Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвЭгП 10 кВ: полный технический анализ и область применения

Кабель АПвЭгП 10 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевыми жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), в экранированном исполнении, с герметизацией продольной и поперечной влагонепроницаемостью, в поливинилхоридной оболочке. Данный тип кабеля является современной и высоконадежной альтернативой традиционным кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией (типа АСБ) для номинального напряжения 10 кВ. Его конструкция и материалы обеспечивают высокие электрические и эксплуатационные характеристики, делая его предпочтительным выбором для строительства и модернизации кабельных линий электропередачи.

Расшифровка маркировки АПвЭгП

• А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
• П – материал изоляции: «п» в данной позиции указывает на изоляцию из сшитого полиэтилена (в соответствии с ГОСТ 31565-2012, где «Пв» обозначает изоляцию из вулканизированного (сшитого) полиэтилена).
• в – обозначение материала изоляции: вулканизированный (сшитый) полиэтилен.
• Э – наличие экрана по изолированной жиле (пофазного экрана).
• г – обозначение герметизации: «г» – герметизация продольная и поперечная водонепроницаемыми лентами.
• П – материал внешней оболочки: поливинилхлоридный пластикат.
• 10 кВ – номинальное напряжение, на которое рассчитан кабель.

Конструкция кабеля АПвЭгП 10 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию. От центра к периферии она включает:

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марки АВЕ, А97 и т.д.) по ГОСТ 22483. Для сечений от 50 мм² и выше, как правило, выполняется секторной или сегментной формы для компактности. Жила может быть однопроволочной (монолитной) для малых сечений или многопроволочной. Класс гибкости обычно 1 или 2.

2. Экран по жиле (полупроводящей экран)

Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Выравнивает электрическое поле вокруг жилы, предотвращая локальные перенапряжения и микроразряды на границе жила/изоляция.

3. Изоляция

Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу повышенную термостойкость (до 90°C в длительном режиме и до 250°C в режиме короткого замыкания), механическую прочность и стойкость к растрескиванию. Толщина изоляции нормируется в зависимости от номинального напряжения (например, 4.5 мм для 10 кВ).

4. Экран по изоляции (пофазный экран)

Состоит из двух слоев:

• Полупроводящей слой: Экструдированный полупроводящий сшитый полиэтилен, плотно прилегающий к изоляции.
• Медные экранирующие элементы: Поверх полупроводящего слоя накладываются медные ленты (фольги) или проволоки (спирально наложенные медные проволоки малого диаметра). Их основная функция – заземление экрана для создания равного потенциала по всей длине кабеля и обеспечения симметрии электрического поля, а также для отвода токов утечки и токов короткого замыкания.

5. Заполнитель и поясная изоляция

Между экранированными жилами укладываются промежутки заполнителями из ПВХ-пластиката или невулканизированной резиновой смеси для придания кабелю круглой формы. Поверх скрученных жил может накладываться поясная изоляция из электроизоляционных лент или экструдированного полиэтилена.

6. Герметизирующий слой

Ключевой элемент маркировки «г». Представляет собой комбинацию металлических (чаще алюминиевые или свинцово-оловянные) и адгезионных полимерных лент, наложенных с перекрытием. Этот слой обеспечивает абсолютную защиту от проникновения влаги и других агрессивных сред как в продольном (вдоль кабеля), так и в поперечном (через оболочку) направлениях. Это критически важно для предотвращения водных древовидных образований (трекинга) в изоляции.

7. Внешняя оболочка

Выполняется из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Защищает внутренние элементы кабеля от механических повреждений, воздействия солнечного излучения, агрессивных химических сред и служит дополнительным барьером от влаги. Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические характеристики и параметры

Электрические параметры (в соответствии с ГОСТ 31565-2012, ТУ 3520-001-86911914-2013)

Номинальное напряжение: 6/10 кВ (между жилой и землей/между жилами).
Максимально допустимая длительная температура токопроводящей жилы: +90°C.
Допустимая температура жилы в режиме перегрузки: +130°C.
Допустимая температура жилы в режиме короткого замыкания (до 4 сек): +250°C.
Минимальная температура монтажа без предварительного прогрева: -15°C.
Радиус изгиба при монтаже: не менее 15 наружных диаметров кабеля.

