Кабель АПвПг 20 кВ 50 мм²: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель марки АПвПг 20 кВ с номинальным сечением токопроводящей жилы 50 мм² представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Данный кабель является современной альтернативой кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией (типа АСБ) и широко применяется в электросетевом строительстве благодаря своим высоким эксплуатационным и техническим характеристикам.
Расшифровка маркировки АПвПг
Маркировка кабеля производится в соответствии с ГОСТ 31565-2012 (кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена) и расшифровывается следующим образом:
- А – токопроводящая жила из алюминия.
- Пв – изоляция жилы из сшитого полиэтилена (П) вулканизированного (в).
- Пг – наружная оболочка из полиэтилена (П) голого (г), то есть без бронепокрова.
- 20 кВ – номинальное напряжение 20 000 Вольт.
- 50 мм² – номинальное сечение основной токопроводящей жилы.
- Точное значение Iдоп зависит от конкретных условий прокладки (глубина, температура грунта, количество кабелей в траншее, наличие искусственного охлаждения).
- Питающие и распределительные линии в городских и промышленных электросетях.
- Вывод мощности с подстанций 35/10(6) кВ.
- Прокладка к распределительным пунктам и трансформаторным подстанциям.
- Устройство вводов на территории промышленных предприятий.
- В земле (траншее): Наиболее распространенный способ. Кабель укладывается на подготовленную подушку из песка или просеянного грунта. Обязательна защита от механических повреждений (броневыми плитами, сигнальной лентой, кирпичом). Полиэтиленовая оболочка устойчива к влаге и агрессии грунта, но не защищает от грызунов и механических воздействий (лопаты, экскаватора), поэтому при прямом заглублении требуется осторожность.
- В кабельных каналах, туннелях, коллекторах: Идеальный вариант для прокладки в условиях плотной городской застройки. Полиэтиленовая оболочка не поддерживает горение, что соответствует требованиям пожарной безопасности для групповой прокладки.
- Открыто на эстакадах, по стенам сооружений: Благодаря стойкости оболочки к УФ-излучению и атмосферным осадкам, кабель может монтироваться открыто. Необходимо учитывать требования к креплению и защите от прямого механического воздействия.
- Внутри помещений: Допускается прокладка в производственных помещениях, ЗРУ, при условии отсутствия риска механических повреждений.
- Высокая пропускная способность: Благодаря повышенной допустимой температуре нагрева жилы.
- Отличные диэлектрические свойства: Низкие диэлектрические потери, высокая стойкость к тепловому старению.
- Простота монтажа и эксплуатации: Меньший вес, меньший радиус изгиба, возможность прокладки при отрицательных температурах.
- Надежность и долговечность: Срок службы не менее 30 лет. Не подвержен увлажнению, не требует сложного обслуживания.
- Безопасность и экологичность: Не содержит масла и свинца, при горении выделяет меньше дыма и токсичных веществ по сравнению с ПВХ.
- Разделка кабеля: Необходимо аккуратно снимать оболочку и экраны, не повреждая основную изоляцию. Используются специальные монтажные ножи.
- Монтаж концевых муфт (КНС) и соединительных муфт (СС): Обязательно применение муфт, предназначенных specifically для кабелей с изоляцией из СПЭ на соответствующее напряжение. Конструкция муфты обеспечивает плавный градиент электрического поля в зоне снятия экрана (с помощью электродов из электропроводящего материала или геля) и надежную герметизацию.
- Заземление: Медный экран кабеля с двух сторон должен быть надежно заземлен. Это требование безопасности и правильной работы сети. В трехжильных кабелях заземляются экраны всех трех жил.
- Испытания после монтажа: Обязательным этапом является проведение высоковольтных испытаний повышенным напряжением переменного тока (25 кВ, 50 Гц, 15 мин) или, что становится стандартом, испытания выпрямленным напряжением (постоянным током) согласно действующим ПУЭ и инструкциям.
Дополнительно в маркировке могут присутствовать индексы: «у» – кабель может быть проложен в земле (в траншее), «хл» – для холодного климата, «т» – для тропического климата.
Конструкция кабеля АПвПг 20 кВ 50 мм²
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее подробно, начиная от центра.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий высокой электропроводности) по ГОСТ 22483. Для сечения 50 мм² жила, как правило, выполняется однопроволочной (монолитной) или многопроволочной в зависимости от требований к гибкости. Класс гибкости 1 или 2. Жила имеет круглую форму.
