Кабель АПвП 20 кВ 630 мм²: полное техническое описание и сфера применения

Кабель АПвП 20 кВ с сечением жилы 630 мм² представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Данный кабель является современной, высокотехнологичной альтернативой кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией и широко применяется в магистральных и распределительных сетях, а также для питания крупных промышленных объектов. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, долговечность и удобство монтажа.

Расшифровка маркировки АПвП 20 кВ 630 мм²

• А – Алюминиевая токопроводящая жила.
• П – Изоляция жил из сшитого полиэтилена (Cross-linked Polyethylene, XLPE).
• в – Внутренняя оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.
• П – Наружная защитная оболочка из полиэтилена (PE).
• 20 кВ – Номинальное напряжение 20000 В.
• 630 мм² – Номинальное сечение основной токопроводящей жилы.

Конструкция кабеля АПвП 20 кВ 630 мм²

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Для кабеля на напряжение 20 кВ характерна экранированная конструкция каждой жилы.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий, вакуумная плавка, электротехнический) по ГОСТ 22483. Для сечения 630 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы (для многожильных кабелей), что позволяет оптимизировать диаметр кабеля и снизить расход материалов. Жила может быть как однопроволочной (при условии достаточной гибкости), так и многопроволочной, скрученной из отдельных проволок.

2. Экран по жиле (полупроводящей экран)

Наносится поверх токопроводящей жилы экструзионным способом. Представляет собой слой из сшитого полиэтилена, модифицированного сажей или другими проводящими добавками. Его основная функция – выравнивание электрического поля и предотвращение возникновения локальных электрических напряжений (микроразрядов) на границе между жилой и изоляцией.

3. Изоляция

Основной изоляционный слой, выполненный из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивания (вулканизации) молекул полиэтилена придает материалу повышенные термические и механические свойства. Изоляция наносится экструзией поверх экрана по жиле. Толщина изоляции нормируется стандартами (например, ГОСТ 31565-2012 или ТУ 16.К71-335-2004) и для напряжения 20 кВ составляет, как правило, 5,5 – 6,0 мм.

4. Экран по изоляции (полупроводящей экран)

Аналогичен экрану по жиле. Наносится поверх основной изоляции. Обеспечивает плавное распределение электрического поля и является внутренней частью общего экранирующего комплекса.

5. Медный экран (поясной экран)

Выполняется в виде медной ленты, наложенной спиральной обмоткой с перекрытием, или в виде оплетки из медных проволок. В кабелях большого сечения (630 мм²) часто применяется комбинированный экран: медные проволоки, уложенные поверх медной ленты. Основные функции: защита от электромагнитных помех, замыкание токов утечки при повреждении изоляции, обеспечение безопасности при коротком замыкании (является проводником для токов КЗ).

6. Внутренняя оболочка (разделительный слой)

Изготавливается из ПВХ пластиката. Ее назначение – защита медного экрана от коррозии и механических повреждений, а также обеспечение скользящей поверхности для облегчения разделки концов кабеля. Обозначается в маркировке буквой «в».

7. Броня

В марке АПвП броня отсутствует. Буква «П» в конце обозначает наружную оболочку из полиэтилена. Для кабелей, требующих повышенной механической защиты, следует выбирать модификации с броней, например, АПвПу (с броней из стальных оцинкованных проволок) или АПвБб (с броней из стальных оцинкованных лент).

8. Наружная оболочка

Выполняется из полиэтилена (PE) черного цвета. Полиэтиленовая оболочка обладает высокой стойкостью к атмосферным воздействиям (УФ-излучению, осадкам), агрессивным химическим средам и обладает хорошими механическими свойствами. Это делает кабель АПвП пригодным для прокладки в земле (траншеях) без дополнительных защитных труб, при условии отсутствия механических нагрузок, требующих бронирования.

