Кабель АППГнг(А)-HF 150 мм²: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель АППГнг(А)-HF 150 мм² представляет собой силовой кабель с алюминиевыми жилами, изоляцией и оболочкой из сшитого полиэтилена, обладающий пониженной пожарной опасностью и пониженным газо- и дымовыделением. Данный тип кабеля является одним из ключевых элементов современных систем распределения электроэнергии среднего напряжения, где предъявляются повышенные требования к пожарной безопасности и экологичности. Маркировка расшифровывается следующим образом: А – алюминиевая токопроводящая жила, П – изоляция из сшитого полиэтилена, П – оболочка из полиэтилена, Г – гибкий (относительно класса жилы), нг(А) – нераспространяющий горение по категории А (наибольшая стойкость при групповой прокладке), HF – выполнен из материалов, не содержащих галогенов (Halogen Free).
Конструкция кабеля АППГнг(А)-HF 150 мм²
Конструкция кабеля является многослойной, каждый элемент которой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая надежность, долговечность и безопасность.
- Токопроводящая жила: Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или аналогичной) круглой формы, сечением 150 мм². В зависимости от класса гибкости (обычно 1 или 2 по ГОСТ 22483), жила может быть однопроволочной или многопроволочной. Для сечения 150 мм² чаще применяется многопроволочная конструкция, обеспечивающая достаточную гибкость для монтажа.
- Экран по жиле: Поверх жилы накладывается экструдированный полупроводящий сшитый полиэтилен. Его функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – основной причины старения изоляции среднего напряжения.
- Основная изоляция: Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал обладает высокой электрической прочностью, отличными температурными характеристиками (длительно допустимая температура +90°C), стойкостью к тепловому старению и воздействию влаги. Толщина изоляции нормируется стандартами (например, ГОСТ 31996-2012) и для напряжения 10 кВ составляет около 4,5 мм.
- Экран по изоляции: Также выполняется из полупроводящего сшитого полиэтилена. Он предназначен для создания равномерного цилиндрического поля вокруг изоляции и является частью экранирующей системы кабеля.
- Медный экран: Поверх экрана по изоляции накладывается экран в виде медной ленты, оплетки из медных проволок или их комбинации. Для кабеля 150 мм² это, как правило, комбинированный экран: медная лента с наложенной поверх нее оплеткой с определенным сопротивлением. Этот слой служит для защиты от внешних электромагнитных помех, замыкания токов утечки при повреждении и является элементом системы безопасности (заземления).
- Поясная изоляция: В качестве разделительного слоя между экраном и оболочкой может использоваться поясная изоляция из термопластичного материала или специальных лент.
- Внешняя оболочка: Выполняется из полимерной композиции, не содержащей галогенов (Halogen Free), с добавками, обеспечивающими нераспространение горения по категории А. Материал оболочки – обычно полиэтилен или специальная полиолефиновая композиция. При пожаре такая оболочка выделяет минимальное количество дыма и коррозионно-активных газов (хлористого водорода, фтороводорода), что критически важно для безопасности людей и сохранности электронного оборудования в тоннелях, метро, зданиях общественного назначения. Толщина оболочки также нормирована.
- Нераспространение горения по категории А (нг(А)): Кабель испытывается при групповой прокладке (по ГОСТ Р МЭК 60332-3-22) в наиболее жестких условиях. Категория А означает, что при испытании горение не распространяется на длину более 2,5 метров при суммарной мощности источников пламени 20,5 кВт на 1 м длины лотка. Это высшая категория стойкости к распространению горения.
- Отсутствие галогенов (Halogen Free, HF): Материалы оболочки и, как правило, изоляции не содержат хлора, фтора, брома и йода. При пожаре это обеспечивает:
- Низкое дымовыделение (показатель светопропускания при дымовыделении более 60-70%).
- Отсутствие выделения коррозионно-активных и токсичных газов (водород хлористый, фтороводород), которые опасны для жизни людей и разрушительны для электронной аппаратуры.
- Кислотность продуктов горения (pH) и проводимость образующегося конденсата (указывают на коррозионную активность) соответствуют строгим нормам (pH > 4.3, проводимость < 10 µS/mm).
- Огнестойкость: Базовая конструкция кабеля АППГнг(А)-HF не является огнестойкой (сохраняющей работоспособность в условиях пламени). Для обеспечения функции огнестойкости требуется специальное исполнение – например, с применением слюдосодержащих лент поверх жил (кабели марки АППГнг(А)-FRHF).
- Распределительные сети 6-10 кВ в жилых, общественных, административных и многофункциональных зданиях повышенной этажности.
- Прокладка в кабельных сооружениях (коллекторах, туннелях, шахтах) с массовой групповой прокладкой.
- Объекты транспортной инфраструктуры: метрополитен, железнодорожные вокзалы, аэропорты, тоннели.
- Промышленные предприятия с повышенными требованиями к экологической и пожарной безопасности, особенно химические и нефтеперерабатывающие комплексы.
