Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвЭмПг 3-х жильный на напряжение 20 кВ: конструкция, применение и технические характеристики

Кабель марки АПвЭмПг 3х… на напряжение 20 кВ представляет собой современное силовое кабельное изделие, предназначенное для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, долговечность и безопасность эксплуатации в различных условиях, включая агрессивные среды. Расшифровка маркировки по ГОСТ 31565-2012 и ТУ 16.К71-335-2004 позволяет точно определить его ключевые особенности: А – алюминиевая токопроводящая жила; П – изоляция из сшитого полиэтилена (Пв – вулканизированного, cross-linked polyethylene, XLPE); Э – экран на каждой жиле; М – оболочка из медных лент (общий экран); Пг – наружная оболочка из полиэтилена повышенной горючести (защитный шланг).

Конструкция кабеля АПвЭмПг 20 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее подробно, начиная от центра.

• Токопроводящая жила: Изготавливается из алюминия (материал – А) круглой формы. Жилы могут быть однопроволочными (сечением до 240 мм² включительно) или многопроволочными (как правило, от 300 мм² и выше) в соответствии с классом гибкости 1 или 2 по ГОСТ 22483. Номинальные сечения жил стандартизированы: 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240, 300, 400, 500 мм² и более.
• Экран на жиле (фазный экран): Поверх изолированной жилы накладывается экструдированный экран из проводящего сшитого полиэтилена (обозначение – Э). Этот слой выполняет несколько критически важных функций: выравнивает электрическое поле вокруг жилы, устраняя локальные концентрации напряженности, и обеспечивает плотный контакт с металлическим экраном. Он является неотъемлемой частью системы изоляции кабеля на напряжение 6 кВ и выше.
• Изоляция: Основной изолирующий слой выполнен из сшитого полиэтилена (Пв). Этот материал, подвергнутый процессу вулканизации (сшивке молекул), обладает превосходными диэлектрическими и механическими свойствами по сравнению с термопластичным ПЭ. Он сохраняет стабильность при высоких температурах (допустимая длительная температура жилы +90°C), имеет высокую стойкость к тепловому старению и трекингу. Толщина изоляции строго нормирована в зависимости от номинального напряжения (для 20 кВ – обычно 5,5-8,0 мм).
• Поясная изоляция: В трехжильных кабелях поверх скрученных изолированных жил может накладываться поясная изоляция в виде обмотки или экструдированного слоя, обеспечивающая дополнительную электрическую прочность и механическую связь элементов.
• Общий экран (металлический): Обозначается буквой «М». Представляет собой повив медных лент, наложенных поверх поясной изоляции. Основное назначение – проведение токов утечки и, что критически важно, обеспечение пути для тока короткого замыкания в случае пробоя изоляции. Это ключевой элемент для корректной работы релейной защиты. В марке АПвЭмПг экран выполнен из меди, что обеспечивает высокую проводимость и коррозионную стойкость.
• Заполнитель и разделительный слой: Пространство между жилами и под оболочкой заполняется эластичным негигроскопичным материалом (например, ПЭТ лентами или нитями) для придания кабелю круглой формы и механической стабильности. Под оболочкой может находиться разделительный слой.
• Наружная оболочка: Защитный шланг из полиэтилена повышенной горючести (Пг). Полиэтилен данного типа обладает высокой стойкостью к влаге, агрессивным химическим веществам (кислотам, щелочам, маслам), грибкам и бактериям. Оболочка обеспечивает механическую защиту и барьер от внешних воздействий. Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические и эксплуатационные характеристики

Параметры кабеля АПвЭмПг регламентируются техническими условиями и стандартами. Ниже приведены ключевые характеристики.

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение, U0/U (Um)	20 кВ (12/20 кВ, 24 кВ)
Количество и форма жил	3, секторные или круглые (в зависимости от сечения)
Частота	50 Гц
Допустимая длительная температура жилы	+90°C
Максимальная температура при КЗ (длительность до 4 с)	+250°C
Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева	-15°C
Минимальный радиус изгиба при монтаже	15 наружных диаметров кабеля (для одножильных версий – 25 диаметров)
Срок службы	Не менее 30 лет
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты	45 кВ (на переменном токе) в течение 10 мин.
Испытательное постоянное напряжение (для приемо-сдаточных испытаний)	60 кВ (на постоянном токе) в течение 10 мин.

Область применения и условия эксплуатации

Кабель АПвЭмПг 20 кВ предназначен для прокладки в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, в кабельных каналах, туннелях, шахтах, коллекторах, а также в помещениях и на открытом воздухе при условии защиты от прямого солнечного излучения (полиэтиленовая оболочка подвержена УФ-старению). Благодаря герметичной конструкции и стойкости оболочки, кабель может эксплуатироваться во влажных условиях и в средах с наличием агрессивных веществ. Он широко применяется для сооружения и реконструкции кабельных линий распределительных сетей среднего напряжения (СН 6-20 кВ), ввода питания на промышленные предприятия, в городских кабельных сетях, для подключения подстанций и распределительных пунктов.