Основные технические и электрические характеристики

Таблица 1. Ключевые параметры кабеля АПвП 20 кВ 630 мм² (одножильного)

Параметр	Значение / Описание	Нормативный документ
Номинальное напряжение U0/U, кВ	12/20	ГОСТ 31565-2012
Максимальное рабочее напряжение Um, кВ	24	ГОСТ 31565-2012
Частота, Гц	50	—
Сечение основной жилы, мм²	630	ГОСТ 22483
Материал жилы	Алюминий	—
Испытательное переменное напряжение, кВ (5 мин.)	45	ГОСТ 31565-2012
Допустимая температура жилы при эксплуатации, °C	90	ГОСТ 31565-2012
Допустимая температура при коротком замыкании (макс. 5 сек), °C	250	ГОСТ 31565-2012
Допустимая температура при перегрузке, °C	130	ГОСТ 31565-2012
Минимальный радиус изгиба при монтаже	Не менее 15 наружных диаметров кабеля	ТУ/ГОСТ
Сопротивление изоляции при 20°C, МОм·км	Не менее 1000	ГОСТ 31565-2012
Сопротивление жилы постоянному току при 20°C, Ом/км (не более)	~0.0461	ГОСТ 22483

Таблица 2. Длительно допустимый ток нагрузки (ДДТ) для кабеля АПвП 20 кВ 630 мм²

Условия прокладки: Земля (траншея), температура грунта +20°C, глубина прокладки 0.7 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт, температура окружающей среды +25°C, температура жилы +90°C.

Количество кабелей в траншее	Расстояние между кабелями, мм	ДДТ, А
1	—	~710 — 740
2	300	~620 — 650 (с учетом взаимного нагрева)
3	300	~570 — 600 (с учетом взаимного нагрева)

Примечание: Точные значения ДДТ должны определяться расчетом для конкретных условий прокладки (температура грунта, наличие других кабелей, теплопроводность грунта) согласно ПУЭ 7-го издания и методическим указаниям.

Области применения

• Распределительные сети 6-20 кВ: Прокладка в кабельных туннелях, коллекторах, по эстакадам и в земле (траншеях) для питания городских и промышленных распределительных подстанций.
• Питание крупных промышленных предприятий: Подключение мощного оборудования, главных понизительных подстанций заводов.
• Магистральные линии электропередачи: В качестве выходных и соединительных линий от силовых трансформаторов на напряжение 20 кВ.
• Объекты инфраструктуры: Аэропорты, железнодорожные вокзалы, метрополитен, где требуется надежная кабельная линия с высокой пропускной способностью.
• Сети электроснабжения городов и населенных пунктов: Реконструкция и новое строительство кабельных линий взамен устаревших кабелей с бумажной изоляцией.

Кабель АПвП не предназначен для прокладки в воде, в блоках, а также в условиях значительных растягивающих нагрузок (без брони).

Преимущества и недостатки кабеля АПвП 20 кВ 630 мм²

Преимущества:

• Высокая пропускная способность: Допустимая температура жилы +90°C позволяет пропускать большие токи по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией.
• Отличные диэлектрические свойства: Сшитый полиэтилен имеет низкие диэлектрические потери и высокую электрическую прочность.
• Влагостойкость: Отсутствие гигроскопичных материалов в изоляции. Кабель не требует специальных мероприятий по осушению и герметизации при монтаже.
• Удобство монтажа и эксплуатации: Меньший вес и радиус изгиба по сравнению с кабелями аналогичного сечения с бумажной изоляцией. Возможность прокладки на вертикальных участках без ограничения по высоте.
• Высокая стойкость к термическим перегрузкам и токам КЗ.
• Долгий срок службы: Более 30 лет при соблюдении условий эксплуатации.

Недостатки:

• Чувствительность к механическим повреждениям (удар, порез): Отсутствие брони в базовой конструкции требует аккуратного обращения при монтаже и, в случае риска повреждений, применения бронированных модификаций или защитных труб.
• Чувствительность к дендритному старению при наличии дефектов: Микроскопические включения или неровности в изоляции под воздействием электрического поля могут со временем развиваться в проводящие трещины (дендриты). Современные технологии производства минимизируют этот риск.
• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией (на момент выбора), однако совокупные затраты на жизненный цикл часто ниже из-за простоты монтажа и эксплуатации.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж кабеля АПвП 20 кВ 630 мм² требует соблюдения ряда правил:

