Кабель АПвКПу 35 кВ
Кабель АПвКПу 35 кВ: полное техническое описание и область применения
Кабель АПвКПу 35 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 35 кВ частоты 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, долговечность и эффективность в современных электрических сетях. Расшифровка маркировки: А – алюминиевая токопроводящая жила, Пв – изоляция из сшитого полиэтилена, К – броня из круглых оцинкованных стальных проволок, Пу – наружный защитный шланг из полиэтилена.
Конструкция кабеля АПвКПу 35 кВ
Конструкция кабеля многослойна, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая механическую прочность, электрическую изоляцию и защиту от внешних воздействий.
- Токопроводящая жила: Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или АВЕТ) по ГОСТ 22483. Для сечений от 50 мм² и выше жила секторной или сегментной формы, что позволяет оптимизировать диаметр кабеля. Жила может быть однопроволочной (для меньших сечений) или многопроволочной.
- Экран по жиле (внутренний полупроводящий слой): Наносится поверх токопроводящей жилы методом экструзии. Представляет собой сшитый полупроводящий сшитый полиэтилен. Его ключевая функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических полостей между жилой и изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов.
- Изоляция: Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Толщина изоляции нормирована в зависимости от номинального напряжения (35 кВ) и составляет, как правило, 9-10.5 мм. СПЭ обладает высокой электрической прочностью, термостойкостью (допустимая длительная температура жилы +90°C), стойкостью к тепловому старению и влаге.
- Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой): Также выполнен из сшитого полупроводящего полиэтилена. Вместе с внутренним экраном формирует цилиндрический конденсатор, равномерно распределяющий электрическое поле вокруг изоляции.
- Медная экранная проволока: Поверх внешнего полупроводящего слоя накладываются медные проволоки малого сечения, спирально или в виде оплетки. Этот слой служит для пропускания токов утечки и обеспечения безопасности при коротком замыкании, выполняя функцию нулевой жилы в сетях с эффективно заземленной нейтралью.
- Броня: Выполнена из оцинкованных стальных проволок круглого сечения, наложенных поверх поясной изоляции (подушки). Броня обеспечивает защиту кабеля от механических повреждений (растягивающих усилий, ударов, грызунов).
- Защитный шланг (оболочка): Наружный слой из полиэтилена (Пу). Защищает броню от коррозии и агрессивного воздействия внешней среды (химикатов, влаги, УФ-излучения). Имеет, как правило, черный цвет.
- Магистральные линии распределительных сетей 35 кВ.
- Вводы на подстанции и ГРУ.
- Питание крупных промышленных предприятий, насосных и компрессорных станций.
- Кабельные линии в черте городов для замены воздушных линий.
- Соединение ячеек КРУЭ 35 кВ.
- Более высокая допустимая температура жилы: +90°C против +70-75°C у бумажно-масляных, что позволяет пропускать больший ток при том же сечении.
- Отсутствие масла: Исключается риск утечки масла, нет необходимости в специальных маслоприемных устройствах и сложных концевых муфтах для остановки масла. Кабель негорюч.
- Меньший вес и радиус изгиба: Облегчает транспортировку и монтаж.
- Высокая стойкость к влаге: Не требуется герметизация концов при хранении, в отличие от бумажно-масляных кабелей.
- Простота монтажа и обслуживания: Технология монтажа муфт и концевых заделок для СПЭ-кабелей отработана и менее трудоемка.
- Высокая стойкость к термическим и механическим перегрузкам.
- Чувствительность к точечным механическим повреждениям изоляции: В отличие от бумажно-масляной изоляции, локальный дефект в СПЭ может привести к развитию «древообразования» (трекинга) и пробою.
- Более высокая стоимость самого кабеля: Однако общие затраты на проект могут быть ниже из-за упрощения монтажа и инфраструктуры.
- Требовательность к качеству монтажа муфт: Необходима абсолютная чистота и соблюдение технологии, так как в зоне контакта изоляции и муфты создается критическое электрическое поле.
- Наличие брони из стальных проволок: Может создавать дополнительные вихревые токи, но это компенсируется конструкцией экрана.
- Раскатка: Производится с помощью роликов, не допуская механических повреждений оболочки и превышения минимального радиуса изгиба.
- Заземление: Медные экранные проволоки с обоих концов кабеля должны быть надежно соединены и заземлены. В трехжильных кабелях экраны обычно соединяются и заземляются с двух сторон для протекания токов нулевой последовательности. В случае большой длины линии применяют cross-bonding для снижения потерь.
- Монтаж муфт: Используются специальные соединительные и концевые муфты на 35 кВ, рассчитанные на работу с СПЭ-изоляцией. Технология включает ступенчатую зачистку изоляции, наложение полупроводящих и изоляционных слоев, термоусадку или холодную усадку, заполнение компаундом. Обязательна проверка герметичности.
- Измерение сопротивления изоляции мегаомметром на 2.5-5 кВ.
- Измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) и емкости жилы относительно экрана.
- Частичный разрядный контроль (метод PDA/PRPD) с помощью специальных датчиков, устанавливаемых на муфтах или непосредственно на кабеле. Это наиболее информативный метод для раннего обнаружения дефектов в СПЭ-изоляции.
Основные технические характеристики и параметры
Кабель АПвКПу 35 кВ соответствует требованиям ГОСТ 18410-73 (аналогичен ТУ 16.К71-335-2004 и международным стандартам МЭК 60502-2).
