Кабель АПвКВ 10 кВ

Кабель АПвКВ 10 кВ: полное техническое описание, конструкция и область применения

Кабель АПвКВ 10 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевой токопроводящей жилой, изоляцией из сшитого полиэтилена, в алюминиевой оболочке, с защитным покровом. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 6/10 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, долговечность и эффективность в эксплуатации в различных условиях, включая агрессивные среды.

Расшифровка маркировки АПвКВ

• А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
• П – материал изоляции: полиэтилен.
• в – индекс, обозначающий, что полиэтиновая изоляция является вулканизированной (сшитой). Таким образом, «Пв» указывает на изоляцию из сшитого полиэтилена (XLPE).
• К – материал оболочки (защитный покров): кабель.
• В – материал наружного покрова: Винил (поливинилхлоридный пластикат).
• 10 кВ – номинальное напряжение 10 киловольт (класс напряжения 6/10 кВ).

Таким образом, полная расшифровка: Кабель с алюминиевой жилой, с изоляцией из сшитого полиэтилена, в алюминиевой оболочке, с защитным покровом из ПВХ пластиката, на напряжение 10 кВ.

Конструкция кабеля АПвКВ 10 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее подробно, начиная от центра.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или АА по ГОСТ 22483). Жила может быть однопроволочной (секторной или круглой) для сечений до 240 мм² включительно, либо многопроволочной (круглой) для всех сечений. Использование секторных жил позволяет оптимизировать диаметр кабеля и снизить расход материалов. Жилы соответствуют классу 1 или 2 по гибкости.

2. Экран на жиле (полупроводящий экран)

Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его основная функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений на границе жила-изоляция, что предотвращает возникновение частичных разрядов – основной причины старения и пробоя изоляции.

3. Изоляция

Основной изоляционный слой выполнен из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал получают путем вулканизации (сшивки молекул) обычного полиэтилена, что придает ему существенно улучшенные термомеханические свойства. Изоляция наносится методом экструзии. Толщина изоляции нормирована и зависит от номинального напряжения (10 кВ). Для данного класса напряжения она составляет, как правило, 4.5 мм.

4. Экран на изоляции (полупроводящий экран)

Поверх основного изоляционного слоя накладывается второй экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Он выполняет ту же функцию выравнивания поля, но уже на внешней поверхности изоляции.

5. Поясная изоляция

В трехжильных кабелях поверх экранов всех трех жил накладывается обмотка из полупроводящей или медной ленты, которая служит для выравнивания потенциала между жилами и является частью общего экрана.

6. Алюминиевая оболочка

Герметичная оболочка, выполненная из алюминиевой ленты методом продольной или спиральной гофрированной обмотки и сварки. Это ключевой элемент конструкции, выполняющий несколько функций:

• Нулевой (заземляющий) проводник для токов короткого замыкания.
• Экран от электромагнитных помех.
• Герметичная барьерная защита от проникновения влаги, газов и химических веществ к изоляции.
• Механическая защита сердечника.

Гофрирование придает оболочке гибкость.

7. Защитный покров (броня)

Поверх алюминиевой оболочки накладывается подушка (прослойка) из битума, крепированной бумаги или ПВХ-ленты для предотвращения коррозии и механического повреждения оболочки. Далее накладывается броня из двух стальных оцинкованных лент. Ленты накладываются внахлест, что обеспечивает гибкость и высокую механическую прочность на растяжение и сдавливание.

8. Наружный покров (шланг)

Внешний защитный слой из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Он защищает броню от коррозии, обеспечивает стойкость к агрессивным средам (щелочи, кислоты, соли), ультрафиолету и придает кабелю законченный вид. Цвет наружного покрова, как правило, черный.

Основные технические характеристики и параметры

Электрические параметры

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 6/10 кВ (12 кВ). Где U₀ = 6 кВ – напряжение между жилой и землей, U = 10 кВ – междуфазное напряжение.
• Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц: 18 кВ в течение 10 минут для готового кабеля.
• Испытательное постоянное напряжение: 36 кВ в течение 15 минут (часто применяется при приемо-сдаточных испытаниях).
• Допустимая длительная температура нагрева жилы: +90°C.
• Максимальная температура жилы при коротком замыкании: +250°C (продолжительность КЗ не более 4 сек).
• Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -15°C.
• Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля для одножильных и 12 для многожильных.