1. Транспортировка и хранение: Барабаны с кабелем должны перемещаться и храниться в положении, исключающем деформацию. Запрещается сбрасывать барабаны.
2. Радиус изгиба: Минимальный радиус изгиба при прокладке должен быть не менее 15 наружных диаметров кабеля. Для одножильного кабеля 630 мм² это, как правило, 1.2 – 1.5 метра.
3. Прокладка в земле: Глубина траншеи – не менее 0.7 м от планировочной отметки. Кабель укладывается на подготовленную подушку из мелкого грунта без камней или песчаную подсыпку толщиной не менее 100 мм. Сверху засыпается таким же слоем, после чего укладывается сигнальная лента и производится обратная засыпка.
4. Температура монтажа: Прокладка без предварительного подогрева допускается при температуре воздуха не ниже -20°C. При более низких температурах кабель необходимо выдержать в теплом помещении или прогреть током.
5. Монтаж муфт и концевых заделок: Требует высокой квалификации персонала. Необходимо строго соблюдать технологию разделки кабеля, очистки полупроводящих экранов и монтажа изоляции муфты. Все работы должны проводиться в условиях чистоты, без попадания влаги и пыли на торцы изоляции.
6. Испытания после монтажа: Обязательным этапом является проведение высоковольтных испытаний постоянным напряжением выпрямленного тока (по нормам ПУЭ) или переменным напряжением очень низкой частоты (VLF).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем кабель АПвП принципиально отличается от кабеля АПвПу?

Кабель АПвПу имеет дополнительный элемент конструкции – броню из стальных оцинкованных проволок, уложенных поверх внутренней оболочки. Буква «у» обозначает «усиленный защитным покровом». Эта броня защищает кабель от механических повреждений (удары, сдавливание грунтом, грызуны) и позволяет прокладывать его в условиях, где возможны такие воздействия. АПвП такой защиты не имеет, его наружная оболочка – просто полиэтилен.

Какое сечение заземляющего проводника должно быть у кабеля 20 кВ 630 мм²?

В трехжильных кабелях экран/броня часто используются в качестве заземляющего проводника. Для одножильных кабелей сечение отдельного заземляющего проводника (если он предусмотрен конструктивно) выбирается согласно ПУЭ гл. 1.7. В общем случае, сечение заземляющих проводников для кабелей выше 1 кВ должно быть не менее 16 мм² по меди и 25 мм² по алюминию. Однако для кабеля 20 кВ 630 мм², учитывая высокие токи КЗ, сечение заземляющего проводника (медных проволок экрана) нормируется ТУ и обычно составляет 25-35 мм² по меди, что обеспечивает термическую стойкость.

Можно ли прокладывать одножильный кабель АПвП 20 кВ 630 мм² в стальной трубе?

Прокладка в стальных трубах возможна, но не является рекомендуемой стандартной практикой для кабелей с СПЭ-изоляцией на такое напряжение и сечение. Труба затрудняет теплоотвод, что приводит к значительному снижению допустимого тока нагрузки (до 30-40%). Кроме того, при прокладке одножильного кабеля в ферромагнитной трубе возникают дополнительные потери на вихревые токи. Если механическая защита необходима, предпочтительнее использовать бронированную модификацию кабеля (АПвПу) или неметаллические (пластиковые) трубы-гофры высокой жесткости (HDPE).

Какой срок службы у данного кабеля и от чего он зависит?

Номинальный срок службы кабеля АПвП 20 кВ, заявленный производителями и стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок службы зависит от:

• Соблюдения условий эксплуатации (недопущение длительных перегрузок).
• Качества монтажа, особенно соединений муфтами.
• Отсутствия механических повреждений оболочки и изоляции.
• Корректности проведения высоковольтных испытаний в процессе эксплуатации.
• Условий окружающей среды (агрессивность грунта, блуждающие токи).

Регулярный мониторинг состояния кабельной линии (диагностика частичных разрядов, измерение tg δ) позволяет прогнозировать и продлевать срок ее службы.

Что означает маркировка «U₀/U = 12/20 кВ»?

Это обозначение номинального напряжения кабеля по международным и российским стандартам (МЭК, ГОСТ).

• U₀ – номинальное напряжение между жилой и землей (экраном/броней). Для сетей с изолированной или компенсированной нейтралью 20 кВ фазное напряжение составляет 20 / √3 ≈ 11.5 кВ, что округляется до 12 кВ.
• U – номинальное междуфазное (линейное) напряжение сети, в которой будет работать кабель. Таким образом, кабель рассчитан для работы в трехфазной сети 20 кВ.

Какой документ является основным для определения требований к кабелю АПвП?

Основополагающим стандартом является ГОСТ 31565-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией. Общие технические условия». Конкретные параметры для кабеля 20 кВ 630 мм², а также возможные дополнительные требования, устанавливаются в Технических Условиях (ТУ) завода-изготовителя, которые не должны противоречить ГОСТ. При заказе и приемке кабеля необходимо руководствоваться обоими документами.