2. Экран по жиле (полупроводящий экран)
Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его основная функция – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов, которые разрушают основную изоляцию.
3. Основная изоляция
Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE – Cross-Linked Polyethylene). Толщина изоляции нормируется стандартами. Для напряжения 20 кВ она составляет, как правило, 5,5-6,0 мм. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу повышенные температурные характеристики: стойкость к деформациям при нагреве до +90°C в длительном режиме и до +130°C – в режиме короткого замыкания.
4. Экран по изоляции (полупроводящий слой)
Аналогично экрану по жиле, накладывается поверх основной изоляции. Обеспечивает равномерное распределение электрического поля и является частью системы экранирования.
5. Медная экранирующая оплетка (экран)
Поверх экрана по изоляции накладывается оплетка из медных лент или проволок. Ее назначение – защита от электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля, а также использование в качестве проводника для токов короткого замыкания и токов утечки. Для кабеля 20 кВ сечением 50 мм² сечение медных проволок оплетки нормируется и обычно составляет не менее 25 мм².
6. Поясная изоляция
В качестве разделительного слоя между экраном и оболочкой может использоваться поясная изоляция из полупроводящих или изоляционных лент. Она предохраняет оболочку от контакта с медным экраном.
7. Наружная оболочка
Выполняется из полиэтилена (индекс «Пг» в маркировке). Толщина оболочки рассчитывается исходя из механических требований. Полиэтиленовая оболочка обеспечивает высокую стойкость к влаге, агрессивным химическим средам (кислоты, щелочи, соли), коррозии и ультрафиолетовому излучению, что позволяет прокладывать кабель открыто. Цвет оболочки, как правило, черный.
Основные технические и электрические параметры
Таблица 1. Ключевые параметры кабеля АПвПг 20 кВ 1х50
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 12/20 кВ (24 кВ) |
| Количество и сечение жил | 1 x 50 мм² |
| Максимальная рабочая температура жилы | +90°C |
| Максимальная температура при КЗ (до 5 сек) | +250°C |
| Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева | -15°C |
| Минимальный радиус изгиба при монтаже | 15 x D (наружного диаметра кабеля) |
| Допустимый длительный ток нагрузки (Iдоп)* | ~205 А (для прокладки в земле, +20°C, глубина 0.7м, тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт) |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, не более | 0.641 Ом/км (ГОСТ 22483) |
| Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц после монтажа | 2U0 + 1 кВ (25 кВ) в течение 15 минут |
| Емкость на 1 км длины | ~0.25 мкФ/км |
Область применения и способы прокладки
Кабель АПвПг 20 кВ 50 мм² предназначен для эксплуатации в электрических сетях на номинальное напряжение 20 кВ. Основные сферы применения:
Способы прокладки:
Важно: Кабель АПвПг не имеет бронепокрова (индекс «г» – голый), поэтому при прокладке в земле в местах с повышенными механическими нагрузками или риском повреждения грызунами необходимо применять защитные конструкции (гофрированные трубы из ПНД/ПВД, асбоцементные или полимерные трубы, защитные плиты).
Сравнение с аналогами и преимущества
Основным аналогом кабеля АПвПг является кабель с бумажно-пропитанной изоляцией в алюминиевой оболочке (ААБл, ААШв) или со свинцовой оболочкой (АСБ). Также к аналогам можно отнести кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, но с бронепокровом (АПвБбШв, АПвПу).
Таблица 2. Сравнение АПвПг 20 кВ с кабелем ААБл 20 кВ
| Критерий | АПвПг 20 кВ | ААБл 20 кВ (бумажная изоляция) |
|---|---|---|
| Допустимая температура жилы | +90°C (длит.) | +70°C (длит.) |
| Пропускная способность (Iдоп) | Выше на 20-30% при равных условиях | Ниже |
| Влагостойкость | Абсолютная, не гигроскопичен | Требует герметичности оболочки, боится увлажнения |
| Монтаж при низких температурах | До -15°C без подогрева | Требует подогрева уже при 0°C |
| Радиус изгиба | 15D | 25D и более |
| Вес и габариты | Меньше и легче | Больше и тяжелее |
| Эксплуатация | Не требует контроля уровня маслопропитки, прост в обслуживании | Может требовать контроля и подпитки пропитки на уклонах |
| Экологичность | Без масла и свинца | Содержит пропиточный состав, в конструкции АСБ – свинец |
Преимущества кабеля АПвПг 20 кВ 50 мм²:
Особенности монтажа и оконцевания
Монтаж кабеля АПвПг требует использования специального инструмента и комплектующих для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. В чем ключевое отличие кабеля АПвПг от АПвБбШв?