Таблица 1. Токовые нагрузки для кабеля АПвКВ 10 кВ (однокабельная прокладка в земле, температура грунта +15°C)

Сечение жилы, мм²	Длительно допустимый ток, А (для 1 кабеля в траншее)	Сопротивление жилы при +90°C, Ом/км
3×50	170	0.772
3×70	205	0.552
3×95	245	0.408
3×120	280	0.323
3×150	320	0.258
3×185	360	0.209
3×240	420	0.161

Примечание: Точные значения токовых нагрузок зависят от конкретных условий прокладки (глубина, расстояние между кабелями, теплопроводность грунта, температура окружающей среды) и должны быть рассчитаны по методике, приведенной в ПУЭ 7 изд. и ГОСТ Р 52796.

Таблица 2. Примерные массо-габаритные показатели

Сечение жилы, мм²	Примерный наружный диаметр, мм	Примерная масса 1 км кабеля, кг
3×50	48-52	3500-3800
3×95	58-62	4800-5200
3×150	66-70	6200-6700
3×240	76-80	8300-9000

Область применения и условия эксплуатации

Кабель АПвКВ 10 кВ предназначен для эксплуатации в электрических сетях на класс напряжения 10 кВ. Основные сферы применения:

• Распределительные сети 6-10 кВ: Питание районных и городских подстанций, ответвления от воздушных линий (ВЛ) для заглубленного ввода.
• Промышленные предприятия: Питание мощных электродвигателей, главных понизительных подстанций (ГПП), цеховых трансформаторов.
• Объекты инфраструктуры: Кабельные линии для аэропортов, железнодорожных станций, метрополитена, портов.
• Добывающая промышленность: Может применяться в шахтах, не опасных по газу и пыли, при условии соответствия дополнительным требованиям.

Условия эксплуатации:

• Прокладка в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью.
• Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, по эстакадам.
• Прокладка в помещениях и тоннелях, в условиях повышенной влажности.
• Не рекомендуется для прокладки в воде (для этого существуют кабели со свинцовой оболочкой, например, АПвП).
• Эксплуатация в широком диапазоне температур окружающей среды: от -50°C до +50°C.

Преимущества и недостатки кабеля АПвКВ 10 кВ

Преимущества по сравнению с кабелями старых типов (например, ААБл, ААШв):

• Высокие электрические характеристики изоляции: Сшитый полиэтилен имеет более высокую электрическую прочность и меньшие диэлектрические потери по сравнению с пропитанной бумажной изоляцией.
• Высокая допустимая температура: +90°C против +70°C для бумажной изоляции, что позволяет пропускать больший ток по тому же сечению.
• Отсутствие течи пропиточного состава: Нет ограничений по разности уровней при прокладке, в отличие от кабелей с бумажно-масляной изоляцией.
• Меньший вес и наружный диаметр: При одинаковом сечении и напряжении кабель с изоляцией из XLPE компактнее и легче.
• Высокая стойкость к термоциклированию: Изоляция не стареет и не растрескивается при циклических изменениях нагрузки.
• Герметичность алюминиевой оболочки: Абсолютная защита сердечника от влаги и агрессивных сред.
• Механическая прочность: Броня из стальных лент обеспечивает защиту от механических повреждений при прокладке и эксплуатации в грунте.

Недостатки и особенности:

• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями в ПВХ изоляции на средние напряжения.
• Требовательность к качеству монтажа: Необходимость тщательной заделки концов с использованием термоусаживаемых или холодноусаживаемых муфт для восстановления экрана и изоляции. Ошибки при разделке приводят к концентрации напряжений и пробою.
• Чувствительность к точечным механическим воздействиям: При монтаже необходимо избегать ударов и защемлений, которые могут повредить изоляцию.
• Необходимость заземления: Алюминиевая оболочка и экраны жил с обеих сторон кабеля должны быть надежно заземлены для безопасности и правильной работы защит.

Сравнение с аналогами (АПвПу, АПвП, АПвВ)

Выбор конкретной марки кабеля зависит от условий прокладки и эксплуатации.

• АПвКВ vs АПвПу: АПвПу имеет медный экран в виде оплетки поверх изоляции и наружную оболочку из полиэтилена (Пу). Он не имеет алюминиевой герметичной оболочки и брони. Применяется для прокладки в кабельных сооружениях, где нет риска механических повреждений и агрессивных сред. Легче и дешевле АПвКВ, но менее защищен.
• АПвКВ vs АПвП: АПвП имеет свинцовую (П) оболочку вместо алюминиевой. Свинец более устойчив к некоторым химическим средам и пластичен, но кабель значительно тяжелее. АПвП традиционно применяется для прокладки в воде или в грунтах с высокой коррозионной активностью. Алюминиевая оболочка (АПвКВ) легче и прочнее на разрыв.
• АПвКВ vs АПвВ: АПвВ имеет только защитный покров из ПВХ поверх алюминиевой оболочки (буква «В» вместо «КВ»), но не имеет брони из стальных лент. Применяется там, где нет риска механических повреждений (в кабельных лотках, тоннелях). АПвКВ, благодаря броне, предназначен для прокладки в земле.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Чем принципиально отличается изоляция «Пв» (сшитый полиэтилен) от обычного полиэтилена («П»)?

