Кабель АПвКПу 1-х жильный 10 кВ

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

Кабель марки АПвКПу является силовым кабелем с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенным для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 10 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы подобраны для обеспечения высокой надежности в сложных условиях эксплуатации, включая прокладку в земле (в траншеях) и в кабельных сооружениях, при условии отсутствия растягивающих усилий.

Расшифровка маркировки АПвКПу

Маркировка кабеля производится по ГОСТ 31565-2012 (кабели с СПЭ-изоляцией на напряжение от 6 до 35 кВ включительно) и раскрывает его ключевые конструктивные особенности:

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• П – проводящий (полупроводящий) экран по изоляции жилы.
• в – внешняя оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.
• К – наличие контрольного провода (жилы) для мониторинга состояния внешней оболочки.
• П – проводящий (полупроводящий) слой поверх оболочки (под броней).
• у – усиленная защитная оболочка (броня) из гофрированной устойчивой к коррозии ленты (обычно стальной, оцинкованной).
• 1х – количество токопроводящих жил (одна).
• 10 кВ – номинальное линейное напряжение, на которое рассчитан кабель.

Конструкция кабеля АПвКПу 1х жильный 10 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную электрическую или механическую функцию.

• 1. Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия (марки А5, А6, А7 по ГОСТ 22483), круглой или секторной формы. Для сечений от 50 мм² и выше, как правило, секторной или сегментной формы для уменьшения общего диаметра кабеля. Жила может быть однопроволочной (монолитной) для сечений до 240-300 мм² или многопроволочной.
• 2. Экран по жиле (внутренний полупроводящий слой). Наносится экструзией поверх жилы. Выравнивает электрическое поле, предотвращая локальные концентрации напряженности и микрополости на границе с изоляцией.
• 3. Изоляция. Выполнена из сшитого полиэтилена (СПЭ, XLPE). Это ключевой элемент, определяющий электрическую прочность и термостойкость кабеля. Процесс сшивания (вулканизации) молекул полиэтилена придает материалу высокую стабильность при повышенных температурах (до 90°C в длительном режиме и до 250°C при КЗ) по сравнению с ПВХ или обычным ПЭ.
• 4. Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой). Наносится экструзией поверх изоляции. Вместе с экраном по жиле формирует коаксиальную структуру, равномерно распределяющую электрическое поле только внутри изоляции и исключающую его воздействие на внешние элементы.
• 5. Медные проволоки (пояса). Накладываются поверх экрана по изоляции в виде повива медных проволок малого сечения или в виде медной ленты. Служат для заземления экранов и пропуска токов утечки или токов короткого замыкания.
• 6. Разделительный слой. Как правило, выполнен из полиэтилентерефталатной (ПЭТ) или крепированной бумажной ленты. Предназначен для защиты внутренних слоев от повреждения при наложении брони и для предотвращения электрического контакта медных экранов с броней.
• 7. Контрольный провод. Медный многопроволочный проводник малого сечения (обычно 1.5 или 2.5 мм²), расположенный поверх разделительного слоя. Предназначен для систем непрерывного контроля состояния оболочки (системы типа «Signal»). При повреждении оболочки и попадании влаги происходит замыкание контрольного провода на броню, что фиксируется сигнальным устройством.
• 8. Проводящий слой под броней. Полупроводящая лента или экструдированный слой. Обеспечивает электрический контакт между броней и контрольным проводом в случае повреждения основной оболочки, активируя систему сигнализации.
• 9. Броня. Выполнена в виде гофрированной оцинкованной стальной ленты (ГОСТЛ), наложенной с перекрытием. Гофрирование обеспечивает гибкость и сохранение защитных свойств при изгибах. Броня защищает кабель от механических повреждений (удары, сдавливание грунтом, грызуны).
• 10. Внешняя оболочка. Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Защищает броню от коррозии, выполняет функцию изоляции бронированного кабеля от земли и других кабелей. Имеет цветовую маркировку (обычно черный).

