Кабель силовой АПвВнг(В)-LS на напряжение 35 кВ: полный технический анализ

Кабель АПвВнг(В)-LS 1×… на 35 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), алюминиевой жилой, броней из алюминиевых проволок и пониженным дымо- и газовыделением. Он предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Основная сфера применения – прокладка в кабельных сооружениях (туннелях, коллекторах, каналах), на эстакадах, в производственных помещениях, а также в земле (траншеях) при условии отсутствия значительных растягивающих усилий и риска механических повреждений брони. Его ключевые преимущества – высокая пропускная способность, отличные диэлектрические свойства, коррозионная стойкость брони и повышенная пожарная безопасность.

Расшифровка маркировки АПвВнг(В)-LS

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• П – изоляция из сшитого полиэтилена (Cross-linked Polyethylene, XLPE).
• в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ).
• Внг(В) – исполнение по пожарной опасности: «нг» – нераспространяющее горение при групповой прокладке, индекс (В) указывает категорию по ГОСТ 53315-2009, означающую, что испытание на нераспространение горения проводится при условии воздействия пламени с тепловой мощностью 1,5 кВт (для изделий с горючей оболочкой).
• LS (Low Smoke) – пониженное дымо- и газовыделение при горении и тлении.
• 1×… – одножильное исполнение.
• 35 кВ – номинальное напряжение сети, для которой предназначен кабель.

Конструкция кабеля АПвВнг(В)-LS 35 кВ

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

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий, вакуумная дуговая переплавка) или аналогичной, с высокой чистотой для обеспечения низкого удельного сопротивления. Для сечений от 50 мм² и выше, как правило, выполняется секторной или сегментной формы для оптимизации диаметра кабеля и расхода материалов. Жила может быть как однопроволочной (монолитной) для малых сечений, так и многопроволочной.

2. Экран на жиле (полупроводящий экран)

Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его назначение – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений на границе жила/изоляция, что предотвращает возникновение частичных разрядов – основной причины старения и пробоя изоляции.

3. Изоляция

Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии. Сшивание (вулканизация) молекул полиэтилена под воздействием высокого давления и температуры или силановым методом придает материалу высокие термические и механические свойства. Рабочая температура жилы повышается до +90°C, а температура в аварийном режиме может достигать +130°C (кратковременно до +250°C). Толщина изоляции нормируется стандартами (например, ГОСТ 18410) в зависимости от номинального напряжения.

4. Экран на изоляции (полупроводящий слой)

Аналогичный слой поверх изоляции, предназначенный для выравнивания электрического поля и обеспечения гладкого контакта с металлическим экраном.

5. Металлический экран

Выполняется в виде медной или алюминиевой ленты, наложенной продольно или в виде оплетки из медных проволок. В кабелях на 35 кВ этот слой является обязательным и выполняет несколько функций: служит для замыкания емкостных токов, является элементом системы защиты (заземления), а также обеспечивает симметрию электрического поля вокруг жилы. В одножильных кабелях экран является обязательным элементом для нормальной работы.

6. Броня

Выполнена из алюминиевых проволок, наложенных поверх поясной изоляции (подушки) с определенным шагом. Алюминиевая броня, в отличие от стальной оцинкованной, не подвержена коррозии и одновременно выполняет функцию дополнительного экрана и заземляющего элемента. Она обеспечивает защиту от механических воздействий (ударов, сдавливания) и от грызунов.

7. Защитный шланг (подушка) под броней

Слой из ПВХ-пластиката или битумированной бумаги, предохраняющий внутренние слои от повреждения проволоками брони.

8. Наружная оболочка

Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности (ПВХнг-LS). Оболочка обеспечивает защиту от влаги, агрессивных сред и механических повреждений. Материал LS при возгорании выделяет минимальное количество дыма и галогенов (хлористого водорода), что критически важно для прокладки в людных местах и закрытых сооружениях.