Обычный полиэтилен (ПЭ) имеет линейную структуру молекул и при нагреве выше +70…+80°C начинает размягчаться и течь. Сшитый полиэтилен (XLPE) получают путем создания поперечных связей (мостиков) между молекулярными цепями в процессе вулканизации. Это превращает термопласт в эластомер, который сохраняет форму и механическую прочность при высоких температурах (до +250°C при КЗ). Это позволяет повысить длительно допустимую температуру жилы с +70°C до +90°C.

2. Обязательно ли заземлять алюминиевую оболочку кабеля АПвКВ?

Да, это обязательное требование правил устройства электроустановок (ПУЭ). Алюминиевая оболочка выполняет функцию экрана и нулевого проводника для токов короткого замыкания. Заземление должно быть выполнено с двух сторон линии. Отсутствие или плохой контакт в точке заземления приводит к наведению потенциала на оболочке, что опасно для персонала, а также может вызвать ее электрокоррозию и нарушить работу релейной защиты.

3. Можно ли прокладывать кабель АПвКВ в воздухе (по фасадам, эстакадам)?

Да, можно. Наружный покров из ПВХ обладает стойкостью к ультрафиолетовому излучению. Однако при открытой прокладке необходимо учитывать дополнительную ветровую и гололедную нагрузку, а также возможность механических повреждений. Чаще для открытых эстакад используют кабели без брони (АПвВ) или с негорючим исполнением (АПвБнг(А)-HF), но АПвКВ также применим, если того требуют условия среды.

4. Какой срок службы у кабеля АПвКВ 10 кВ?

Номинальный срок службы, заявленный производителями и нормируемый стандартами (ГОСТ 18410), составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать 40-50 лет при соблюдении условий прокладки, монтажа (качественной установке муфт и концевых заделок), эксплуатации в рамках допустимых токовых нагрузок и отсутствии внешних дестабилизирующих факторов (акты вандализма, строительные работы с повреждением трассы).

5. Что означают цифры 6/10 кВ в маркировке?

Это система номинального напряжения U₀/U. U₀ = 6 кВ – это эффективное значение напряжения между любой жилой и землей (металлической оболочкой/экраном). U = 10 кВ – это эффективное значение напряжения между любыми двумя жилами (междуфазное напряжение). Таким образом, кабель рассчитан для работы в трехфазной сети с линейным напряжением 10 кВ. Дополнительно указывается U_m – максимальное напряжение, при котором может работать оборудование (для 6/10 кВ это 12 кВ).

6. Как правильно выбрать сечение жилы кабеля АПвКВ?

Выбор сечения является результатом комплексного расчета и должен выполняться в соответствии с ПУЭ гл. 1.3. Основные критерии:

• По длительно допустимому току нагрузки: Расчетный максимальный ток линии должен быть меньше допустимого тока для данного сечения с учетом всех поправочных коэффициентов (на температуру земли, группирование кабелей, теплопроводность грунта).
• По потере напряжения: Особенно важно для протяженных линий.
• По термической стойкости к токам короткого замыкания: Проверка, что выбранное сечение выдержит расчетный ток КЗ за время его отключения защитой.
• По экономической плотности тока: Применяется для линий с большим числом часов использования максимума нагрузки.

Окончательный выбор принимается по наибольшему сечению, полученному из этих расчетов.

7. Какие муфты используются для монтажа кабеля АПвКВ?

Для соединения и оконцевания кабелей АПвКВ 10 кВ применяются специальные муфты, восстанавливающие непрерывность проводников, изоляции и экранов. Наибольшее распространение получили:

• Термоусаживаемые муфты: Используют комплекты трубок и манжет из материала, который при нагреве горелкой необратимо усаживается, плотно облегая кабель и создавая герметичное соединение. Требуют навыка работы с открытым пламенем.
• Холодноусаживаемые муфты: Используют эластичные элементы (обычно из силикона или EPDM), которые монтируются путем снятия спиральной держащей ленты или вытягивания сердечника. Не требуют нагрева, более безопасны в монтаже, особенно в стесненных условиях.

Выбор между ними зависит от условий монтажа, предпочтений монтажной организации и наличия сертифицированных решений от производителя кабеля.