Кабель АПвВнг(В)-LS 20 кВ: полное техническое описание и область применения
Кабель АПвВнг(В)-LS 20 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевыми жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена, в поливинилхлоридном пониженной пожарной опасности шланге, предназначенный для стационарной прокладки в электрических сетях на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы отвечают современным требованиям к надежности, безопасности и долговечности в условиях интенсивной эксплуатации.
Расшифровка маркировки АПвВнг(В)-LS
- А – токопроводящая жила из алюминия.
- Пв – изоляция жил из сшитого полиэтилена (ПВХ в старой маркировке отсутствует, «в» – обозначение вулканизированного/сшитого полиэтилена).
- В – оболочка из поливинилхлорида (ПВХ).
- нг(В) – исполнение пониженной пожарной опасности, не распространяющее горение при групповой прокладке по категории В (наибольшая пожарная нагрузка).
- LS – Low Smoke, пониженное дымо- и газовыделение при пожаре.
- 20 кВ – номинальное напряжение 20000 Вольт.
- Токопроводящая жила: Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или аналогичной), круглой или секторной (сегментной) формы. Секторная форма позволяет уменьшить общий диаметр кабеля и более рационально использовать пространство в кабельных сооружениях. Жилы могут быть однопроволочными (для малых сечений) или многопроволочными, соответствующие классам 1 или 2 по ГОСТ 22483.
- Экран по жиле (полупроводящей экран): Поверх жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его задача – выравнивание электрического поля и предотвращение микроскопических воздушных включений на границе с изоляцией, что исключает возможность возникновения частичных разрядов – основной причины старения изоляции.
- Изоляция: Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал, подвергнутый процессу поперечной сшивки молекул, обладает выдающимися характеристиками: высокая длительная допустимая температура (90°C), стойкость к тепловым ударам (кратковременно до 250°C), отличные диэлектрические и механические свойства, устойчивость к влаге и химическим реагентам.
- Экран по изоляции (полупроводящей экран): Второй слой полупроводящего материала, наложенный поверх изоляции. Вместе с экраном по жиле он создает цилиндрический конденсатор, равномерно распределяющий электрическое поле вокруг жилы.
- Поясная изоляция: Выполняется в виде обмотки из полупроводящей ленты или экструдированного слоя. Она служит для выравнивания потенциала между изолированными жилами и общим экраном.
- Экран (металлический): Состоит из медных лент или проволок, наложенных поверх поясной изоляции. Основные функции: защита от внешних электромагнитных помех, замыкание емкостных токов на землю, обеспечение симметрии электрического поля, а также использование в системах релейной защиты (поперечная дифференциальная защита кабельных линий).
- Оболочка: Внешний защитный слой из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности. Пластикат обладает свойствами нераспространения горения (нг), низким дымо- и газовыделением (LS), а также обеспечивает защиту от механических повреждений, влаги и агрессивных сред. Цвет оболочки, как правило, черный.
- Не распространяющее горение при групповой прокладке (нг): Кабель не поддерживает горение при испытаниях в пучке по категории В (наиболее жесткие условия).
- Пониженное дымо- и газовыделение (LS): При горении и тлении выделение дыма и коррозионно-активных газообразных продуктов (галогенов) минимально, что обеспечивает видимость и безопасность эвакуации людей, снижает риск повреждения электронного оборудования.
- Огнестойкость: Кабель АПвВнг(В)-LS в базовом исполнении не является огнестойким. Для линий, которые должны сохранять работоспособность в условиях пожара (системы аварийного освещения, пожаротушения, дымоудаления), необходимо применять специальные исполнения с индексом «-FR» (огнестойкие).
- Распределительные сети 6-10/20 кВ: Основная сфера – воздушные (ВЛ) и кабельные линии (КЛ) в городских и промышленных распределительных сетях среднего напряжения, вводы на территории промышленных предприятий, питание районных подстанций и трансформаторных пунктов.
- Прокладка в кабельных сооружениях: Кабель разрешено прокладывать в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, этажах и двойных полах, на эстакадах и в галереях. Благодаря исполнению «нг(В)-LS» его можно укладывать в пучках (группами) без ограничений по горючей нагрузке.
- Прокладка в земле (траншее): Допускается, но при условии защиты от механических повреждений (например, с помощью плит или защитных труб). Необходимо учитывать коррозионную активность грунта и наличие блуждающих токов. Для прокладки в земле часто предпочтительнее кабели с броней, например, АПвБбШв или АПвПу.
