Кабель АПвАПу 1-х жильный 35 кВ
Кабель АПвАПу 1-х жильный 35 кВ: полное техническое описание и область применения
Кабель АПвАПу 1х жильный на напряжение 35 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Расшифровка маркировки по ГОСТ 31565-2012 и ТУ 16.К71-335-2004 является ключом к пониманию его конструкции: А – алюминиевая токопроводящая жила, Пв – изоляция из вулканизированного (сшитого) полиэтилена, АП – алюминиевая экранная оболочка (проволочный экран), у – защитный покров (шланг) из полиэтилена. Конструкция кабеля оптимизирована для работы в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, где могут возникать значительные перенапряжения.
Конструктивные элементы кабеля АПвАПу 1х жильный 35 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную электрическую и механическую функцию.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий, вакуумная отжиг) по ГОСТ Р 53769-2010. Для сечения 35 кВ жила, как правило, имеет секторную или круглую форму. Секторная форма позволяет оптимизировать использование пространства в трехжильных кабелях, но в одножильном исполнении чаще применяется круглая уплотненная жила. Жила может быть однопроволочной (монолитной) для сечений до 625 мм² или многопроволочной.
2. Экран на жиле (полупроводящий экран)
Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его основная функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и основной изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – главной причины старения изоляции.
3. Основная изоляция
Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал, полученный путем химической или радиационной сшивки молекул полиэтилена, обладает высокой нагревостойкостью (допустимая температура жилы +90°C в продолжительном режиме), отличными диэлектрическими и механическими свойствами. Толщина изоляции строго нормирована и для 35 кВ составляет, в зависимости от сечения, несколько миллиметров.
4. Экран на изоляции (полупроводящий экран)
Второй слой полупроводящего сшитого полиэтилена, наложенный поверх основной изоляции. Вместе с экраном на жиле он формирует цилиндрический конденсатор, внутри которого заключено изоляционное поле, не выходящее за его пределы.
5. Поясная изоляция
Представляет собой ленты из полупроводящего материала, которые накладываются поверх экрана на изоляции. Служит для выравнивания потенциала по окружности кабеля и является основой для последующего наложения металлического экрана.
6. Металлический экран (АП – алюминиевая проволочная оболочка)
Один из ключевых элементов кабеля АПвАПу. Выполняется в виде оплетки из алюминиевых проволок, наложенной спирально поверх поясной изоляции. Функции:
- Защита от электромагнитных помех (экранирование).
- Обеспечение пути для тока короткого замыкания. Сечение проволок рассчитывается на термическую стойкость при КЗ.
- Создание симметричного электрического поля вокруг одножильного кабеля. При протекании переменного тока вокруг жилы возникает переменное магнитное поле, которое в экране наводит вихревые токи. Правильно выполненный экран минимизирует потери и нагрев.
- Значения Iдл приведены ориентировочно для прокладки в траншее на глубине 0.7-1.0 м, температуре земли +15°C и удельном тепловом сопротивлении грунта 1.0 К·м/Вт. Точный расчет требует учета конкретных условий прокладки.
- Прокладка в земле: Требуется защита от механических повреждений (бронеплиты, кирпич, сигнальная лента) на глубине не менее 0.7 м. Обязательна песчаная подушка и засыпка.
- Прокладка в воздухе: Возможна по конструкциям, стенам зданий. Необходима защита от прямых солнечных лучей (кабель в черной УФ-стабилизированной оболочке) и учет ветровых нагрузок.
- Прокладка в туннелях/коллекторах: Один из наиболее предпочтительных способов, обеспечивающий удобный доступ для осмотра и ремонта.
- Более высокая допустимая температура жилы (+90°C против +70-80°C).
- Отсутствие риска течи пропиточного состава, возможность прокладки на вертикальных участках без ограничений.
- Меньший вес и наружный диаметр при аналогичных параметрах.
- Большая стойкость к термическим и механическим перегрузкам.
- Более простая и чистая процедура монтажа и оконцевания.
- Меньшие диэлектрические потери.
- Чувствительность к точечным механическим повреждениям изоляции (например, при монтаже), которые могут стать очагом развития электрического дерева.
- Более высокая стоимость по сравнению с кабелями на низкое напряжение.
- Для одножильных кабелей – необходимость учета индуктивного сопротивления и потерь в экране, сложности с компенсацией магнитных полей.
- Требовательность к качеству монтажа муфт и концевых заделок.
- По допустимому длительному току нагрузки (Iдл) с учетом условий прокладки (температура грунта/воздуха, количество кабелей в траншее, удельное тепловое сопротивление грунта).
- По потере напряжения (для протяженных линий).
- По термической стойкости к токам короткого замыкания (проверка, что сечение жилы и экрана выдержит расчетный ток КЗ за заданное время отключения).
7. Защитный шланг (оболочка) из полиэтилена (у)
Наружная оболочка из полиэтилена низкого давления (ПНД) или полиэтилена среднего давления (ПСД) защищает металлический экран от механических повреждений, влаги и агрессивных химических веществ. Имеет, как правило, черный цвет и содержит стабилизаторы к ультрафиолетовому излучению для кабелей, прокладываемых на открытом воздухе.
Основные технические характеристики и параметры
Параметры кабеля АПвАПу 1х жильный 35 кВ регламентируются ГОСТ 31565-2012 (Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 1, 3 и 35 кВ) и техническими условиями производителя.