Основное отличие – в наличии бронепокрова. АПвБбШв имеет броню из двух стальных оцинкованных лент (индекс «Бб») и защитный шланг из поливинилхлорида (индекс «Шв»). Это делает его значительно более защищенным от механических повреждений, в том числе при прокладке в земле без дополнительных защитных конструкций. АПвПг такой защиты не имеет, но он легче, дешевле и более гибок.
2. Можно ли прокладывать кабель АПвПг 20 кВ в земле без защиты?
Технически – да, кабель предназначен для прокладки в земле (индекс «у»). Однако, учитывая отсутствие брони, ПУЭ и здравый смысл рекомендуют защищать кабель при заглублении в траншею. Минимальная защита – засыпка слоем песка и укладка сигнальной ленты. В местах с повышенным риском (под дорогами, в зонах возможных земляных работ) обязательно применение защитных труб или плит.
3. Как правильно выбрать между одножильным и трехжильным кабелем на 20 кВ?
Выбор зависит от схемы сети и экономических расчетов. Одножильный кабель (1х50) применяется, как правило, для фазного исполнения в трехфазной системе, когда три таких кабеля прокладываются параллельно. Это упрощает монтаж (меньший вес каждой единицы) и позволяет гибко формировать трассы. Трехжильный кабель (3х50) компактнее при прокладке в одной траншее, имеет общие экран и оболочку, но значительно тяжелее и имеет больший радиус изгиба. Для сечения 50 мм² на напряжение 20 кВ чаще используются три одножильных кабеля.
4. Каков реальный срок службы кабеля АПвПг?
Производители заявляют срок службы не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации зависит от условий прокладки, соблюдения токовых нагрузок, качества монтажа муфт и отсутствия внешних повреждений. Кабели с изоляцией из СПЭ демонстрируют высокую надежность, и ожидаемый срок службы может превышать 40 лет.
5. Почему для испытаний после монтажа все чаще используют постоянный ток, а не переменный?
Испытания выпрямленным (постоянным) напряжением предпочтительнее для кабелей большой длины по нескольким причинам: требуемая мощность испытательной установки в разы меньше, установка более мобильна. Метод эффективно выявляет дефекты изоляции (заострения, увлажнения). Однако он не заменяет полностью испытания переменным напряжением промышленной частоты, которые лучше моделируют рабочие условия. Современные нормы (ПУЭ 7 изд.) допускают для кабелей с изоляцией из СПЭ на напряжение 6-35 кВ испытания постоянным током с напряжением 60 кВ в течение 10 минут.
6. Требуется ли специальная подготовка конца кабеля перед установкой муфты?
Да, это критически важный этап. Поверхность основной изоляции после зачистки от полупроводящего экрана должна быть абсолютно чистой, гладкой и не иметь повреждений. Для этого используют абразивные материалы с определенной зернистостью, специальные очистители и средства для удаления полупроводящего слоя. Несоблюдение технологии подготовки приводит к локальным концентрациям электрического поля и пробою в муфте.
7. Что означает индекс «Пг» в части пожарной безопасности?
Индекс «г» означает, что оболочка не распространяет горение при одиночной прокладке. Однако полиэтилен является горючим материалом. Для прокладки в группе (пучком, в кабельных сооружениях) следует выбирать кабели с индексом «-нг(А)-LS» или «-FR», которые имеют огнестойкую изоляцию и оболочку с пониженным дымовыделением и газообразованием. Кабель АПвПг в стандартном исполнении для групповой прокладки в закрытых коллекторах может не подходить по современным противопожарным нормам.
Заключение
Кабель АПвПг 20 кВ сечением 50 мм² является современным, надежным и технологичным решением для строительства и модернизации распределительных сетей среднего класса напряжения. Его преимущества, такие как высокая пропускная способность, стойкость к внешним воздействиям, простота монтажа и длительный срок службы, делают его предпочтительным выбором по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией. Ключевым условием для реализации этих преимуществ является строгое соблюдение правил монтажа, качественная установка кабельной арматуры и проведение необходимых приемо-сдаточных испытаний. При выборе между АПвПг и бронированными модификациями необходимо тщательно оценивать условия прокладки и риски механических повреждений на протяжении всей трассы.