- Помещения с массовым пребыванием людей: Благодаря низкому дымогазовыделению кабель может применяться в административных зданиях, торговых центрах, метрополитенах, аэропортах и других общественных местах.
- Радиус изгиба: Не менее 15 наружных диаметров кабеля при прокладке. Пренебрежение этим правилом может привести к повреждению изоляции и экранов.
- Подогрев: При температуре ниже -15°C прокладка без предварительного подогрева запрещена, так как ПВХ-пластикат оболочки теряет эластичность и может растрескаться.
- Соединение и оконцевание: Требуют применения специальной кабельной арматуры для среднего напряжения: соединительных и концевых муфт 20 кВ. Работы должны выполняться квалифицированным персоналом с использованием инструмента для разделки кабеля. Критически важно обеспечить чистоту, герметичность и полную электрическую целостность экранов на всем протяжении линии.
- Заземление экранов: Металлические экраны кабеля подлежат обязательному заземлению с двух концов. Это необходимо для безопасности и правильной работы релейной защиты. В схемах с односторонним заземлением экранов должны быть предусмотрены устройства для ограничения индуцированного напряжения.
Конструкция кабеля
Конструкция кабеля АПвВнг(В)-LS является многослойной, где каждый элемент выполняет критически важную функцию.
Основные технические характеристики и условия эксплуатации
Электрические параметры
Кабель рассчитан на работу в трехфазных сетях с изолированной или эффективно заземленной нейтралью.
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 12/20 (24) кВ |
| Максимальное рабочее напряжение | 24 кВ |
| Частота | 50 Гц |
| Испытательное переменное напряжение промышленной частоты (после монтажа) | 2U0 + 1 кВ (25 кВ), 5 мин. |
| Допустимая длительная температура жилы | +90°C |
| Допустимая температура жилы при коротком замыкании | +250°C (максимум 4 сек.) |
| Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева | -15°C |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15 наружных диаметров кабеля |
Пожарная безопасность (нг(В)-LS)
Исполнение кабеля отвечает строгим требованиям пожарной безопасности, что позволяет его применение при групповой прокладке в кабельных сооружениях, тоннелях, шахтах и зданиях.
Область применения и способы прокладки
Кабель АПвВнг(В)-LS 20 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках.
Важно: Запрещена прокладка кабеля АПвВнг(В)-LS по воздуху (на опорах) без несущего троса или специальной кабельной арматуры, так как его конструкция не рассчитана на значительные механические нагрузки (ветер, гололед).
Сравнение с аналогами и выбор сечения
Выбор конкретной марки кабеля зависит от условий прокладки и требований к защите.
| Марка кабеля | Ключевые отличия | Предпочтительная область применения |
|---|---|---|
| АПвВнг(В)-LS | Алюминиевая жила, без брони, с защитной ПВХ оболочкой нг-LS. | Внутренние кабельные сооружения, тоннели, помещения с требованиями пожарной безопасности. Групповая прокладка. |
| АПвБбШвнг(В)-LS | Наличие брони из двух стальных оцинкованных лент (Бб) и защитного шланга из ПВХ (Шв). | Прокладка в земле (траншеях) с риском механических повреждений, в т.ч. в агрессивных грунтах. |
| АПвПу2гнг(В)-LS | Защитная оболочка из полиэтилена, броня в виде уплотненной проволочной арматуры (Пу). Буква «2г» указывает на герметизацию продольных полей алюмополимерной лентой. | Протяженные трассы в грунтах с высокой коррозионной активностью и наличием блуждающих токов. Участки с повышенными растягивающими нагрузками. |
| ПвВнг(В)-LS | Токопроводящая жила из меди. Все остальные элементы аналогичны. | Объекты с повышенными требованиями к токовой нагрузке и надежности, при ограничениях по диаметру (медь имеет большее сечение при том же токе). |
Выбор сечения жилы
Сечение жилы выбирается по допустимому длительному току нагрузки с учетом способа прокладки, температуры окружающей среды и количества работающих кабелей в пучке. Используются таблицы ПУЭ (Глава 1.3) или данные производителя. Для кабеля 20 кВ также важен расчет по экономической плотности тока и проверка на термическую стойкость к токам короткого замыкания.
Примерное соответствие сечений и токов (для прокладки в земле, +25°C грунта):
| Сечение, мм² | Длительно допустимый ток, А (приблизительно) |
|---|---|
| 3×50 | 170-180 |
| 3×70 | 205-220 |
| 3×95 | 250-265 |
| 3×120 | 290-310 |
| 3×150 | 335-355 |
| 3×185 | 380-405 |
Точные значения необходимо брать из актуальных нормативных документов или каталогов производителя для конкретных условий.
