Кабель АПвП2г 1-х жильный 20 кВ: полный технический анализ и область применения

Кабель марки АПвП2г на напряжение 20 кВ представляет собой одножильный силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), алюминиевой жилой, экранированный и бронированный. Он предназначен для стационарной прокладки в электрических сетях на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Конструкция кабеля оптимизирована для эффективной передачи и распределения электроэнергии в условиях повышенных механических нагрузок и агрессивных сред.

Расшифровка маркировки АПвП2г

• А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
• П – материал изоляции: полиэтилен.
• в – тип полиэтилена: вулканизированный (сшитый).
• П – материал внешней оболочки: полиэтилен.
• 2г – тип бронепокрова: двойная гофрированная лента из стали, наложенная с герметизирующим покрытием («г» – гидрозащитный).
• 1-х жильный – количество токопроводящих жил: одна.
• 20 кВ – номинальное напряжение: 20 000 Вольт.

Конструкция кабеля АПвП2г 20 кВ

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

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (материал – А5Е, А7Е по ГОСТ 22483). Жила может быть секторной или круглой формы, что позволяет оптимизировать диаметр кабеля. Для сечений от 50 мм² и выше жила, как правило, секторная. Жила уплотненная, что повышает механическую стабильность и облегчает монтаж.

2. Экран по жиле (внутренний полупроводящий экран)

Наносится поверх токопроводящей жилы методом экструзии. Изготавливается из сшитого полиэтилена с добавлением сажи. Его основная функция – выравнивание электрического поля и предотвращение возникновения локальных перенапряжений (микроразрядов) на границе между жилой и изоляцией.

3. Изоляция

Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Это ключевой элемент кабеля, определяющий его электрическую прочность и долговечность. Процесс сшивания (вулканизации) молекул полиэтилена придает материалу повышенную термостойкость (до +90°C в длительном режиме и до +250°C при коротком замыкании), механическую прочность и стойкость к трекингу.

4. Экран по изоляции (внешний полупроводящий экран)

Аналогичен внутреннему экрану. Выравнивает электрическое поле на внешней поверхности изоляции. Обычно выполнен в виде экструдированного слоя.

5. Медный экран (металлический экран)

Располагается поверх внешнего полупроводящего экрана. Выполняется в виде медных лент, наложенных спиральной обмоткой, или в виде оплетки из медных проволок. Основные функции:

• Защита от электромагнитных помех.
• Создание симметричного электрического поля вокруг жилы.
• Обеспечение пути для тока короткого замыкания и тока утечки.
• Функция заземляющего проводника.

6. Бронепокров

Выполнен в виде двух гофрированных стальных лент (обозначение «2г»), наложенных с перекрытием. Гофрирование придает лентам гибкость и позволяет кабелю сохранять радиус изгиба. Ленты накладываются с герметизирующим покрытием (битумный состав или полимерная пленка), что обеспечивает дополнительную защиту от проникновения влаги вдоль кабеля. Основная функция брони – защита от механических повреждений (сдавливание, удары, грызуны).

7. Защитный шланг (оболочка)

Внешняя оболочка из полиэтилена (ПЭ) черного цвета. Обеспечивает защиту внутренних элементов кабеля от влаги, химически агрессивных веществ (кислот, щелочей, солей), ультрафиолетового излучения и других внешних воздействий. Полиэтилен обладает высокими диэлектрическими и механическими свойствами.

Основные технические характеристики

Электрические параметры

Номинальное напряжение: 20/35 кВ (U₀/U, где U₀ = 20 кВ – напряжение между жилой и землей, U = 35 кВ – междуфазное напряжение).
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 45 кВ (в течение 10 минут после монтажа).
Испытательное постоянное напряжение: 80 кВ (в течение 15 минут на заводе-изготовителе).
Максимально допустимая рабочая температура жилы: +90°C.
Допустимая температура жилы в режиме перегрузки: +130°C (не более 100 часов в год).
Допустимая температура жилы при коротком замыкании: +250°C (не более 5 секунд).
Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -20°C.

Механические и эксплуатационные параметры

Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля.
Срок службы: не менее 30 лет.
Гарантийный срок эксплуатации: 5 лет с момента ввода в эксплуатацию, но не более 6 месяцев с даты изготовления.

Области применения кабеля АПвП2г 20 кВ

Кабель предназначен для передачи и распределения электроэнергии в стационарных установках. Основные сферы применения:

• Распределительные сети 6-20 кВ: Прокладка в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, в том числе в грунтах с блуждающими токами.
• Промышленные предприятия: Питание мощных электродвигателей, трансформаторов, распределительных устройств.
• Городская инфраструктура: Кабельные линии в коллекторах, туннелях, по эстакадам и в блоках.
• Объекты энергетики: Соединения между элементами подстанций, вводы в здания.
• Участки с повышенными механическими рисками: Бронирование защищает от повреждений при раскопках, подвижках грунта, давлении.
• Влажные среды и среды с химической агрессией: Благодаря герметичной броне и полиэтиленовой оболочке.

Кабель не предназначен для прокладки в воздухе (по опорам) без дополнительной защиты от УФ-излучения, если оболочка не стабилизирована, а также для монтажа в растянутом положении.

Сравнение с аналогами и выбор сечения

АПвП2г является прямым аналогом кабеля АПвБШв, но с гофрированной, а не плоской броней, что обеспечивает лучшую гибкость и герметизацию. В сравнении с кабелями с бумажной изоляцией (АСБл, ААБл) кабель АПвП2г имеет меньший вес и диаметр, не требует сложных концевых муфт с вертикальной установкой, допускает большие перегрузки по току и имеет неограниченную разницу уровней при прокладке.

