Кабель АПвКсП 20 кВ
Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвКсП 20 кВ: полный технический анализ
Кабель марки АПвКсП 20 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевыми жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена, в алюминиевой оболочке, с защитным покровом из пластмассовых шлангов. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность при эксплуатации в сложных условиях, включая прокладку в земле (траншеях), кабельных каналах, тоннелях, а также в условиях повышенной влажности и агрессивных сред.
Расшифровка маркировки АПвКсП
- А – токопроводящая жила из алюминия.
- П – изоляция жил из сшитого полиэтилена (в общепринятой классификации, «в» в сочетании «Пв» часто указывает на вулканизированный/сшитый полиэтилен).
- К – экран по изоляции жилы из электропроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящего слоя в сочетании с медной лентой.
- с – наличие свинцовой или алюминиевой оболочки. В данном случае подразумевается алюминиевая оболочка.
- П – наружный защитный покров в виде пластмассового шланга (обычно из полиэтилена).
- 20 кВ – номинальное напряжение 20 000 Вольт.
- Абсолютную радиальную герметизацию. Защищает изоляцию от проникновения влаги, паров и агрессивных веществ из внешней среды на протяжении всего срока службы.
- Механическую защиту от сдавливания и грызунов.
- Высокую стойкость к вибрационным нагрузкам.
- Питание крупных промышленных предприятий, цехов, насосных станций.
- Создание вводов и распределительных линий в городских и промышленных сетях 10 кВ.
- Прокладка в качестве магистральных кабелей в кабельных сооружениях (коллекторах, туннелях, эстакадах).
- Прокладка в земле (траншеях) при наличии условий, исключающих механические повреждения (защита плитами, сигнальной лентой).
- Участки с повышенной коррозионной активностью и влажностью, где необходима абсолютная герметичность.
- Абсолютная герметичность: Алюминиевая оболочка полностью исключает проникновение влаги и газов к изоляции, что является главным преимуществом перед кабелями с пластмассовой оболочкой (АПвП, ПвП).
- Высокая коррозионная стойкость оболочки: Алюминий, защищенный полимерным шлангом, устойчив к большинству видов почвенной и химической коррозии.
- Высокая механическая прочность: Оболочка выдерживает значительные нагрузки на сжатие и растяжение.
- Высокие диэлектрические свойства изоляции XLPE: Низкие диэлектрические потери, высокая допустимая температура, стойкость к тепловым перегрузкам.
- Меньший вес и радиус изгиба по сравнению со свинцово-оболочными кабелями (АСБ).
- Отсутствие ограничений по разности уровней при прокладке, в отличие от кабелей с бумажно-масляной изоляцией.
- Более высокая стоимость по сравнению с кабелями в чисто полимерной оболочке (АПвП).
- Требует специального инструмента и навыков для разделки и монтажа концевых и соединительных муфт, необходимость заземления алюминиевой оболочки.
- Чувствительность к вибрационным нагрузкам на оболочку в точках перехода (например, в РУ) требует правильного крепления.
- Разделка кабеля: Послойное снятие наружного шланга, алюминиевой оболочки, экранов и изоляции с помощью специального монтажного инструмента. Важно не повредить изоляцию жил и полупроводящие слои.
- Монтаж муфт: Установка соединительных или концевых муфт. Для кабелей с изоляцией XLPE и алюминиевой оболочкой используются термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты. Критически важно обеспечить:
- Идеальную очистку и подготовку поверхностей.
- Плавный переход экрана с помощью проводящих лент и проволок.
- Герметизацию ввода алюминиевой оболочки в муфту.
- Надежное заземление алюминиевой оболочки и медного экрана.
- Испытания после монтажа: Обязательным этапом является проведение высоковольтных испытаний повышенным напряжением постоянного тока (например, 60 кВ в течение 10 минут) для проверки целостности изоляции и качества монтажа муфт.
Конструкция кабеля АПвКсП 20 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия (марки АВЕ, А99 или аналогичной по ГОСТ), круглой или секторной (сегментной) формы. Секторная форма позволяет уменьшить общий диаметр кабеля и более эффективно использовать пространство в кабельных линиях. Жилы могут быть однопроволочными (для меньших сечений) или многопроволочными (для сечений, как правило, от 120 мм² и выше), что обеспечивает необходимую гибкость.
2. Экранирование жилы
Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный полупроводящий слой (экранирование жилы). Он предназначен для выравнивания электрического поля у поверхности жилы, устранения микроскопических зазоров между жилой и изоляцией и предотвращения возникновения частичных разрядов.
3. Изоляция
Основной изоляционный слой выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал получают путем химической или радиационной сшивки молекул полиэтилена, что придает ему высокие термические и механические свойства. Рабочая температура жилы достигает +90°C, а в режиме перегрузки допускается +130°C. Толщина изоляции нормирована стандартами (например, ГОСТ 18410) и для напряжения 20 кВ составляет несколько миллиметров.
4. Экранирование изоляции
Поверх изоляции накладывается экструдированный полупроводящий слой (экранирование изоляции). Он служит для создания равномерного цилиндрического электрического поля вокруг изоляции каждой фазы.
5. Поясная изоляция и экран
Поверх экранов изоляции всех трех жил накладывается общий медный экран (поясной экран). Обычно он выполняется в виде медных лент, наложенных спирально с перекрытием, или в виде медных проволок, наложенных поверх медной ленты. Этот экран выполняет несколько функций: замыкает на себя емкостные токи изоляции, является нулевой (заземляемой) точкой в сети с изолированной нейтралью, а также служит для защиты от внешних электромагнитных помех и обеспечения безопасности при касании.
6. Разделительный слой
Под алюминиевую оболочку может накладываться битумный слой или полимерная пленка для защиты от коррозии и обеспечения легкого скольжения при монтаже.
