Кабель АПвП 1-х жильный 20 кВ: полное техническое описание и область применения

Кабель АПвП 1х жильный на напряжение 20 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевой жилой, изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) и внешней защитной оболочкой из полиэтилена. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Конструкция кабеля АПвП оптимизирована для прокладки в земле (траншеях), кабельных каналах, тоннелях, коллекторах, а также на открытом воздухе при условии защиты от прямого солнечного излучения.

Расшифровка маркировки АПвП

• А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
• П – материал изоляции: полиэтилен. В контексте кабелей на напряжение 20 кВ подразумевается сшитый полиэтилен (СПЭ).
• в – материал внутренней защитной оболочки: вулканизированный полиэтилен (также может обозначать оболочку из ПВХ пластиката пониженной горючести, но в современных исполнениях чаще используется полиэтилен).
• П – материал внешней защитной оболочки: полиэтилен.
• 1х – количество жил: одна.
• 20 кВ – номинальное линейное напряжение, на которое рассчитан кабель.

Конструкция кабеля АПвП 1х жильный 20 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая долговечность и надежность.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки не ниже АЕ (по ГОСТ 22483). Жила может быть выполнена в двух вариантах:

• Круглая однопроволочная (секторная или круглая): для сечений до 240 мм² включительно, как правило, используется однопроволочная (монолитная) жила.
• Многопроволочная уплотненная: для сечений от 300 мм² и выше, жила состоит из множества проволок, скрученных и уплотненных, что обеспечивает гибкость.

2. Экран по жиле (полупроводящий экран)

Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его основная функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – основной причины старения изоляции.

3. Изоляция

Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивания (образования поперечных молекулярных связей) придает материалу повышенные термические и механические свойства по сравнению с термопластичным полиэтиленом. Рабочая температура жилы увеличивается с 70°C до 90°C, а допустимая температура при коротком замыкании – до 250°C.

4. Экран по изоляции (полупроводящий слой)

Аналогичен экрану по жиле. Наносится поверх изоляции для выравнивания электрического поля.

5. Медная экранная проволока

Поверх экрана по изоляции накладывается поясок из медных проволок малого сечения, расположенных спирально или продольно. Этот слой служит для:

• Замыкания емкостных токов на землю в нормальном режиме работы.
• Проведения токов короткого замыкания в аварийном режиме.
• Защиты от электромагнитных помех.

6. Заполнитель и поясная изоляция

Для придания кабелю круглой формы пространство между экранными проволоками и оболочкой заполняется полиэтиленовыми жгутами или лентами. Поверх экранных проволок может накладываться поясная изоляция из медных или стальных лент, которая усиливает экранирующий эффект и обеспечивает механическую защиту.

7. Внешняя защитная оболочка

Изготавливается из полиэтилена (ПЭ) черного цвета. Полиэтиленовая оболочка обладает высокой стойкостью к влаге, агрессивным почвенным средам (кислоты, щелочи, соли), грибкам и плесени. Она обеспечивает основную механическую защиту внутренних элементов кабеля.

Основные технические характеристики и параметры

Электрические параметры

Номинальное напряжение: 20/35 кВ (U₀/U, где U₀ = 20 кВ – напряжение между жилой и землей, U = 35 кВ – междуфазное напряжение).
Частота: 50 Гц.
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 50 кВ в течение 10 минут после монтажа.
Максимально допустимая рабочая температура жилы: +90°C.
Допустимая температура жилы при коротком замыкании: +250°C (продолжительность не более 5 секунд).
Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -20°C.

Таблица 1. Токовые нагрузки для кабеля АПвП 1х жильный 20 кВ при прокладке в земле

Сечение жилы, мм²	Длительно допустимый ток, А (при температуре земли +25°C)	Сопротивление жилы при +20°C, Ом/км, не более
50	190	0.641
70	230	0.443
95	280	0.320
120	325	0.253
150	370	0.206
185	420	0.164
240	490	0.125
300	560	0.100

Примечание: Токовые нагрузки приведены для стандартных условий прокладки (глубина 0.7 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт). При изменении условий необходима поправка.

Механические и климатические параметры

• Радиус изгиба при монтаже: не менее 15 наружных диаметров кабеля для одножильных кабелей в общем случае.
• Стойкость к воздействию окружающей среды: оболочка из полиэтилена обеспечивает стойкость к УФ-излучению (при наличии стабилизаторов), влаге (водопоглощение близко к нулю).
• Пожарная безопасность: базовая версия кабеля АПвП не является огнестойкой или нераспространяющей горение. Для объектов с повышенными требованиями к пожарной безопасности необходимо применять модификации с оболочкой из пониженно-горючих материалов или с огнезащитными покрытиями.

Область применения и особенности монтажа

Кабель АПвП 1х20 кВ применяется для создания кабельных линий электропередачи в сетях среднего напряжения. Основные сферы использования:

• Питающие линии от подстанций 35/10(6) кВ к городским и промышленным распределительным пунктам.
• Распределительные сети внутри крупных промышленных предприятий, нефтехимических комплексов, портов.
• Подземные вводы на территории объектов с высокой плотностью застройки.
• Резервирование воздушных линий в экологически чувствительных или сложных для прохождения зонах.