Основные технические и электрические характеристики

Таблица 1. Номинальные сечения жил и массогабаритные показатели (примерные значения)

Номинальное сечение жилы, мм²	Макс. наружный диаметр, мм	Масса 1 км кабеля, кг
50	35-40	1500-1800
70	38-43	1800-2200
95	41-46	2200-2600
120	44-49	2600-3100
150	47-52	3100-3700
185	51-56	3700-4400
240	56-62	4600-5400

Таблица 2. Электрические параметры (ГОСТ 31565-2012, ТУ 16.К71-335-2004)

Параметр	Значение / Условие
Номинальное напряжение U0/U (Um), кВ	8,7/10 (12)
Максимально допустимая рабочая температура жилы	+90°C
Максимальная температура жилы при КЗ (длительность до 5 с)	+250°C
Допустимая температура нагрева жилы при перегрузке	+130°C (не более 100 ч/год, не более 8 ч/сут)
Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева	-15°C
Минимальный радиус изгиба при прокладке	15 x Наружный диаметр кабеля
Сопротивление изоляции при +20°C, не менее	1000 МОм·км
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты 50 Гц после прокладки, продолжительность 5 мин.	18 кВ
Допустимый длительный ток нагрузки (Iдл.доп.)	Зависит от сечения, способа прокладки и температуры грунта. Например, для АПвКПу 1х240/25, проложенного в земле (траншее) при температуре грунта +20°C и глубине 0.7 м, Iдл.доп. ≈ 410 А.

Область применения и особенности монтажа

Кабель АПвКПу 1х жильный 10 кВ предназначен для прокладки в земле (в траншеях с песчаной подсыпкой и защитным покрытием), в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, по эстакадам, а также в помещениях. Наличие брони и контрольного провода делает его предпочтительным выбором для ответственных участков распределительных сетей 6-10 кВ, где требуется повышенная механическая защита и возможность мониторинга целостности оболочки.

Ключевые особенности монтажа и эксплуатации:

• Прокладка в земле должна осуществляться на глубине не менее 0.7 м от планировочной отметки. Обязательна подсыпка и засыпка песком, укладка сигнальной ленты, защита кирпичом или плитами в местах с повышенной нагрузкой.
• При прокладке в одной траншее с другими кабелями необходимо соблюдать нормативные расстояния между ними (не менее 100 мм для кабелей 10 кВ).
• Концы кабеля перед подключением должны быть заделаны с помощью кабельной арматуры (муфт) – концевых или соединительных. Герметизация среза – критически важная операция для предотвращения попадания влаги в изоляцию.
• Медные экраны (пояса) всех трех фаз (при использовании трех одножильных кабелей) должны быть заземлены с двух сторон. Это необходимо для обеспечения безопасности и нормального протекания токов утечки. Схема заземления (одностороннее/двустороннее) должна соответствовать проекту и ПУЭ.
• Контрольный провод подключается к специализированной системе сигнализации повреждения оболочки (СДО).

Сравнение с аналогами и выбор кабеля

АПвКПу является одним из представителей семейства бронированных кабелей с СПЭ-изоляцией. Сравнение с ключевыми аналогами:

• АПвКПу vs АПвПу: Основное отличие – наличие контрольного провода (литера «К») в маркировке АПвКПу. Кабель АПвПу его не имеет, что делает его непригодным для объектов, где требуется система мониторинга оболочки.
• АПвКПу vs АПвБбШп: Кабель АПвБбШп имеет броню из двух стальных оцинкованных лент (Бб) и защитный шланг из полиэтилена (Шп). Броня из лент менее гибкая и более подвержена разрушению при частых изгибах, чем гофрированная лента в АПвКПу. Полиэтиленовая оболочка (Шп) обладает лучшими влагозащитными свойствами, чем ПВХ, но менее устойчива к распространению горения. АПвКПу с ПВХ оболочкой, как правило, не распространяет горение при одиночной прокладке.
• АПвКПу vs СБл-10: СБл – это устаревшая марка кабеля с бумажно-масляной изоляцией и свинцовой оболочкой. Он значительно тяжелее, требует сложной процедуры монтажа концевых муфт с вертикальной трассой, имеет ограничения по перепаду высот. Кабель АПвКПу со СПЭ-изоляцией лишен этих недостатков, более легок и прост в монтаже.
• Одножильный vs Трехжильный: Использование трех одножильных кабелей (3 х АПвКПу 1х) вместо одного трехжильного (АПвКПу 3х) часто облегчает монтаж на сложных трассах, снижает индуктивное сопротивление линии, но увеличивает стоимость и объем земляных работ. Для сетей 10 кВ с большими токами нагрузки часто предпочтительна схема с тремя одножильными кабелями.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие изоляции СПЭ от ПВХ или бумажно-масляной?