Монтаж и соединение
Монтаж кабеля АПвВнг(В)-LS 20 кВ требует специальной подготовки и соблюдения технологии.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальная разница между кабелями АПвВнг-LS и АВВГ на 10 кВ?
Разница кардинальна. АВВГ использует бумажную пропитанную изоляцию, которая стареет, гигроскопична и имеет более низкие температурные пределы (до +70°C длительно). АПвВнг-LS имеет изоляцию из сшитого полиэтилена (XLPE), которая не стареет, не впитывает влагу, имеет более высокую температуру эксплуатации (+90°C) и значительно лучшие диэлектрические характеристики. Кабель с XLPE тоньше, легче, проще в монтаже и не требует сложных систем постоянного давления масла или мастики.
Можно ли проложить кабель АПвВнг(В)-LS 20 кВ в земле напрямую, без защиты?
Не рекомендуется. Отсутствие брони (стальных лент или проволоки) делает кабель уязвимым к механическим воздействиям при раскопках, просадках грунта, давлении камней. Для прямой прокладки в земле следует выбирать бронированные марки: АПвБбШвнг(В)-LS или АПвПу2гнг(В)-LS. АПвВнг(В)-LS может быть проложен в земле только в защитных трубах (ПНД, ПВХ, асбоцементных) или лотках, засыпанных сверху песком и защитных плитах.
Что означает категория «(В)» в маркировке нг(В)?
Категория «(В)» указывает на класс пожарной опасности по ГОСТ Р 53315-2009 (или ГОСТ 31565-2012). Испытания на нераспространение горения проводятся для кабелей, уложенных в пучок определенным образом. Категория В – наиболее строгая, предполагающая испытание пучка с самой высокой удельной пожарной нагрузкой (более 3,5 л/м на метр пучка). Кабель, прошедший это испытание, гарантированно не распространяет горение при групповой прокладке в любых условиях.
Почему при монтаже так важно заземлять экраны с двух концов?
Заземление экранов с двух концов выполняет несколько функций: 1) Обеспечивает безопасность персонала при касании оболочки кабеля, снимая опасный потенциал. 2) Замыкает путь для емкостных токов, улучшая условия работы сети. 3) Позволяет использовать системы токовой защиты, основанные на циркуляции тока утечки по экрану (например, поперечная дифференциальная защита). При одностороннем заземлении на свободном конце может наводиться опасное для жизни и изоляции напряжение, достигающее сотен вольт.
Как определить необходимое сечение кабеля для проекта?
Выбор сечения – комплексная инженерная задача. Основные этапы: 1) Расчет по допустимому длительному току нагрузки (нагрев). 2) Проверка по потере напряжения (должна быть в пределах нормы, обычно не более 5%). 3) Расчет по экономической плотности тока (для определения оптимального сечения с учетом капитальных и эксплуатационных затрат). 4) Проверка на термическую стойкость к токам короткого замыкания. Окончательное решение принимается по наибольшему сечению, полученному из этих расчетов, с учетом требований ПУЭ и местных нормативов.
В чем разница между АПвВнг-LS и АПвВнг-FRLS?
Кабель АПвВнг-FRLS является огнестойким. Буквы «FR» (Fire Resistance) означают, что кабель в течение определенного времени (например, 60, 90, 180 минут) способен сохранять работоспособность в условиях открытого пламени, обеспечивая питание критически важных систем: аварийного освещения, пожарных насосов, систем дымоудаления и оповещения. В его конструкции используются специальные огнестойкие барьеры (слюдосодержащие ленты). Обычный кабель АПвВнг-LS такой функцией не обладает и при пожаре отключается одним из первых.
Заключение
Кабель АПвВнг(В)-LS 20 кВ является современным, надежным и безопасным решением для построения распределительных сетей среднего напряжения. Его ключевые преимущества – использование передовой изоляции из сшитого полиэтилена, обеспечивающей высокие электрические и эксплуатационные характеристики, а также исполнение пониженной пожарной опасности, соответствующее самым строгим требованиям для групповой прокладки в местах с массовым пребыванием людей. Правильный выбор сечения, соблюдение норм монтажа и заземления, а также применение соответствующей кабельной арматуры гарантируют долговечную и бесперебойную работу линии на протяжении всего срока службы, который для кабелей с XLPE-изоляцией превышает 30 лет.