Основные технические и электрические характеристики

Таблица 1. Ключевые параметры кабеля АПвВнг(В)-LS 35 кВ

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	20,5 / 35 кВ (40,5 кВ)
Система измерения напряжения	U0 – напряжение между жилой и землей; U – междуфазное; Um – максимальное рабочее
Частота	50 Гц
Климатическое исполнение	УХЛ, категории размещения 1-5 по ГОСТ 15150 (для умеренного и холодного климата)
Диапазон рабочих температур	От -50°C до +50°C (для монтажа без предварительного подогрева до -15°C)
Максимальная рабочая температура жилы	+90°C
Допустимая температура при КЗ (до 4 сек)	+250°C
Минимальный радиус изгиба при прокладке	Не менее 20 наружных диаметров кабеля
Строительная длина	Не менее 200 м (может оговариваться с заказчиком)
Срок службы	Не менее 30 лет

Таблица 2. Примеры сечений и электрических параметров (ориентировочно)

Сечение жилы, мм²	Наружный диаметр, мм (примерно)	Масса 1 км, кг (примерно)	Допустимый длительный ток нагрузки (в воздухе), А	Сопротивление жилы при +90°C, Ом/км
50	45-50	2500-3000	190-210	0.724
95	50-55	3500-4000	280-310	0.382
150	55-60	4500-5000	350-390	0.242
240	65-70	6000-7000	470-520	0.151
400	75-85	8500-10000	650-720	0.090

• Точные значения определяются по ПУЭ 7 изд., глава 1.3, с учетом условий прокладки, температуры окружающей среды и количества работающих кабелей.

Область применения и особенности прокладки

Кабель АПвВнг(В)-LS 35 кВ применяется в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, а также в сетях с эффективно заземленной нейтралью. Благодаря броне из алюминиевых проволок он рекомендован для прокладки в грунтах с высокой коррозионной активностью (солончаки, болота, территории химических производств), где стальная броня быстро выходит из строя. Однако алюминиевая броня обладает меньшей механической прочностью на разрыв по сравнению со стальной, поэтому кабель не следует применять на участках с возможными значительными растягивающими нагрузками (например, на вертикальных трассах большой высоты без дополнительного крепления).

Основные способы прокладки:

• В кабельных сооружениях: туннелях, коллекторах, этажах, галереях. Показатель «нг-LS» здесь является обязательным.
• В производственных помещениях: на стенах, конструкциях, в лотках и коробах.
• В земле (траншеях): при условии защиты от механических повреждений (кирпич, сигнальная лента) и в неагрессивных грунтах. Рекомендуется использовать в случаях, когда трасса проходит через влажные участки или участки с блуждающими токами.

Важное замечание по прокладке одножильных кабелей: При протекании переменного тока вокруг жилы возникает переменное магнитное поле, которое наводит ЭДС в металлических элементах (броне, экране). Для снижения потерь и нагрева, а также для предотвращения перегрева оболочки, одножильные кабели должны быть уложены в треугольник (при трехфазной системе) или параллельно с минимальным расстоянием между фазами (определяется расчетом). Металлические экраны/брони должны быть заземлены с двух сторон для прерывания пути циркулирующих токов, если иное не предусмотрено проектом.

Соответствие стандартам и нормативным документам

Кабель АПвВнг(В)-LS 35 кВ изготавливается в соответствии с:

• ГОСТ 18410-73: «Кабели с пластмассовой изоляцией. Технические условия» (или более новыми ТУ, разработанными на его основе).
• ГОСТ 31565-2012 (МЭК 60332-3-22): Требования к нераспространению горения при групповой прокладке.
• ГОСТ 53315-2009 (МЭК 60332-1, 60332-2): Требования к пожарной безопасности кабельной продукции.
• ГОСТ Р МЭК 61034-1,2: Измерение плотности дыма.
• Правила устройства электроустановок (ПУЭ), глава 2.3 и 1.3: Определяют требования к прокладке и выбору сечений.

Сравнение с аналогами

Для выбора оптимального решения важно сравнить АПвВнг(В)-LS с другими типами кабелей на 35 кВ.

• АПвВнг(В)-LS vs. АПвПнг(В)-LS: Второй имеет броню из стальных оцинкованных проволок. Стальная броня прочнее на разрыв, но подвержена коррозии в агрессивных средах. Алюминиевая броня легче и коррозионно-стойка.
• АПвВнг(В)-LS vs. АПвБбШпнг(В)-LS: Кабель АПвБбШпнг имеет броню из двух стальных оцинкованных лент (ленточная броня). Он лучше защищен от механических повреждений режущего типа, но тяжелее и менее гибкий. Ленточная броня хуже выдерживает растягивающие нагрузки по сравнению с проволочной.
• АПвВнг(В)-LS vs. АПвПу2гнг(В)-LS: Кабель АПвПу2г не имеет брони, защищен только герметичной оболочкой из полиэтилена. Применяется только в кабельных сооружениях, где исключены механические воздействия. Он легче и дешевле.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Почему для 35 кВ используется именно сшитый полиэтилен (XLPE), а не ПВХ или бумажная изоляция?