Сшитый полиэтилен (XLPE) – это термореактивный материал. Процесс сшивания формирует поперечные связи между молекулярными цепочками, что резко повышает его термостойкость (до +90°C против +70°C у ПВХ) и стойкость к тепловому пробою. СПЭ не содержит жидкого диэлектрика, как бумажно-масляная изоляция, поэтому не имеет ограничений по перепаду высот и не требует сложных систем подпитки маслом. Он обладает высокой влагостойкостью и механической прочностью.

Для чего нужен контрольный провод и как его правильно использовать?

Контрольный провод (жила) предназначен для работы в составе системы сигнализации повреждения оболочки (СДО). Он электрически изолирован от всех других элементов кабеля при нормальных условиях. При механическом повреждении внешней оболочки и брони (например, ковшом экскаватора) влага или земля создают электрический контакт между контрольным проводом и заземленной броней через проводящий слой под броней. Это замыкание фиксируется станцией контроля, подающей сигнал диспетчеру. Правильное использование: один конец контрольного провода подключается к клемме «К» концевой муфты, которая соединяется со станцией СДО, второй конец – изолируется и не подключается.

Как правильно заземлять экраны одножильных кабелей на напряжение 10 кВ?

Заземление экранов (медных проволок или поясов) обязательно согласно ПУЭ. Для трехфазной линии, собранной из трех одножильных кабелей, рекомендуется двустороннее заземление экранов. Это позволяет ограничить наведенное напряжение на экранах и снизить потери. На практике экраны всех трех кабелей соединяются между собой и заземляются на концевых муфтах с обоих концов линии. Сечение заземляющего проводника должно быть не менее 25 мм² по меди. Конкретная схема (возможно, с применением поперечных соединителей или устройств циркулирующих токов) должна быть указана в проекте.

Каков минимальный радиус изгиба для кабеля АПвКПу 1х240?

Согласно ГОСТ, минимальный радиус изгиба при прокладке для бронированных кабелей с гофрированной броней составляет 15 наружных диаметров кабеля. Для АПвКПу 1х240/25 с наружным диаметром приблизительно 59 мм, минимальный радиус изгиба составит: 15 х 59 мм = 885 мм. Таким образом, радиус должен быть не менее 0.9 метра. При монтаже муфт и на складских бухтах радиус изгиба может быть увеличен до 20 диаметров.

Допустима ли прокладка кабеля АПвКПу в воздухе (по фасадам, эстакадам)?

Да, допустима. Кабель имеет броню и внешнюю ПВХ оболочку, устойчивую к ультрафиолетовому излучению. Однако при открытой прокладке необходимо учитывать климатические условия (температуру окружающего воздуха, солнечную радиацию) и соответствующим образом корректировать допустимый длительный ток нагрузки, используя поправочные коэффициенты из ПУЭ. Также необходимо обеспечить защиту от прямого механического воздействия, если она не предусмотрена конструкцией кабеля.

В чем разница между кабелями на 6/10 кВ и 8,7/10 кВ?

Маркировка U₀/U, где U₀ – номинальное напряжение между жилой и землей (экраном), а U – междуфазное напряжение. Для сетей 10 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью, где возможно длительное существование однофазного замыкания на землю, напряжение U₀ может повышаться до линейного. Поэтому для таких сетей применяются кабели с U₀/U = 8,7/10 кВ. Кабели 6/10 кВ (где U₀ = 6 кВ) предназначены для сетей с эффективно заземленной нейтралью, где такие перенапряжения маловероятны. В России для вновь строящихся сетей 10 кВ, как правило, используются кабели на 8,7/10 кВ.