- Объекты энергетики: подстанции, ГЭС, АЭС (в помещениях с требованиями к низкому газо- и дымовыделению).
- Прокладка в пожароопасных зонах, где требуется кабель категории «нг(А)».
- Радиус изгиба: Минимальный радиус изгиба при прокладке должен составлять не менее 15-20 наружных диаметров кабеля. Для одножильных кабелей необходимо также учитывать правила укладки для компенсации электродинамических сил.
- Температура монтажа: Прокладка рекомендуется при температуре окружающей среды не ниже -15°C. При более низких температурах кабель требует предварительного прогрева в отапливаемом помещении.
- Заземление экранов: Медные экраны кабелей на напряжение 6 кВ и выше подлежат обязательному заземлению с двух сторон (в соответствии с ПУЭ, гл. 1.7 и 2.3). Это необходимо для обеспечения электробезопасности и нормальной работы релейной защиты. Существуют различные схемы заземления: двустороннее, одностороннее с применением оконечных муфт с изолированным выводом экрана (с установкой ОПН), а также поперечное соединение экранов в схемах с однофазными кабелями.
- Монтаж муфт и концевых заделок: Для соединения и оконцевания применяются специальные муфты (соединительные, переходные, концевые) для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. Качество монтажа муфт является критически важным для надежности всей кабельной линии.
- Испытания после монтажа: После прокладки и монтажа муфт кабельная линия подвергается высоковольтным испытаниям повышенным напряжением постоянного тока (рекомендуемая методика для XLPE) или переменного тока частотой 0,1 Гц. Стандартное испытание для 10 кВ кабеля – постоянным напряжением 25-28 кВ в течение 15 минут.
- АПвПнг(А)-HF: Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, но с поливинилхлоридной оболочкой пониженной пожарной опасности. Имеет индекс «нг(А)», но не является безгалогенным (не HF). При пожаре выделяет коррозионные газы. Применяется там, где требования по газовыделению менее строгие, а стоимость является более критичным фактором (кабель с ПВХ оболочкой дешевле).
- АПвПу2г(А)-HF: Бронированный кабель (индекс «2г» – двойная гофрированная стальная лента) в безгалогенной оболочке. Применяется для прокладки в земле без дополнительной защиты (кабельные лотки, трубы), где существует риск механических повреждений. Кабель АППГнг(А)-HF 150 мм² без брони требует защиты при прокладке в земле (укладка в трубы, защитные плиты).
- Кабель с медной жилой (ППГнг(А)-HF): Обладает меньшим удельным сопротивлением, следовательно, при том же сечении имеет более высокую пропускную способность по току. Однако стоимость меди существенно выше алюминия. Выбор обусловлен расчетом токовой нагрузки, требованиями к падению напряжения и бюджетом проекта.
Технические характеристики и параметры
Основные технические параметры кабеля АППГнг(А)-HF 150 мм² регламентируются ГОСТ Р 53769-2010 (кабели на напряжение 10, 20 и 35 кВ) или ТУ 16.К71-310-2001. Ниже приведены ключевые характеристики для кабеля на номинальное напряжение 10 кВ.
Таблица 1. Основные электрические и механические параметры
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение, U0/U (Um) | 6/10 (12) кВ или 8,7/15 (17,5) кВ |
| Сечение основной жилы | 150 мм² |
| Материал жилы | Алюминий |
| Класс гибкости жилы | 1 или 2 |
| Материал изоляции | Сшитый полиэтилен (XLPE) |
| Материал оболочки | Безгалогенная полимерная композиция |
| Длительно допустимая температура жилы | +90°C |
| Максимальная температура при КЗ (до 5 сек) | +250°C |
| Допустимая температура при перегрузке | +130°C |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15-20 наружных диаметров кабеля |
| Сопротивление изоляции при +20°C | Не менее 1000 МОм·км |
| Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц после монтажа | 2U0 + 1 кВ в течение 5 мин. (для 10 кВ – 17 кВ) |
Таблица 2. Токовые нагрузки (примерные, согласно ПУЭ 7 изд.) для кабеля 6/10 кВ, проложенного в земле (траншее)
| Условия прокладки | Длительно допустимый ток, А | Примечания |
|---|---|---|
| В земле (грунт с тепловым сопротивлением 1.2 К·м/Вт), одна кабельная линия | ~330 А | Глубина заложения 0.7 м, температура грунта +15°C |
| В воздухе (в помещении или на открытом воздухе) | ~310 А | Температура воздуха +25°C |
| В туннеле, канале, шахте (групповая прокладка) | Требует поправочных коэффициентов | Значительно снижается при плотной укладке нескольких кабелей |
Важно: Точные значения токовых нагрузок определяются проектом с учетом всех поправочных коэффициентов на температуру окружающей среды, групповую прокладку, теплопроводность грунта и т.д.