Таблица 1. Допустимые длительные токовые нагрузки для кабеля АПвП2г 20 кВ при прокладке в земле (траншее)

Номинальное сечение жилы, мм²	Наружный диаметр кабеля, мм (примерно)	Масса 1 км кабеля, кг (примерно)	Допустимый длительный ток, А (при температуре земли +25°C)
50	45-48	2500-2800	190
70	48-51	2900-3200	235
95	52-55	3400-3800	285
120	55-58	3900-4300	330
150	58-62	4500-5000	375
185	62-66	5200-5800	430
240	67-71	6300-7000	505

Примечание: Точные значения необходимо уточнять по каталогам производителя. Токовые нагрузки зависят от условий прокладки (глубина, удельное тепловое сопротивление грунта, количество кабелей в траншее).

Особенности монтажа и эксплуатации

• Прокладка в земле: Глубина траншеи – не менее 0.7 м. На дне – песчаная подушка толщиной 10-15 см. После укладки кабель засыпают слоем мягкого грунта или песка без камней толщиной 15-20 см, затем укладывают сигнальную ленту и производят полную засыпку.
• Соединение и оконцевание: Требуют применения специальных кабельных муфт – соединительных и концевых, рассчитанных на 20 кВ и предназначенных для кабелей с изоляцией из СПЭ. Необходимо обеспечить качественный контакт медного экрана и брони для выравнивания потенциалов и эффективного заземления.
• Заземление: Медный экран и стальная броня должны быть надежно заземлены с обоих концов кабельной линии. Это требование безопасности и условие нормальной работы защитных устройств.
• Испытания после монтажа: Обязательным является проведение высоковольтных испытаний постоянным напряжением 80 кВ в течение 15 минут для проверки целостности изоляции после монтажных работ.

Преимущества и недостатки кабеля АПвП2г 20 кВ

Преимущества:

• Высокая надежность и долговечность изоляции из сшитого полиэтилена.
• Отличная стойкость к термическим перегрузкам.
• Высокая стойкость к влаге и агрессивным средам благодаря герметичной конструкции.
• Наличие брони обеспечивает максимальную механическую защиту.
• Меньший вес и радиус изгиба по сравнению с кабелями в свинцовой оболочке.
• Отсутствие ограничений по разности уровней прокладки.

Недостатки:

• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями без брони (АПвПг) или с бумажной изоляцией.
• Большая масса и жесткость по сравнению с небронированными аналогами, что усложняет монтаж.
• Чувствительность изоляции СПЭ к механическим повреждениям (порезам) при монтаже, требующая аккуратной работы.
• Необходимость применения специального инструмента и муфт для монтажа.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие АПвП2г от АПвБШв?

Основное отличие – в конструкции брони. У АПвБШв броня выполнена из двух плоских стальных лент (Б), а у АПвП2г – из двух гофрированных стальных лент (2г). Гофрированная броня обеспечивает лучшую гибкость кабеля, меньший минимальный радиус изгиба и более высокую степень герметизации от продольного проникновения влаги.

Можно ли прокладывать кабель АПвП2г в воде?

Кабель АПвП2г имеет конструкцию, препятствующую проникновению влаги, и может прокладываться в стоячей воде (например, по дну каналов, озер). Однако для постоянной прокладки в условиях сильных течений, в морской воде или с риском механических повреждений от плавсредств рекомендуется использовать кабели со свинцовой оболочкой (например, АПвПу2г).

Как правильно выбрать сечение жилы?

Выбор сечения осуществляется на основе расчета по допустимому длительному току с учетом:

• Мощности и тока нагрузки.
• Способа прокладки (в земле, воздухе, трубе).
• Температуры окружающей среды или грунта.
• Количества параллельно проложенных кабелей.
• Удельного теплового сопротивления грунта.
• Потерь напряжения (для протяженных линий).

Расчет должен выполнять проектировщик в соответствии с ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок) и другими нормативными документами.

Требуется ли дополнительная защита при прокладке в земле?

Брони и полиэтиленовой оболочки обычно достаточно для прямой прокладки в траншее. Однако в каменистых грунтах, в местах с повышенным риском раскопок или при пересечении с другими коммуникациями рекомендуется дополнительная защита в виде асбоцементных плит, кирпича или защитных пластиковых/металлических коробов.

Как заземлять броню и экран одножильного кабеля?

Медный экран и стальная броня должны быть соединены между собой и заземлены на обоих концах линии. Это необходимо для обеспечения безопасности (снятие потенциала) и для протекания токов короткого замыкания. В случае большой длины линии (более 1-2 км) может потребоваться выполнение кросс-соединения экранов и их заземление в промежуточных точках для снижения наведенных напряжений.

Каков реальный срок службы этого кабеля?

Заявленный производителями срок службы – не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать 40-50 лет при соблюдении условий монтажа, эксплуатации (отсутствие систематических перегрузок) и в благоприятной среде. Критическим фактором является состояние изоляции из СПЭ, которая стареет под воздействием тепла и электрического поля.

Чем обоснован выбор алюминиевой, а не медной жилы?

Алюминиевая жила существенно снижает стоимость и массу кабеля, что критически важно для проектов с большими длинами линий. Для напряжений 20 кВ и выше, где основным требованием является не электропроводность, а электрическая прочность изоляции, применение алюминия экономически целесообразно. Медные кабели (ПвП2г) применяются при необходимости максимального снижения сечения или на особо ответственных объектах с экстремальными токовыми нагрузками.