монтажа предполагает удаление полупроводящих слоев и восстановление экрана.

Какой документ регламентирует основные параметры кабеля?

Основным документом является ТУ 16-705.499-2010 (или более поздние редакции) «Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена на номинальное напряжение 6, 10, 20 и 35 кВ». Также при проектировании и монтаже руководствуются разделами ПУЭ 7-го издания, СНиП 3.05.06-85 (устройство электротехнических установок), и инструкциями заводов-изготовителей на кабельную продукцию и муфтовые комплекты.