Таблица 1. Примеры сечений и массо-габаритных показателей (ориентировочно)

Количество и сечение жил, мм²	Наружный диаметр, мм	Масса 1 км кабеля, кг	Максимальный наружный диаметр по ГОСТ, мм
3х50	45-50	2500-2800	52.0
3х70	48-53	3000-3300	55.5
3х95	52-57	3600-4000	59.5
3х120	55-60	4200-4600	62.5
3х150	59-64	5000-5500	66.5
3х185	63-68	5900-6400	70.5
3х240	68-73	7200-7800	76.0

Таблица 2. Допустимые длительные токовые нагрузки (Iдоп) для кабелей, проложенных в земле (траншее)

Условия: Температура земли +25°С, глубина прокладки 0.7-1.0 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1.2 К·м/Вт, температура жилы +90°С.

Сечение жилы, мм²	3х50	3х70	3х95	3х120	3х150	3х185	3х240
Iдоп, А	165-175	200-210	240-250	275-285	315-325	355-365	415-425

Примечание: Точные значения зависят от конкретных условий прокладки и должны быть рассчитаны по методике ПУЭ 7 изд.

Область применения и способы прокладки

Кабель АПвЭгП 10 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 10 кВ частотой 50 Гц. Основные сферы применения:

• Кабельные линии в распределительных сетях 6-10 кВ (воздушные линии, переведенные в кабель).
• Питание мощных потребителей: трансформаторных подстанций, насосных станций, промышленных предприятий.
• Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах, галереях).
• Прокладка в земле (траншеях) при условии защиты от механических повреждений (бронеплитами, сигнальной лентой). Важно: Кабель АПвЭгП не имеет брони, поэтому при прямой прокладке в земле в местах с повышенным риском механических повреждений требуется дополнительная защита.
• Прокладка в помещениях, шахтах, каналах.

Не рекомендуется для прокладки в блоках, где возможно длительное воздействие воды под давлением, а также в грунтах с высокой коррозионной активностью без дополнительных мер защиты.

Преимущества и недостатки по сравнению с кабелями АСБ и АПвПу

Преимущества АПвЭгП:

• Высокая влагозащищенность: Наличие герметизирующего слоя «г» надежно защищает от проникновения влаги, что является главным преимуществом перед кабелями АПвПу, не имеющими такой герметизации.
• Отличные диэлектрические свойства СПЭ: Высокая электрическая прочность, низкие диэлектрические потери, стойкость к тепловому старению.
• Большая допустимая температура: Длительная рабочая температура +90°C против +70°C у АСБ, что позволяет пропускать больший ток по тому же сечению.
• Меньший вес и радиус изгиба: По сравнению с АСБ аналогичного сечения, кабель АПвЭгП значительно легче и гибче, что упрощает транспортировку и монтаж.
• Отсутствие необходимости в концевых муфтах с градировкой напряжения: В отличие от АСБ, для кабелей с изоляцией из СПЭ не требуется сложная ступенчатая разделка концов, монтаж концевых муфт проще.
• Возможность прокладки на вертикальных участках с большими перепадами высот: Изоляция из СПЭ не подвержена стеканию пропиточного состава.

Недостатки/ограничения АПвЭгП:

• Отсутствие брони: Требует осторожности при прокладке в земле и дополнительной защиты в сравнении с бронированными кабелями (АВБбШв, АПвБбШв).
• Чувствительность к точечным механическим воздействиям: Проколы и вмятины могут ухудшить электрические характеристики.
• Более высокая стоимость по сравнению с АСБ, но часто более низкая стоимость жизненного цикла за счет надежности и простоты монтажа.
• Требовательность к качеству монтажа муфт: Необходима абсолютная чистота и соблюдение технологии при монтаже соединительных и концевых муфт.

Требования к монтажу и эксплуатации

1. Транспортировка и хранение: Барабаны с кабелем должны быть закреплены и не подвергаться ударам. Хранить следует под навесом, защищая от прямых солнечных лучей.
2. Раскатка: Запрещается сбрасывать барабаны с транспортных средств. Раскатка должна производиться с применением кабельных роликов, не допуская волочения кабеля по земле и его перекручивания.
3. Изгиб: Минимальный радиус изгиба – 15 диаметров кабеля при монтаже.
4. Монтаж при низких температурах: При температуре ниже -15°C кабель требует предварительного прогрева в отапливаемом помещении или с помощью специальных трансформаторов (прогревочных токов).
5. Монтаж муфт: Должен производиться квалифицированным персоналом с использованием специального инструмента и комплектующих, строго по инструкции производителя муфт. Особое внимание – заземлению экранов.
6. Испытания после монтажа: Перед вводом в эксплуатацию кабельная линия должна подвергаться высоковольтным испытаниям постоянным напряжением (как правило, 4-4.5Uном в течение 15 мин) и измерению сопротивления изоляции.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие АПвЭгП от АПвПу?