7. Герметичная оболочка
Алюминиевая оболочка, наложенная продольной сваркой или прессованием. Это ключевой элемент конструкции, обеспечивающий:
8. Защитный покров (шланг)
Наружный покров из полиэтилена (обозначение «П» в маркировке) или поливинилхлорида. Защищает алюминиевую оболочку от механических повреждений и химической коррозии. Часто имеет отличительную окраску (обычно черный) и наносится методом экструзии.
Основные технические характеристики
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 12/20 кВ (24 кВ) |
| Система измерения напряжения | U0 – напряжение между жилой и землей; U – междуфазное напряжение; Um – максимальное рабочее напряжение. |
| Количество и сечение жил | 3 жилы, сечением от 50 до 800 мм² (по ГОСТ/ТУ) |
| Температура эксплуатации | От -50°C до +50°C (для монтажа без предварительного подогрева до -20°C) |
| Максимальная температура жилы | +90°C (длительно), +130°C (в аварийном режиме до 8 ч), +250°C (при КЗ до 4 с) |
| Минимальный радиус изгиба | 15-20 наружных диаметров кабеля (зависит от сечения и конструкции) |
| Срок службы | Не менее 30 лет |
| Испытательное напряжение переменным током | 45 кВ (50 Гц) в течение 10 минут для готового кабеля |
| Сопротивление изоляции | Не менее 100 МОм·км при +20°C |
Области применения и способы прокладки
Кабель АПвКсП 20 кВ применяется для создания магистральных и распределительных сетей среднего напряжения. Основные сферы применения:
Важно: Прокладка в земле требует тщательной подготовки трассы, использования песчаной подушки и засыпки, укладки защитных плит или кирпича над кабелем.
Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами
Преимущества кабеля АПвКсП 20 кВ:
Недостатки:
Сравнение с кабелями других марок на напряжение 20 кВ
| Параметр | АПвКсП | АПвП | АСБл |
|---|---|---|---|
| Тип изоляции | Сшитый полиэтилен (XLPE) | Сшитый полиэтилен (XLPE) | Бумажная, пропитанная вязким составом |
| Материал оболочки | Алюминий + полимерный шланг | Полиэтилен | Свинец + стальная броня + защитный покров |
| Герметичность | Абсолютная | Условная (зависит от целостности шланга) | Абсолютная |
| Вес | Средний | Низкий | Очень высокий |
| Радиус изгиба | 15-20D | 15-20D | 25-30D |
| Стойкость к динамическим нагрузкам | Высокая | Высокая | Низкая (риск растекания пропитки) |
| Основная область применения | Ответственные линии в грунте и кабельных сооружениях с высокой влажностью | Кабельные сооружения, туннели, сухие грунты | Устаревающая технология, применяется в сетях с изолированной нейтралью |
Монтаж, соединение и оконцевание
Работа с кабелем АПвКсП требует строгого соблюдения технологии. Основные этапы:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем принципиально отличается АПвКсП от АПвП?
Ключевое отличие – наличие герметичной алюминиевой оболочки у АПвКсП. Кабель АПвП имеет только полиэтиленовую внешнюю оболочку, которая со временем может пропускать влагу путем диффузии, особенно в условиях постоянного подтопления. АПвКсП полностью исключает этот риск, что критически важно для ответственных трасс в грунтах с высоким уровнем грунтовых вод.
Как правильно выбрать сечение кабеля АПвКсП 20 кВ?
Выбор сечения осуществляется по току длительно допустимой нагрузки с учетом способа прокладки, температуры окружающей среды, количества кабелей в траншее и поправочных коэффициентов. Дополнительно производится проверка по потере напряжения и термической стойкости к токам короткого замыкания. Рекомендуется использовать расчетные таблицы из ПУЭ 7-го издания или данные конкретного производителя.
Нужно ли заземлять алюминиевую оболочку кабеля?
Да, это обязательное требование. Алюминиевая оболочка должна быть заземлена с двух сторон кабельной линии для обеспечения безопасности и отвода токов, наведенных при коротком замыкании. Заземление выполняется через специальные заземляющие зажимы, входящие в комплект муфт.
Каков реальный срок службы этого кабеля?
Заявленный производителями срок службы – не менее 30 лет. Фактический срок может превышать 40-50 лет при соблюдении условий эксплуатации (непревышение токовых нагрузок, отсутствие механических повреждений, правильный монтаж муфт). Наиболее уязвимыми точками являются места соединений, а не сам кабель.
Можно ли прокладывать АПвКсП в одном лотке с кабелями низкого напряжения?
ПУЭ (п. 2.1.16) допускает совместную прокладку силовых кабелей до 20 кВ с кабелями низкого напряжения (до 1 кВ) при условии, что они будут разделены перегородкой или будут заключены в отдельные трубы. Рекомендуется раздельная прокладка для упрощения обслуживания и повышения пожарной безопасности.
Какой метод испытаний является наиболее показательным после прокладки линии?
Для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена, включая АПвКсП, стандартным методом приемо-сдаточных испытаний является испытание постоянным напряжением. Для кабеля 12/20 кВ величина испытательного напряжения составляет 60 кВ (3U0) при продолжительности 10 минут. Этот метод эффективно выявляет дефекты изоляции и монтажа без риска повреждения изоляции XLPE, который может возникнуть при испытаниях переменным напряжением промышленной частоты.
Что означает маркировка «ож» на жиле кабеля?
Маркировка «ож» указывает на то, что токопроводящая жила является однопроволочной (монолитной). Это характерно для кабелей меньших сечений (обычно до 240-300 мм², в зависимости от ТУ). Для больших сечений применяются многопроволочные жилы для обеспечения необходимой гибкости.