Сшитый полиэтинен обладает совокупностью превосходных свойств: высокими диэлектрическими характеристиками, стойкостью к тепловому старению, высокой рабочей температурой (+90°C против +70°C для ПВХ), малой гигроскопичностью (не требует герметичных металлических оболочек, как бумажно-масляная изоляция), легкостью и простотой монтажа. Это современный стандарт для кабелей среднего и высокого напряжения.

2. Как правильно заземлять броню и экран одножильного кабеля АПвВнг-LS?

Металлический экран (проволочный или ленточный) и алюминиевая броня должны быть заземлены с обеих сторон кабельной линии. Это необходимо для безопасности (снятие потенциала) и обеспечения нормального режима работы. Однако такая схема приводит к циркуляции токов по экрану/брони (токи Фуко). Для их ограничения применяется схема «попеременного» перекрестного заземления при большой длине линии или установка специальных разъединителей экрана, позволяющих заземлять его только с одной стороны в нормальном режиме, а с двух – только при КЗ.

3. Можно ли прокладывать кабель АПвВнг(В)-LS в одном лотке с кабелями низкого напряжения?

Да, но с соблюдением требований ПУЭ (п. 2.1.16, 2.3.86). Силовые кабели выше 1 кВ рекомендуется прокладывать отдельно от кабелей ниже 1 кВ. Если такая прокладка不可避免, то между группами кабелей должен быть установлен несгораемый разделительный экран (перегородка) или должно быть выдержано расстояние не менее 250 мм. Также необходимо учитывать, что все кабели в пучке должны иметь оболочку с аналогичными показателями пожарной опасности (нг-LS).

4. В чем принципиальная разница между индексами «нг(А)», «нг(В)» и т.д.?

Индекс в скобках указывает категорию пожарной опасности по ГОСТ 53315-2009, которая определяется испытанием на нераспространение горения с различной тепловой мощностью пламени горелки:

• нг(А) – испытание при мощности пламени 1,7 кВт (наиболее жесткое).
• нг(В) – испытание при мощности пламени 1,5 кВт.
• нг(С) – испытание при мощности пламени 1,0 кВт.

Для кабелей на 35 кВ с горючей оболочкой из ПВХнг-LS типичной и наиболее распространенной категорией является «нг(В)».

5. Как определить необходимое сечение жилы для конкретного проекта?

Выбор сечения осуществляется по двум основным критериям, указанным в ПУЭ Глава 1.3:

1. По допустимому длительному току нагрузки (нагреву): Расчетный максимальный ток нагрузки должен быть меньше допустимого тока для выбранного способа прокладки (в земле, в воздухе, в трубе) с поправками на температуру окружающей среды и количество рядом проложенных кабелей.
2. По экономической плотности тока: Для сетей с большим числом часов использования максимальной нагрузки (обычно от 3000 ч/год и выше) сечение дополнительно проверяется по экономической плотности тока, чтобы минимизировать капитальные затраты и потери электроэнергии за срок службы.
3. Проверка на термическую стойкость при коротком замыкании и потери напряжения выполняются в завершение.

Рекомендуется выполнять расчет с помощью специализированного ПО или силами проектного института.

6. Что означает буква «г» в маркировке некоторых аналогов (например, АПвПу2г) и почему ее нет в АПвВнг-LS?

Буква «г» означает «герметизация» — наличие гидроизоляционного слоя (чаще всего из алюмополимерной ленты) под оболочкой для защиты от продольного распространения влаги. В кабеле АПвВнг-LS с алюминиевой проволочной броней и ПВХ-оболочкой такой слой, как правило, не предусмотрен конструктивно. Для прокладки в грунтах с высокой влажностью или в воде следует выбирать специальные исполнения с гидроизоляцией (например, АПвВпнг-LS, где «п» – подушка из гидроизоляционного материала).

Заключение

Кабель АПвВнг(В)-LS 1×… на 35 кВ является современным, надежным и безопасным решением для построения распределительных сетей среднего напряжения в условиях, требующих повышенной коррозионной стойкости и соблюдения норм пожарной безопасности. Его конструкция, сочетающая преимущества изоляции из сшитого полиэтилена, алюминиевой проволочной брони и оболочки с низким дымо- и газовыделением, делает его оптимальным выбором для прокладки в кабельных сооружениях, промышленных объектах и грунтах с агрессивной средой. Правильный выбор сечения, соблюдение норм прокладки и заземления, а также учет категории пожарной опасности являются обязательными условиями для долговечной и безотказной работы кабельной линии на протяжении всего срока службы, превышающего 30 лет.