Важное ограничение: Кабель не распространяет горение при одиночной прокладке (индекс «нг» в маркировке отсутствует). Для групповой прокладки в помещениях и сооружениях необходимо применять его модификации с индексом «нг(А)-HF» или «нг(А)-LS», обладающие пониженной пожарной опасностью.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами (например, с бумажно-масляной изоляцией)

• Преимущества:
  • Высокая надежность и долговечность изоляции, не подверженной старению из-за миграции пропиточного состава.
  • Отсутствие ограничений по перепаду высот при прокладке трассы.
  • Меньший вес и внешний диаметр при аналогичных электрических параметрах, что упрощает транспортировку и монтаж.
  • Более высокая допустимая температура жилы (+90°C против +70°C для кабелей с БПИ), что позволяет увеличить пропускную способность.
  • Простота монтажа и монтажа муфт, отсутствие необходимости в специальных системах подпитки маслом.
  • Высокая стойкость к механическим нагрузкам и вибрациям.
• Недостатки:
  • Чувствительность к точечным механическим повреждениям изоляции (например, при некачественном монтаже) и последующему развитию водных древ.
  • Более высокая чувствительность к качеству монтажа концевых и соединительных муфт, требующая высокой квалификации персонала.
  • Полиэтиленовая оболочка стандартного исполнения (Пг) поддерживает горение и не стойка к УФ-излучению.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабеля АПвЭмПг требует соблюдения ряда правил. Перед прокладкой необходимо проверить целостность оболочки. Радиус изгиба должен быть не менее 15 диаметров кабеля. При прокладке в траншеях необходима песчаная подушка и защита кирпичом или плитами от механических повреждений. Для соединения и оконцевания используются специальные муфты (соединительные и концевые) для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на соответствующее напряжение. Технология монтажа муфт включает точную подготовку концов (ступенчатая зачистка изоляции), наложение полупроводящих и изолирующих слоев, монтаж заземления и экрана. Обязательным этапом после монтажа являются высоковольтные испытания повышенным постоянным напряжением.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие АПвЭмПг от АПвПг?

Буква «Э» в маркировке АПвЭмПг указывает на наличие экструдированного экрана (полупроводящего слоя) на каждой жиле поверх изоляции. В марке АПвПг этот слой отсутствует. Экран на жиле критически важен для кабелей на напряжение 6 кВ и выше, так как он выравнивает электрическое поле. Кабели без экрана на жиле (АПвПг) применяются на напряжения 1-3 кВ.

Можно ли прокладывать кабель АПвЭмПг в земле?

Да, это одно из основных назначений данного кабеля. Однако необходимо обеспечить защиту от механических повреждений (укладка в трубах, использование защитных плит или кирпича) и провести оценку коррозионной активности грунта. При высокой коррозионной активности рекомендуется кабель с усиленной защитной оболочкой.

Как расшифровать обозначение 12/20(24) кВ?

Это обозначение номинального напряжения U₀/U (U_m). U₀=12 кВ – напряжение между жилой и землей (экраном). U=20 кВ – напряжение между жилами. U_m=24 кВ – максимальное напряжение, при котором кабель может работать в нормальном режиме.

Чем отличается исполнение с медным экраном (М) от алюминиевого (А)?

Медный экран (М) обладает более высокой проводимостью и коррозионной стойкостью по сравнению с алюминиевым (А). Это важно для отвода токов короткого замыкания и долговечности кабеля в агрессивных средах. Кабель с медным экраном, как правило, дороже, но надежнее.

Требуется ли для данного кабеля система постоянного подогрева или подпитки?

Нет, в отличие от кабелей с бумажно-масляной изоляцией (БПИ), кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) не требуют систем подпитки маслом или подогрева, что значительно упрощает их эксплуатацию.

Какой кабель выбрать для групповой прокладки в тоннеле: АПвЭмПг или АПвЭВнг(А)-LS?

Для групповой прокладки в закрытых сооружениях (тоннели, коллекторы) необходимо использовать кабель с индексом пожарной безопасности «нг» (не распространяющий горение). Стандартный АПвЭмПг для этого не подходит. Следует выбирать модификацию АПвЭВнг(А)-LS, где «нг(А)» – нераспространение горения при категории А, «LS» – Low Smoke, пониженное дымо- и газовыделение, а «В» – оболочка из поливинилхлорида.

Каковы основные причины выхода из строя кабелей типа АПвЭмПг?

Основные причины: механические повреждения изоляции при монтаже или сторонних работах, приводящие к развитию «водных древ»; ошибки при монтаже муфт и концевых заделок; длительная перегрузка по току, вызывающая термическое старение изоляции; повреждение оболочки и проникновение влаги в конструкцию кабеля.