Кабель АПвЭмПг 20 кВ

Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвЭмПг 20 кВ: конструкция, применение и технические характеристики

Кабель АПвЭмПг 20 кВ представляет собой силовой кабель на напряжение 20 кВ с алюминиевыми жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена, с экраном из электропроводящего материала, в медной оболочке и с защитным покровом типа «Пг». Данная маркировка расшифровывается следующим образом: А – алюминиевая токопроводящая жила; Пв – изоляция из вулканизированного (сшитого) полиэтилена; Э – экран из электропроводящего материала (полупроводящий слой) поверх изоляции; м – медная оболочка; Пг – защитный покров в виде полимерной оболочки, наложенной поверх гофрированной металлической оболочки. Кабель предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц.

Конструкция кабеля АПвЭмПг 20 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая высокую надежность, долговечность и безопасность эксплуатации.

• Токопроводящая жила: Изготавливается из алюминия круглой формы. Может быть однопроволочной (секторной или круглой) для сечений до 240 мм² включительно или многопроволочной (секторной или круглой) для всех сечений. Класс гибкости 1 или 2 по ГОСТ 22483.
• Экран на жиле (полупроводящая экранирующая оболочка): Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Выравнивает электрическое поле вокруг жилы, предотвращая локальные перенапряжения в изоляции.
• Изоляция: Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Номинальная толщина изоляции для напряжения 20 кВ стандартизирована и составляет, как правило, 8.0 мм или 9.0 мм в зависимости от конкретного стандарта (ГОСТ или ТУ). Материал обладает высокой электрической прочностью, термостойкостью (допустимая температура длительной эксплуатации +90°C) и стойкостью к трекингу.
• Экран на изоляции (полупроводящей слой): Наносится поверх изоляции экструзией или в виде полупроводящей ленты. Является обязательным элементом для кабелей на напряжение 6 кВ и выше. Вместе с экраном на жиле формирует цилиндрический конденсатор, обеспечивая радиальное распределение электрического поля.
• Экранирующая обмотка: Выполняется из медных или медных луженых проволок, либо из медной ленты. Предназначена для отвода токов утечки и обеспечения безопасности при коротком замыкании. Является токоведущим элементом при однофазных замыканиях на землю.
• Поясная изоляция: Изготавливается из электроизоляционной ленты (например, полиэтилентерефталатной). Служит для фиксации экранирующей обмотки и защиты от коррозии.
• Медная оболочка: Гофрированная оболочка, герметично наложенная поверх поясной изоляции. Выполняет несколько ключевых функций: служит барьером для влаги и агрессивных сред, является нулевой жилой (защитным проводником PE) в системах заземления TN-S и TN-C-S, обеспечивает механическую защиту от грызунов и случайных повреждений, а также выполняет роль экрана от электромагнитных помех.
• Защитный покров (полимерная оболочка) типа «Пг»: Наружная оболочка из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ) или полиэтилена (ПЭ), наложенная непосредственно на гофрированную медную оболочку. Защищает металлическую оболочку от внешних химических и механических воздействий, обеспечивает дополнительную герметизацию и придает кабелю необходимые пожаротехнические характеристики (например, стойкость к распространению горения).

Область применения и условия эксплуатации

Кабель АПвЭмПг 20 кВ предназначен для прокладки в земле (траншеях), кабельных каналах, туннелях, шахтах, коллекторах, а также в помещениях, включая зоны с повышенной влажностью. Благодаря герметичной медной оболочке и наружной полимерной оболочке кабель устойчив к воздействию грунтовых вод, блуждающим токам и агрессивным почвам (при условии отсутствия непосредственного контакта с соединениями серы и ее соединений). Кабель не предназначен для прокладки в блоках, подверженных растягивающим усилиям, а также по воздуху без дополнительных несущих элементов.

Основные технические характеристики

Электрические характеристики

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 12/20 (24) кВ.
• Частота: 50 Гц.
• Максимально допустимая температура жилы при длительной эксплуатации: +90°C.
• Максимальная температура жилы при коротком замыкании (длительность не более 5 сек): +250°C.
• Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -20°C.
• Сопротивление изоляции при температуре +20°C: не менее 1000 МОм·км.
• Испытательное переменное напряжение промышленной частоты после монтажа: 2U₀ + 1 кВ в течение 15 минут (25 кВ).

Механические и конструктивные характеристики (пример для трехжильного кабеля)

Сечение жил, мм²	Примерный наружный диаметр, мм	Примерная масса 1 км кабеля, кг	Максимальный допустимый радиус изгиба
3×50	55-60	4500-5000	15 x Dнар
3×95	65-70	6000-6500	15 x Dнар
3×150	75-80	8000-8500	15 x Dнар
3×240	85-90	10500-11000	15 x Dнар

*Примечание: Dнар – фактический наружный диаметр кабеля. Конкретные значения диаметров, масс и электрических параметров (емкость, индуктивность) необходимо уточнять в технической документации производителя.

Преимущества и недостатки кабеля АПвЭмПг по сравнению с аналогами

Преимущества:

• Высокая надежность и долговечность: Комбинация изоляции из сшитого полиэтилена и герметичной медной оболочки обеспечивает срок службы не менее 30-40 лет.
• Влагостойкость и герметичность: Медная оболочка является абсолютным барьером для влаги и газов, что исключает старение изоляции из-за водных триингов.
• Высокая пропускная способность: Допустимая температура эксплуатации +90°C позволяет передавать большие токовые нагрузки по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией аналогичного сечения.
• Экологическая безопасность: Отсутствие масла исключает риск загрязнения окружающей среды при повреждении.
• Удобство монтажа и меньший радиус изгиба: По сравнению с кабелями в свинцовой оболочке, имеет меньший вес и более гибкую оболочку.
• Функция защитного проводника (PE): Медная оболочка может использоваться в качестве защитного заземляющего проводника, что экономит средства на прокладку отдельной жилы заземления.
• Стойкость к блуждающим токам: Медная оболочка не подвержена электрокоррозии от блуждающих токов, в отличие от брони из стальных лент.

