Кабель АПвВ 1-х жильный 20 кВ

Кабель АПвВ 1-х жильный 20 кВ: технические характеристики, конструкция и область применения

Кабель АПвВ 1х жильный на напряжение 20 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевой токопроводящей жилой, изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) и внешней оболочкой из поливинилхлоридного пластиката. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение номиналом 20 кВ частотой 50 Гц. Его основная сфера применения – прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах, галереях), а также в земле (траншеях) при условии отсутствия механических повреждений и растягивающих усилий в процессе эксплуатации. Кабель не распространяет горение при одиночной прокладке, что регламентировано стандартами.

Расшифровка маркировки АПвВ

• А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
• П – материал изоляции: полиэтилен. В контексте кабелей на напряжение 20 кВ подразумевается сшитый полиэтилен (СПЭ), что является стандартом для данного класса напряжения.
• в – материал внутренней оболочки (под оболочкой): вулканизированный полиэтилен. Это экран по изоляции в виде полупроводящего слоя.
• В – материал внешней оболочки: поливинилхлорид (ПВХ).
• 1-х жильный – количество токопроводящих жил: одна.
• 20 кВ – номинальное напряжение сети, для работы в которой предназначен кабель.

Конструкция кабеля АПвВ 1х жильный 20 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную электротехническую и защитную функцию. От центра к периферии она включает следующие элементы:

• 1. Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия марки не ниже АЕ (по ГОСТ 22483). Для сечений от 50 мм² и выше, как правило, применяется секторная или сегментная форма для компактности. Жила может быть однопроволочной (монолитной) для сечений до 240-300 мм² и многопроволочной для больших сечений или требований к гибкости.
• 2. Экран по жиле (полупроводящая экранирующая оболочка). Наносится поверх токопроводящей жилы экструзионным способом. Выполнен из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей композиции на основе того же полимера. Его назначение – выравнивание электрического поля и предотвращение локальных перенапряжений на границе жила-изоляция, что критически важно для кабелей высокого напряжения.
• 3. Изоляция. Основной диэлектрический слой, выполненный из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивания (образования поперечных молекулярных связей) придает материалу повышенные термические и механические свойства по сравнению с термопластичным полиэтиленом. Толщина изоляции нормирована стандартами (например, ГОСТ 31565-2012 или МЭК 60502-2) и для напряжения 20 кВ составляет, как правило, 5.5 – 6.0 мм.
• 4. Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой). Обозначается в маркировке как «в». Также выполнен из полупроводящего сшитого полиэтилена. Назначение аналогично экрану по жиле – выравнивание электрического поля. Вместе с экраном по жиле он формирует коаксиальную конструкцию, внутри которой заключено силовое поле.
• 5. Медная экранирующая оплетка. Накладывается поверх внешнего полупроводящего слоя. Состоит из медных проволок или лент. Ее функции: защита от внешних электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля вокруг жилы, а также использование в качестве проводника для токов утечки и токов короткого замыкания. Для одножильных кабелей является обязательным элементом.
• 6. Оболочка. Внешний защитный слой из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ), обозначаемый буквой «В». Защищает внутренние элементы кабеля от механических повреждений, агрессивных сред (химических, биологических), влаги и служит барьером от распространения пламени. Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические характеристики и параметры

Электрические параметры (при температуре жилы +90°C)

В таблице приведены ключевые электрические характеристики для наиболее распространенных сечений кабеля АПвВ 1х жильный 20 кВ.

Номинальное сечение жилы, мм²	Максимально допустимый длительный ток нагрузки (в земле)*, А	Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более	Емкость, мкФ/км	Индуктивность, мГн/км
50	215	0.641	0.20 – 0.25	0.5 – 0.7
70	260	0.443	0.22 – 0.27	0.5 – 0.6
95	310	0.320	0.24 – 0.30	0.4 – 0.6
120	350	0.253	0.26 – 0.32	0.4 – 0.5
150	395	0.206	0.28 – 0.34	0.4 – 0.5
185	450	0.164	0.30 – 0.36	0.3 – 0.5
240	525	0.125	0.33 – 0.40	0.3 – 0.4

• Значения приведены для ориентировки. Фактический допустимый ток зависит от конкретных условий прокладки: температуры земли, удельного теплового сопротивления грунта, глубины прокладки, количества кабелей в траншее и их взаимного расположения.