Ключевое отличие – наличие в конструкции АПвЭгП герметизирующего слоя («г» в маркировке). Этот слой обеспечивает абсолютную защиту от радиального и продольного проникновения влаги. Кабель АПвПу такой защиты не имеет, поэтому его применение ограничено сухими помещениями, кабельными сооружениями или требует прокладки в герметичных трубах. АПвЭгП может прокладываться в земле (траншеях) и в условиях возможного увлажнения.

Можно ли прокладывать кабель АПвЭгП 10 кВ непосредственно в земле (траншее)?

Да, можно, но с обязательным соблюдением условий, указанных в ПУЭ и проектной документации. Поскольку кабель не имеет брони, при прокладке в земле необходимо:

• Устранить возможность механических повреждений (очистить траншею от камней, строительного мусора).
• Уложить кабель на подготовленную «подушку» из песка или просеянного грунта.
• На участках с повышенным риском повреждения (при пересечении с дорогами, подъездными путями, в местах возможных раскопок) защитить кабель кирпичом, бетонными плитами, асбоцементными или полимерными трубами.
• Проложить сверху сигнальную ленту.

Как правильно выбрать сечение кабеля АПвЭгП 10 кВ?

Выбор сечения производится по трем основным критериям в следующем порядке:

1. По длительно допустимому току нагрузки (нагреву): Расчетный максимальный ток линии должен быть меньше Iдоп для конкретных условий прокладки (в земле, воздухе, канале).
2. По потере напряжения: Особенно важно для протяженных линий. Потеря напряжения от начала до конца линии не должна превышать значений, установленных ПУЭ (обычно 5-6% для линий 10 кВ).
3. По термической стойкости к токам короткого замыкания (ТКЗ): Сечение должно быть достаточным, чтобы выдержать нагрев при протекании тока КЗ за время его отключения защитой, без повреждения изоляции.

Окончательный выбор, как правило, выполняет проектная организация с помощью специальных расчетов.

Как заземляются экраны кабеля АПвЭгП и для чего это нужно?

Экраны (медные ленты/проволоки) всех трех жил в концевой и соединительной муфтах объединяются и надежно заземляются. Это необходимо для:

• Создания симметричного электрического поля вокруг каждой жилы, что является условием нормальной работы кабеля.
• Отвода емкостных токов утечки.
• Обеспечения пути для тока короткого замыкания в случае пробоя изоляции (ток пойдет по экрану на землю, что вызовет срабатывание защит).
• Защиты персонала от поражения электрическим током (снятие потенциала с экрана).

Существуют системы заземления экранов: двустороннее, одностороннее и поперечное. Наиболее распространено и рекомендуется двустороннее заземление с обоих концов линии.

Каков срок службы кабеля АПвЭгП 10 кВ?

Номинальный срок службы, заявленный производителями и установленный нормативной документацией (ГОСТ 31565-2012), составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать этот показатель при соблюдении условий прокладки, монтажа, эксплуатации (непревышение токовых нагрузок, отсутствие перегрузок, повреждений) и проведении плановых диагностических испытаний.

Какие муфты используются для монтажа кабельных линий из АПвЭгП?

Для кабелей с изоляцией из СПЭ применяются специальные муфты:

• Соединительные муфты (СТП): Для соединения двух отрезков кабеля. Бывают термоусаживаемые (наиболее распространены), холодноусаживаемые (на растяжимой основе) и заливные.
• Концевые муфты (наружной или внутренней установки – КНТ/КВТ): Для оконцевания кабеля на оборудовании (ячейках КРУ, трансформаторах). Могут быть в фарфоровом или полимерном корпусе.
• Стопорные муфты: Для разделения трехфазного экрана на секции при использовании одностороннего заземления экранов (система cross-bonding).

Выбор типа муфты определяется проектом и условиями эксплуатации.

Заключение

Кабель АПвЭгП 10 кВ является современным, технологичным и надежным решением для строительства распределительных сетей среднего класса напряжения. Его конструкция, сочетающая преимущества изоляции из сшитого полиэтилена и надежную герметизацию, обеспечивает длительный срок службы, высокую пропускную способность и возможность прокладки в различных условиях, включая земляные траншеи. Правильный выбор сечения, соблюдение технологий монтажа, включая качественную установку муфт и заземление экранов, а также проведение регламентных испытаний являются залогом безаварийной эксплуатации кабельной линии на протяжении десятилетий. При проектировании новых и реконструкции существующих сетей 6-10 кВ кабель АПвЭгП обоснованно считается одним из основных типов кабельной продукции.