Недостатки:

• Высокая стоимость: Является одним из самых дорогих типов кабелей среднего напряжения из-за использования меди и технологии сшитого полиэтилена.
• Сложность оконцевания и соединения: Требует специальных муфт и профессиональных навыков монтажа для обеспечения герметичности и правильного восстановления экранов.
• Относительно низкая стойкость к механическим ударам: Гофрированная оболочка, в отличие от стальной брони, может быть повреждена при прямом сильном ударе (например, ковшом экскаватора).
• Необходимость защиты от серосодержащих грунтов: В таких условиях требуется дополнительная наружная полимерная оболочка с повышенной стойкостью.

Сравнение с другими типами кабелей на 20 кВ

Параметр	АПвЭмПг	АПвПу2г (в алюминиевой оболочке)	АСБл (с бумажной изоляцией, в свинцовой оболочке, с броней)	АПвБбШп (с броней из стальных лент)
Материал оболочки/брони	Медь, полимер	Алюминий, полимер	Свинец, сталь	Сталь, полимер
Стойкость к влаге	Абсолютная	Абсолютная	Высокая	Требует герметизации
Стойкость к блуждающим токам	Высокая	Высокая	Низкая (свинец)	Низкая (сталь)
Вес	Средний	Ниже среднего	Очень высокий	Высокий
Стоимость	Высокая	Средне-высокая	Средняя	Средняя
Основное применение	Ответственные трассы, агрессивные грунты, требования к ЭМС	Трассы без риска механических повреждений, агрессивные грунты	Устаревающая технология, заменяется на кабели с XLPE	Трассы с риском механических повреждений, неагрессивные грунты

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабеля АПвЭмПг требует соблюдения ряда строгих правил. Перед прокладкой необходимо проверить целостность оболочки и изоляции (мегомметром на 2500 В). Радиус изгиба должен быть не менее 15 наружных диаметров кабеля. При прокладке в траншеях необходима песчаная подушка и защита кирпичом или плитами от механических повреждений. Для соединения и оконцевания применяются специальные муфты: соединительные, концевые, стопорные. Критически важным этапом является восстановление экранов и герметизация узла соединения. Медная оболочка в муфте должна быть электрически соединена перемычками для обеспечения непрерывности цепи защитного заземления. Все работы должны выполняться квалифицированным персоналом с использованием инструмента, рекомендованного производителем муфт.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие АПвЭмПг от АПвПу2г?

Основное отличие – материал герметичной оболочки. У АПвЭмПг – это гофрированная медная оболочка, у АПвПу2г – гофрированная алюминиевая. Медная оболочка обладает более высокой стойкостью к коррозии (особенно в соленых и щелочных грунтах), лучшей электропроводностью (что важно для использования в качестве PE-проводника) и пластичностью. Алюминиевая оболочка легче и дешевле, но требует более тщательной защиты от электрохимической коррозии.

Можно ли использовать медную оболочку в качестве единственного защитного проводника (PE)?

Да, это прямое назначение медной оболочки согласно стандартам. Сопротивление оболочки нормируется и должно соответствовать требованиям ПУЭ для защитных проводников. При проектировании необходимо выполнить расчет сопротивления оболочки на предмет соответствия условиям срабатывания защитной аппаратуры при однофазном КЗ. На практике для очень длинных линий может потребоваться дополнительная параллельная жила заземления.

Какой документ регламентирует основные параметры кабеля АПвЭмПг?

Основным документом является Технические условия (ТУ) конкретного производителя, которые разработаны на основе межгосударственного стандарта ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ» и более высокие напряжения. Для кабелей на 20 кВ также применяется ГОСТ Р 53769-2010 (Кабели силовые на напряжение до 30 кВ).

Требуется ли дополнительная защита кабеля при прокладке в траншее?

Согласно ПУЭ (Глава 2.3), кабель, имеющий наружную полимерную оболочку (типа «Пг»), допускается прокладывать в земле без дополнительной защиты, за исключением мест с повышенной внешней нагрузкой (под дорогами, в местах вероятных раскопок). Однако для защиты от механических повреждений экскаватором рекомендуется на всем протяжении укладывать сигнальную ленту, а над кабелем – защитные плиты или кирпич.

Как правильно выбрать сечение жил кабеля АПвЭмПг 20 кВ?

Выбор сечения производится по совокупности условий:

1. По допустимому длительному току нагрузки (с учетом способа прокладки, температуры грунта, количества работающих кабелей в траншее).
2. По экономической плотности тока (для сетей с большим числом часов использования максимума нагрузки).
3. По термической стойкости к токам короткого замыкания.
4. По потере напряжения (для протяженных линий).
5. По условиям срабатывания защиты (обеспечение необходимого тока однофазного КЗ).

Основным руководящим документом являются ПУЭ (Глава 1.3). Рекомендуется выполнять расчет с помощью специализированного программного обеспечения или с привлечением проектных организаций.

Каков реальный срок службы этого кабеля?

Заявленный производителями срок службы кабеля АПвЭмПг при соблюдении условий эксплуатации, транспортировки, монтажа и хранения составляет не менее 30 лет. Фактический срок может превышать 40-50 лет, так как старение изоляции из сшитого полиэтилена в герметичной оболочке протекает очень медленно. Критическими факторами, сокращающими срок службы, являются: повреждение оболочки при монтаже, перегрузки по току, некачественный монтаж муфт и концевых заделок.