Кабель АПвАП-Тп 20 кВ
Кабель АПвАП-Тп 20 кВ: полное техническое описание и сфера применения
Кабель АПвАП-Тп 20 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный 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, долговечность и эффективность в современных электрических сетях среднего напряжения.
Расшифровка маркировки АПвАП-Тп
- А – Алюминиевая токопроводящая жила.
- П – Изоляция из сшитого полиэтилена (внутренний слой).
- в – Внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката.
- АП – Алюминиевая экранная оболочка (броня) в виде гофрированной трубки.
- -Тп – Обозначение исполнения кабеля: «Т» – для прокладки в земле (в траншеях), «п» – с плоскими проволочными элементами заземления (две бронеленты, наложенные с зазором).
- 20 кВ – Номинальное напряжение 20 000 Вольт.
- Полную продольную и поперечную герметизацию, защиту от проникновения влаги и агрессивных сред.
- Экранирующую функцию (замкнутый металлический слой).
- Механическую защиту от сдавливания, ударов, грызунов.
- Способность выдерживать значительные растягивающие усилия.
- Высокая пропускная способность: Допустимая температура жилы +90°C против +70°C у кабелей с бумажно-пропитанной изоляцией позволяет передавать большую мощность при том же сечении.
- Отсутствие риска течи пропиточного состава: СПЭ-изоляция не требует поддержания разности уровней при прокладке на трассах со значительными перепадами высот.
- Высокая стойкость к влаге и агрессивным средам: Герметичная алюминиевая броня (АП) надежно защищает сердечник от воды и химических веществ.
- Отличные диэлектрические свойства: Низкие диэлектрические потери, высокая стойкость к тепловому старению и частичным разрядам.
- Упрощенный монтаж и обслуживание: Меньший вес и радиус изгиба по сравнению с АСБ аналогичного сечения. Не требуется контроль уровня масла или мастики.
- Длительный срок службы: Заявленный срок службы при соблюдении условий эксплуатации превышает 30 лет.
- АПвАП-Тп (алюминиевая броня): Предпочтителен в грунтах с высокой коррозионной активностью, при наличии блуждающих токов, в условиях, где критична полная герметичность. Имеет меньшие потери в броне при больших нагрузках.
- АПвП-Тп (стальная броня): Часто имеет более низкую стоимость. Обладает более высокой механической прочностью на разрыв, что может быть важно на сложных трассах. Требует защиты от коррозии (оцинковка), но при повреждении оболочки сталь может ржаветь.
- По допустимому длительному току нагрузки (нагрев).
- По потере напряжения (для протяженных линий).
- По термической стойкости к токам короткого замыкания.
- По экономической плотности тока (для сетей промышленных предприятий).
Конструкция кабеля АПвАП-Тп 20 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее от центра к периферии.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий, твердый, по ГОСТ 22483). Для сечений от 70 мм² и выше жила, как правило, секторной или сегментной формы, что позволяет оптимизировать диаметр кабеля и снизить расход материалов. Жила может быть однопроволочной (для меньших сечений) или многопроволочной.
2. Экран по жиле (полупроводящий, внутренний)
Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из сшитого полупроводящего полиэтилена. Его ключевая задача – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений на границе с изоляцией, предотвращая тем самым возникновение частичных разрядов.
3. Основная изоляция
Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал, подвергнутый процессу поперечной сшивки молекул под высоким давлением и температурой, обладает превосходными диэлектрическими и механическими свойствами при повышенных температурах (до 90°C в длительном режиме и до 250°C в режиме короткого замыкания). Толщина изоляции строго нормирована стандартами (например, ГОСТ Р 53769-2010 или ТУ 16.К71-335-2004) и для напряжения 20 кВ составляет, как правило, 5,5-6,0 мм.
4. Экран по изоляции (полупроводящий, внешний)
Аналогичен внутреннему экрану. Наносится поверх основной изоляции, завершая формирование коаксиальной конструкции «жила-изоляция-экран», которая является обязательным условием для кабелей среднего напряжения.
5. Медные проволоки (дренажные жилы)
Укладываются поверх внешнего полупроводящего экрана. Их назначение – обеспечить непрерывность экранной цепи по всей длине кабеля, выравнивать потенциал и отводить токи утечки или емкостные токи. Количество и сечение проволок зависят от сечения основной жилы.
6. Внутренняя оболочка (разделительный слой)
Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Защищает экранную систему от коррозии и механических повреждений, а также служит барьером между экраном и металлической броней.
7. Броня
Выполнена в виде гофрированной герметичной трубки из алюминиевого сплава (АП). Данная конструкция обеспечивает:
Гофрирование придает броне гибкость.
8. Защитный покров (наружная оболочка)
Наносится поверх брони из ПВХ-пластиката. Защищает алюминиевую броню от химической коррозии и механических воздействий при транспортировке и прокладке. Имеет характерный желтый цвет для кабелей на 20 кВ.