Особенности монтажа одножильных кабелей на среднее напряжение

При прокладке одножильных кабелей необходимо учитывать явление наведения токов в металлических оболочках и экранах (петлях). Для их компенсации и снижения потерь применяются специальные схемы прокладки:

• Треугольник: кабели трех фаз укладываются вплотную друг к другу в форме треугольника. Это наиболее эффективный способ компенсации магнитных полей.
• Плоскость (с перекладкой): кабели укладываются в одной плоскости с соблюдением расстояний, а в смежных секциях (муфтовых пролетах) производится циклическая перемена положения среднего кабеля для уравнивания индуктивностей.

Экраны (оболочки) одножильных кабелей на обоих концах должны быть обязательно заземлены. При большой длине линии (обычно более 500-1000 м) может потребоваться поперечное соединение экранов (cross-bonding) для разделения их на электрически изолированные секции с целью прерывания циркулирующих токов и снижения потерь.

Сравнение с аналогами и выбор

АПвП vs. АПвПу

Кабель АПвПу имеет усиленную броню из стальных оцинкованных лент, наложенную поверх внутренней оболочки. Броня обеспечивает повышенную механическую защиту от повреждений при прокладке в каменистых грунтах, зонах с риском раскопок, а также от грызунов. АПвП такой защиты не имеет.

АПвП vs. АСБл

Кабель АСБл – кабель с бумажной пропитанной изоляцией и свинцовой оболочкой. Он значительно тяжелее, имеет ограничения по перепаду высот при прокладке из-за стекания пропитки, требует более сложного монтажа концевых муфт. Кабель АПвП со СПЭ-изоляцией лишен этих недостатков, имеет меньший вес и диаметр, более прост в монтаже и обслуживании.

АПвП vs. ПвП

Кабель ПвП имеет медную токопроводящую жилу. Он применяется при необходимости повышенной токовой нагрузки на том же сечении, в условиях повышенной коррозионной активности (где алюминий может подвергаться коррозии), а также для ответственных объектов, где критична надежность соединений (медные наконечники считаются более надежными). Однако его стоимость существенно выше.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Как правильно выбрать сечение кабеля АПвП 20 кВ?

Выбор сечения производится по двум основным критериям: по длительно допустимому току нагрузки (нагреву) и по экономической плотности тока. Первый расчет гарантирует, что кабель не перегреется в нормальном и послеаварийном режимах. Второй – оптимизирует капитальные и эксплуатационные затраты. Обязательно учитываются условия прокладки: температура грунта, количество кабелей в траншее, удельное тепловое сопротивление грунта.

2. Можно ли прокладывать кабель АПвП в воздухе (по фасадам, эстакадам)?

Да, можно, но с учетом двух важных ограничений. Во-первых, полиэтиленовая оболочка базового исполнения подвержена старению под длительным воздействием ультрафиолета. Рекомендуется прокладка в тени или использование кабелей со специальным УФ-стабилизированным полиэтиленом. Во-вторых, необходимо обеспечить механическую защиту от возможных повреждений (например, в виде гофрированных труб или лотков с крышками).

3. Как заземлять экраны одножильных кабелей АПвП?

Экраны (медные проволоки и/или металлические ленты) должны быть заземлены с обоих концов кабельной линии. Это необходимо для безопасности (снятие потенциала) и нормальной работы релейной защиты. Заземление выполняется через специальные заземляющие зажимы в концевых или соединительных муфтах. При большой длине линии для снижения потерь применяется система поперечного соединения экранов (cross-bonding).

4. Какие муфты используются для монтажа кабеля АПвП?

Для кабелей со СПЭ-изоляцией применяются термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты. Концевые муфты (КНСт) предназначены для оконцевания кабеля в ячейке КРУ или на опоре. Соединительные муфты (ССт) – для соединения двух отрезков кабеля. Ответвительные муфты (ОСт) – для создания отпаек. Переходные муфты – для соединения кабелей с разным типом изоляции (например, СПЭ с бумажной).

5. В чем главное преимущество изоляции из сшитого полиэтилена перед бумажно-пропитанной?

• Более высокая допустимая рабочая температура (90°C против 70°C).
• Отсутствие ограничений по перепаду высот при прокладке.
• Гигроскопичность близка к нулю, не требуется сложных концевых упоров для удержания пропитки.
• Меньший вес и наружный диаметр при аналогичных электрических параметрах.
• Проще и быстрее монтаж муфт.
• Более высокая стойкость к термическим и динамическим нагрузкам при КЗ.

6. Какой документ регламентирует основные параметры кабеля АПвП?

Основным стандартом является ГОСТ 31565-2012 (МЭК 60502-2:2005) «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение от 6 кВ до 30 кВ включительно. Технические условия». В нем указаны требования к материалам, конструкции, электрическим и механическим параметрам, методам испытаний.

Заключение

Кабель АПвП 1х жильный на напряжение 20 кВ является современным, надежным и технологичным решением для создания подземных и наземных кабельных линий среднего напряжения. Его конструкция на основе сшитого полиэтилена обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики, долгий срок службы (не менее 30 лет) и относительную простоту монтажа. Ключевыми факторами успешного применения являются правильный выбор сечения, учет особенностей прокладки и заземления экранов для одножильных кабелей, а также использование качественных комплектующих для монтажа. При соблюдении всех требований нормативной документации и правил монтажа, кабельная линия на основе АПвП обеспечит бесперебойное электроснабжение потребителей.