Таблица 1. Номинальные сечения жил и электрические параметры
| Номинальное сечение жилы, мм² | Максимальный внешний диаметр, мм | Масса 1 км кабеля, кг | Допустимый длительный ток в земле (грунт 1.2 К*м/Вт), А | Сопротивление жилы при 20°C, Ом/км, не более |
|---|---|---|---|---|
| 50 | 65-70 | 4500-5000 | 190-210 | 0.641 |
| 70 | 68-73 | 5000-5500 | 230-250 | 0.443 |
| 95 | 72-77 | 5700-6200 | 275-300 | 0.320 |
| 120 | 75-80 | 6300-6800 | 315-340 | 0.253 |
| 150 | 78-83 | 7100-7600 | 355-385 | 0.206 |
| 185 | 82-87 | 8000-8600 | 405-440 | 0.164 |
| 240 | 87-93 | 9500-10200 | 475-515 | 0.125 |
*Точные значения зависят от производителя и должны уточняться по каталогам.
Таблица 2. Испытательные напряжения и условия эксплуатации
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um), кВ | 20.6/35 (40.5) |
| Длительно допустимая температура жилы | +90°C |
| Максимальная температура при КЗ (длительность до 4 с) | +250°C |
| Допустимая температура при перегрузке | +130°C |
| Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц, 10 мин. | 65 кВ |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 20 x (наружный диаметр кабеля) |
| Температура прокладки без предварительного подогрева | Не ниже -15°C |
| Срок службы | Не менее 30 лет |
Область применения и способы прокладки
Кабель АПвКПу 35 кВ предназначен для прокладки в земле (траншеях), включая участки с повышенной коррозионной активностью грунтов, в кабельных каналах, туннелях, шахтах, коллекторах, а также на эстакадах и в галереях. Благодаря броне из стальных проволок и полиэтиленовой оболочке он может использоваться в условиях с наличием блуждающих токов и в грунтах с низким удельным сопротивлением. Основные объекты применения:
Прокладка в земле требует устройства песчаной подушки и засыпки, а также защиты сигнальной лентой или плитами. При прокладке в воздухе необходимо учитывать значительный вес кабеля и обеспечивать надежное крепление.
Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами (например, ААШв, ААБл)
Основным аналогом АПвКПу 35 кВ исторически являются кабели с бумажно-масляной изоляцией (ААШв, ААБл) и кабели с изоляцией из СПЭ в алюминиевой оболочке (АПвПу, АПвАШв).
Преимущества АПвКПу:
Недостатки/особенности АПвКПу:
Монтаж, соединение и заземление
Монтаж кабеля АПвКПу 35 кВ требует профессионального подхода. Ключевые этапы:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие АПвКПу от АПвПу?
Основное отличие – наличие брони. АПвКПу имеет броню из круглых стальных оцинкованных проволок (буква «К» в маркировке) и полиэтиленовый шланг поверх нее («Пу»). АПвПу не имеет брони, его защитная оболочка накладывается непосредственно на экран. Следовательно, АПвКПу предназначен для прокладки в земле, где есть риск механических повреждений, а АПвПу – для кабельных сооружений (тоннелей, эстакад) или в земле, но только при условии прокладки в трубах или при отсутствии таких рисков.
Как правильно выбрать сечение кабеля АПвКПу 35 кВ?
Выбор сечения производится по допустимому длительному току с учетом способа прокладки (в земле, в воздухе), температуры окружающей среды, количества параллельно проложенных кабелей и глубины заложения. Дополнительно выполняется проверка по потере напряжения и термической стойкости к токам короткого замыкания. Рекомендуется использовать специализированное программное обеспечение или руководствоваться ПУЭ (Глава 1.3).
Нужно ли использовать концевые муфты с ограничителями перенапряжений (ОПН) для этого кабеля?
Да, для кабельных линий 35 кВ установка ОПН на концевых муфтах является стандартной и обязательной практикой. Это защищает изоляцию кабеля и оборудование подстанции от коммутационных и грозовых перенапряжений, которые из-за волновых процессов в кабеле могут многократно усиливаться.
Каковы требования к трассе для прокладки в земле?
Глубина прокладки от планировочной отметки должна быть не менее 0.7-1.0 м. Дно траншеи должно быть выровнено и отсыпано слоем мягкого грунта или песка толщиной не менее 100 мм. После укладки кабель засыпается таким же слоем, затем укладывается механическая защита (кирпич, сигнальная лента, бетонные плиты) и производится обратная засыпка грунтом. Расстояние между параллельными кабелями должно быть не менее 100 мм для обеспечения теплоотвода.
Как осуществляется контроль состояния изоляции кабеля АПвКПу в эксплуатации?
Основными методами являются:
Можно ли использовать кабель АПвКПу для прокладки по воздуху (по фасадам, эстакадам)?
Да, можно. Полиэтиленовая оболочка обеспечивает стойкость к ультрафиолету и атмосферным осадкам. Однако необходимо учитывать значительный вес кабеля и обеспечивать надежное крепление с помощью кабельных лент или хомутов, не повреждающих оболочку. Также важно правильно рассчитать механические нагрузки (ветровые, ледовые).
Заключение
Кабель АПвКПу 35 кВ является современным, надежным и технологичным решением для строительства и модернизации кабельных линий среднего класса напряжения. Его преимущества, такие как высокая пропускная способность, отсутствие масла, стойкость к внешним воздействиям и относительная простота монтажа, делают его предпочтительным выбором по сравнению с традиционными кабелями с бумажно-масляной изоляцией. Успешная эксплуатация на протяжении всего срока службы напрямую зависит от корректного выбора параметров, соблюдения норм прокладки и монтажа соединительной арматуры, а также от регулярного диагностического контроля состояния изоляции.