Основные технические характеристики и параметры
Таблица 1. Электрические и температурные параметры
| Параметр | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 12/20 (24) кВ | U0 – напряжение между жилой и землей, U – между жилами, Um – максимальное рабочее |
| Допустимая длительная температура жилы | +90°C | В нормальном режиме работы |
| Максимальная температура при КЗ | +250°C | Продолжительность не более 5 сек |
| Допустимая температура при перегрузке | +130°C | Согласно ПУЭ и ГОСТ |
| Минимальная температура прокладки | -15°C | Без предварительного подогрева |
| Минимальный радиус изгиба | 15 x Dнар | Где Dнар – наружный диаметр кабеля |
| Сопротивление изоляции | Не менее 100 МОм·км | При температуре +20°C |
Таблица 2. Примеры сечений и массогабаритные показатели (ориентировочные)
| Сечение жилы, мм² | Наружный диаметр, мм | Масса 1 км кабеля, кг | Допустимый длительный ток в земле, А | Допустимый длительный ток в воздухе, А |
|---|---|---|---|---|
| 3×70 | 55-60 | 3500-4000 | 215 | 185 |
| 3×95 | 58-63 | 4000-4500 | 255 | 220 |
| 3×120 | 61-66 | 4500-5000 | 290 | 250 |
| 3×150 | 65-70 | 5200-5800 | 330 | 285 |
| 3×185 | 68-73 | 5900-6600 | 375 | 325 |
| 3×240 | 73-78 | 7100-7900 | 435 | 375 |
*Значения токов даны для ориентировки. Точные значения определяются по ПУЭ гл.1.3 с учетом конкретных условий прокладки: температуры земли/воздуха, глубины заложения, удельного теплового сопротивления грунта, количества работающих кабелей в траншее.
Области применения и преимущества
Кабель АПвАП-Тп 20 кВ предназначен для прокладки в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, в том числе в грунтах с блуждающими токами, а также в кабельных каналах, туннелях и коллекторах. Его основное применение – создание и модернизация распределительных сетей 6-10-20 кВ: питание городских и промышленных распределительных подстанций, вводы в крупные здания, магистральные линии в районах новой застройки.
Ключевые преимущества перед кабелями старой конструкции (типа АСБ):
Особенности монтажа и эксплуатации
Прокладка кабеля АПвАП-Тп осуществляется на подготовленное ложе в траншее, свободной от камней и строительного мусора. Рекомендуется использование песчаной подушки и засыпки. Глубина заложения – не менее 0,7 м от планировочной отметки до верха кабеля. При пересечении с дорогами и коммуникациями кабель должен быть защищен трубами или плитами. При прокладке в воздухе необходимо учитывать его собственный вес и предусматривать соответствующие крепления.
При монтаже муфт и концевых заделок крайне важно соблюдать технологию разделки кабеля, обеспечивая чистоту поверхностей изоляции и экранов, а также герметичность соединений. Несоблюдение технологии – основная причина отказов.
Эксплуатация допускается при температуре окружающей среды от -50°C до +50°C. Кабель не распространяет горение при одиночной прокладке.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальная разница между АПвАП-Тп и АПвП-Тп?
Основное отличие – в конструкции брони. У кабеля АПвП-Тп броня выполнена из плоских стальных оцинкованных лент (две ленты, наложенные с зазором – обозначение «п»). У кабеля АПвАП-Тп броня – это герметичная гофрированная трубка из алюминиевого сплава (АП). Кабель с алюминиевой броней обеспечивает лучшую герметизацию и защиту от влаги, не подвержен магнитным потерям, но, как правило, дороже.
Можно ли использовать АПвАП-Тп для прокладки в воде?
Нет, напрямую для прокладки в воде (реки, озера) данный кабель не предназначен. Его герметичная броня защищает от грунтовой влаги, но для подводной прокладки требуются специальные кабели с усиленной свинцовой или полимерной герметизацией и дополнительными усиливающими покровами.
Какой кабель выбрать: с алюминиевой (АП) или стальной (П) броней?
Выбор зависит от условий прокладки и экономических соображений.
Каковы требования к заземлению брони и экранов кабеля АПвАП-Тп?
Алюминиевая броня и медные экранные проволоки (дренажные жилы) должны быть надежно заземлены с обоих концов кабельной линии. Это необходимо для обеспечения безопасности персонала (снятие потенциала), нормальной работы релейной защиты (прохождение токов КЗ) и выравнивания потенциала. Сопротивление заземляющего устройства должно соответствовать требованиям ПУЭ.
Существует ли аналог кабеля АПвАП-Тп с медной жилой?
Да, полным аналогом по конструкции, но с медной токопроводящей жилой является кабель ПвПАп-Тп 20 кВ (ранее мог обозначаться как ПвАП-Тп). Он обладает более высокой проводимостью и, как следствие, большей пропускной способностью при том же сечении, но имеет значительно более высокую стоимость.
Как определить необходимое сечение жилы для конкретного объекта?
Сечение выбирается на основе расчета по следующим критериям:
Расчет должен выполняться проектной организацией в соответствии с ПУЭ гл. 1.3 с учетом всех конкретных условий: способа прокладки, температуры окружающей среды, количества параллельных кабелей, графика нагрузки.
Заключение
Кабель АПвАП-Тп 20 кВ является современным, надежным и технологичным решением для создания распределительных сетей среднего напряжения. Его конструкция, сочетающая преимущества изоляции из сшитого полиэтилена и герметичной алюминиевой брони, обеспечивает долговечность, высокую пропускную способность и минимальные эксплуатационные расходы. Правильный выбор сечения, соблюдение норм прокладки и монтажа, а также качественное выполнение соединений и заделок являются залогом безаварийной работы кабельной линии на протяжении всего срока службы. При проектировании новых и реконструкции существующих сетей 6-20 кВ данный тип кабеля заслуженно считается одним из основных.