Таблица 1. Номинальные сечения жилы и электрические параметры
| Номинальное сечение жилы, мм² | Максимальное сопротивление жилы при 20°C, Ом/км | Допустимый длительный ток нагрузки (Iдл) при прокладке в земле*, А | Допустимый ток короткого замыкания (Iкз) за 1 сек, кА |
|---|---|---|---|
| 50 | 0.641 | 215 | 4.9 |
| 70 | 0.443 | 260 | 6.9 |
| 95 | 0.320 | 310 | 9.3 |
| 120 | 0.253 | 350 | 11.7 |
| 150 | 0.206 | 395 | 14.6 |
| 185 | 0.164 | 450 | 18.0 |
| 240 | 0.125 | 520 | 23.3 |
| 300 | 0.100 | 595 | 29.0 |
Таблица 2. Испытательные напряжения
| Вид испытания | Напряжение | Продолжительность | Примечание |
|---|---|---|---|
| Приемо-сдаточные (на заводе) | Постоянное напряжение 84 кВ | 15 мин | Или переменное 52 кВ в течение 15 мин. |
| После монтажа (на объекте) | Постоянное напряжение 84 кВ | 15 мин | Стандартная практика для кабелей с изоляцией из СПЭ. |
| Эксплуатационные (после ремонта) | Постоянное напряжение 67 кВ | 5 мин | По согласованию с заводом-изготовителем. |
Область применения и способы прокладки
Кабель АПвАПу 1х жильный 35 кВ предназначен для прокладки в земле (траншеях), кабельных каналах, туннелях, коллекторах, шахтах, на эстакадах, а также в помещениях. Благодаря полиэтиленовой оболочке он может использоваться в условиях повышенной влажности и в агрессивных средах (при отсутствии прямого контакта с разрушающими полиэтилен веществами). Одножильное исполнение требует особого внимания к взаимному расположению фаз для компенсации электромагнитных полей.
При прокладке в земле трех одножильных кабелей (для трехфазной системы) их располагают вплотную треугольником или с небольшими промежутками («вразбежку»). Для уменьшения потерь и обеспечения симметрии токов рекомендуется применять перекладку (транспозицию) кабелей с определенным шагом или использовать специальное расположение.
Преимущества и недостатки кабеля АПвАПу 35 кВ
Преимущества по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией (АСБл, ЦАСБл):
Недостатки:
Монтаж и соединение. Особенности для одножильных кабелей.
Монтаж кабеля АПвАПу требует профессиональных навыков. Основные операции: раскатка кабеля (без кручения), резка, разделка концов и установка соединительных или концевых муфт. Для кабелей с изоляцией из СПЭ применяются термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты. Ключевой момент – абсолютная чистота поверхности изоляции и полупроводящих экранов при монтаже. Для металлического экрана (алюминиевых проволок) обязательным является его заземление с двух концов кабельной линии. В протяженных линиях может применяться поперечное заземление экранов для снижения наведенного напряжения.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальная разница между АПвАПу и АПвПу?
Маркировка АПвПу указывает на наличие только алюминиевой ленточной брони поверх экрана. В маркировке АПвАПу буквы «АП» обозначают именно алюминиевый проволочный экран (экранирующую оболочку), который выполняет функцию не только экранирования, но и является проводником для токов КЗ. Защитный покров «у» (полиэтиленовый шланг) в АПвАПу выполняет антикоррозионную функцию для этого экрана.
Как правильно выбрать сечение кабеля АПвАПу 35 кВ?
Выбор сечения производится по трем основным критериям в следующем порядке:
Расчет должен выполняться в соответствии с ПУЭ (Правила устройства электроустановок) и с использованием методических указаний.
Обязательно ли заземлять металлический экран с двух сторон?
Да, для кабелей на напряжение 35 кВ это обязательное требование ПУЭ (п. 1.7.82, 2.3.97). Двустороннее заземление алюминиевого проволочного экрана обеспечивает безопасность персонала (снижает напряжение прикосновения), создает путь для токов КЗ и способствует нормальной работе устройств релейной защиты. В линиях большой длины (обычно более 1 км) для снижения циркулирующих токов в экране может применяться схема с одноточечным заземлением через ограничители перенапряжения или поперечное заземление, но это требует специального расчета.
Можно ли использовать кабель АПвАПу для прокладки в воде?
Полиэтиленовая оболочка (шланг) обеспечивает высокую степень влагозащиты. Однако кабель АПвАПу не является бронированным для прокладки в водоемах с сильным течением или с риском механических повреждений. Для прокладки по дну водоемов, через болота используются специальные исполнения кабелей, как правило, с броней из оцинкованных стальных проволок (марки, например, АПвПпу).
Какой срок службы у кабеля АПвАПу 35 кВ?
Номинальный срок службы, заявленный производителями и установленный ГОСТ 31565-2012, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать этот показатель при соблюдении условий прокладки, номинальных режимов нагрузки, отсутствии перегрузок по току и напряжению, а также при качественном монтаже соединительных аксессуаров.
Чем обусловлена необходимость применения именно одножильного кабеля на 35 кВ, а не трехжильного?
Трехжильные кабели на 35 кВ (например, АПвВПу) существуют, но имеют значительный вес и наружный диаметр, что усложняет их транспортировку, монтаж и прокладку, особенно на вертикальных участках и в стесненных условиях. Одножильные кабели более гибкие и удобные в монтаже. Их применение позволяет оптимизировать конфигурацию трассы, снизить требования к радиусам изгиба на поворотах. Однако при этом возникает задача правильного расположения трех одножильных кабелей (по одной на фазу) для минимизации взаимного влияния.