Параметры пожарной безопасности
Индексы «нг(А)-HF» определяют ключевые преимущества данного кабеля с точки зрения пожарной безопасности, что делает его обязательным к применению на многих объектах.
Область применения
Кабель АППГнг(А)-HF 150 мм² предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение до 10-15 кВ частотой 50 Гц. Основные сферы применения обусловлены его высокими показателями пожарной безопасности:
Прокладка может осуществляться в земле (траншеях), кабельных сооружениях, помещениях, на открытом воздухе (при условии защиты от прямых солнечных лучей, если оболочка не устойчива к УФ-излучению). Запрещена прокладка в блоках, заполненных жидкостью.
Особенности монтажа и эксплуатации
Монтаж кабеля АППГнг(А)-HF 150 мм² требует соблюдения общих правил для кабелей среднего напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена, а также учета его конструктивных особенностей.
Сравнение с аналогами и выбор
При выборе кабеля для проекта инженер часто сравнивает АППГнг(А)-HF с другими типами.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальная разница между кабелями АППГнг(А)-HF и АПвПнг(А)?
Ключевое отличие – материал внешней оболочки и его поведение при пожаре. АППГнг(А)-HF имеет оболочку из безгалогенных материалов (Halogen Free), которая при горении не выделяет коррозионно-активных и токсичных газов (хлористый водород и др.). Кабель АПвПнг(А) имеет оболочку из ПВХ пониженной пожарной опасности. Он также не распространяет горение по категории А, но при пожаре выделяет значительное количество дыма и галогеносодержащих газов, опасных для людей и оборудования.
Можно ли прокладывать кабель АППГнг(А)-HF 150 мм² в земле (траншее) без защиты?
Нет, не рекомендуется. Кабель без брони (индекс «Г» означает отсутствие бронепокрова) не предназначен для прямой прокладки в земле, где возможны механические воздействия (раскапывание, давление камней, грызуны). Для прокладки в траншее его необходимо защищать: укладывать в асбоцементные, полиэтиленовые или ПНД трубы, либо использовать защитные плиты. Для прямой прокладки в земле следует выбирать бронированный кабель, например, АПвПу2г(А)-HF.
Как правильно заземлить экран данного кабеля?
Для кабелей на напряжение 6/10 кВ и выше согласно ПУЭ 7 изд. (п. 2.3.83) металлические оболочки и экраны должны быть заземлены с двух концов. Это обеспечивает путь для токов утечки, безопасный потенциал на экране и нормальную работу устройств защиты. На практике это реализуется соединением медного экрана кабеля через контакт заземления в концевых муфтах с заземляющим устройством подстанции или распределительного пункта. В некоторых схемах (при большой длине линии) может применяться одностороннее заземление или кросс-связь экранов, но такие решения требуют специального обоснования в проекте.
Каков срок службы кабеля АППГнг(А)-HF 150 мм²?
Номинальный срок службы кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена, включая АППГнг(А)-HF, при соблюдении условий эксплуатации (нагрузка, температура, отсутствие повреждений) составляет не менее 30 лет. Фактический срок службы может быть больше и определяется качеством монтажа, условиями окружающей среды и режимом работы.
Требуется ли специальный инструмент для разделки кабеля перед монтажом муфты?
Да, для качественного монтажа муфт на кабели среднего напряжения с изоляцией XLPE необходим профессиональный инструмент: кабельные ножи для продольной и кольцевой резки оболочки и экрана, стрипперы для снятия изоляции с жилы на заданную длину, шаблоны для контроля геометрии разделки. Использование неподходящего инструмента (например, обычного ножа) высоко вероятно приведет к повреждению полупроводящих слоев или основной изоляции, что станет причиной преждевременного пробоя.
Допускается ли групповая прокладка данного кабеля в лотках и коробах?
Да, более того, индекс «нг(А)» подтверждает, что кабель прошел испытания на нераспространение горения именно при групповой прокладке в лотках по наиболее строгой категории А. Однако при групповой прокладке необходимо учитывать снижение допустимой токовой нагрузки из-за взаимного нагрева. Требуются поправочные коэффициенты, указанные в ПУЭ и справочной литературе, которые зависят от количества кабелей в пучке, способа их укладки и условий вентиляции.
Заключение
Кабель АППГнг(А)-HF 150 мм² является современным, надежным и безопасным решением для построения распределительных сетей среднего напряжения на объектах с повышенными требованиями к пожарной безопасности. Его ключевые преимущества – сочетание долговечной изоляции из сшитого полиэтилена, обеспечивающей высокие электрические и температурные характеристики, и безгалогенной оболочки, гарантирующей низкое дымовыделение и отсутствие коррозионно-активных газов при пожаре. Правильный выбор, проектирование, монтаж и эксплуатация данного кабеля в соответствии с нормативными документами и рекомендациями производителей являются залогом создания устойчивой и безопасной системы электроснабжения на долгие годы.