Эксплуатационные характеристики

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 20/35 кВ. Где U₀ = 20 кВ – напряжение между жилой и землей (экраном), U = 35 кВ – напряжение между жилами для трехжильных кабелей (U_m – максимальное рабочее напряжение).
• Допустимая длительная температура нагрева жилы: +90°C в нормальном режиме.
• Допустимая температура при коротком замыкании: +250°C (продолжительность КЗ не более 5 секунд).
• Допустимая температура при перегрузке: +130°C (ограниченное время, согласно ПУЭ).
• Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -15°C.
• Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля для одножильных кабелей с секторной жилой.
• Срок службы: Не менее 30 лет при соблюдении условий эксплуатации, транспортировки и монтажа.

Область применения и особенности монтажа

Кабель АПвВ 1х20 кВ применяется преимущественно в сетях среднего напряжения для создания распределительных линий, питания мощных потребителей (трансформаторных подстанций, крупных промышленных объектов), в городских кабельных сетях. Одножильная конструкция требует особого внимания при проектировании и монтаже из-за явления наведения токов в экране (оболочке).

• Прокладка в земле (траншее): Требуется защита от механических повреждений (кирпич, бетонные плиты, сигнальная лента). Глубина прокладки – не менее 0.7 м от планировочной отметки. При параллельной прокладке нескольких одножильных кабелей необходимо учитывать взаимное расположение для минимизации потерь. Рекомендуется треугольное или плоское расположение с фиксированным расстоянием между кабелями (обычно 100-150 мм).
• Прокладка в кабельных сооружениях: Допускается прокладка на лотках, в коробах, по стенам. Крепление должно обеспечивать сохранение минимального радиуса изгиба.
• Заземление экранов: Экран (медная оплетка) одножильного кабеля подлежит обязательному заземлению с двух сторон. При большой длине линии (обычно более 1-2 км) для снижения токов в экране может применяться попеременное перекрестное соединение экранов (транспозиция) с разделением на три секции и заземлением в точках соединения. Это позволяет разомкнуть путь для циркулирующих токов, наведенных магнитным полем токонесущей жилы.

Сравнение с аналогами и выбор

Основными аналогами кабеля АПвВ являются кабели с медной жилой (ПвВ) и кабели с изоляцией из бумаги, пропитанной вязким или стабилизированным составом (АСБл, ЦАСБл).

• АПвВ vs ПвВ (медь): Алюминиевый кабель значительно дешевле и легче, что критично для протяженных линий. Однако медь имеет более высокую проводимость, что позволяет при том же сечении пропускать больший ток или использовать меньшее сечение для той же мощности. Медный кабель также более гибок и устойчив к механическим изгибам. Выбор основан на технико-экономическом расчете.
• АПвВ (СПЭ) vs АСБл (бумажная изоляция): Кабель со сшитым полиэтиленом не имеет ограничений по перепаду высот при прокладке, так как в нем нет масел. Он легче, допускает более высокую температуру эксплуатации (+90°C против +70-80°C), имеет более простую технологию монтажа концевой и соединительной арматуры. Бумажная изоляция традиционно считается более устойчивой к длительным локальным перегрузкам, но требует сложной герметизации и имеет больший вес и размеры.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кабель АПвВ от АПвБбШв?

Кабель АПвБбШв имеет броню из двух стальных оцинкованных лент (индекс «Бб») и защитный шланг из ПВХ («Шв»). Броня обеспечивает защиту от механических повреждений (грызунов, случайных ударов при раскопках), что делает его предпочтительным для прямой прокладки в земле без дополнительных защитных конструкций. АПвВ такой защиты не имеет и требует применения защитных труб, плит или коробов при риске механических воздействий.

Почему при прокладке нескольких одножильных кабелей в одной траншее их рекомендуется располагать треугольником?

Треугольное расположение (в виде вершин равностороннего треугольника) минимизирует индуктивность и взаимное влияние кабелей друг на друга. При плоском расположении в линию магнитные поля кабелей суммируются асимметрично, что приводит к неравномерному распределению индуктивности между фазами, увеличению потерь в экранах и может вызвать перегрев.

Обязательно ли заземлять экран с двух сторон для кабеля АПвВ?

Да, для одножильных кабелей на напряжение 6-35 кВ это требование ПУЭ (Глава 1.7, 1.8). Двустороннее заземление металлических экранов и брони обеспечивает безопасность персонала при повреждении изоляции, так как создает путь для тока короткого замыкания на землю, достаточный для срабатывания защит. Однако это приводит к появлению циркулирующих токов в экране. Для их снижения на длинных линиях применяют схемы с одноточечным или перекрестным заземлением, но это требует специального проектного решения и применения концевых муфт с изолированным выводом экрана.

Каковы главные преимущества изоляции из сшитого полиэтилена (СПЭ) для кабелей 20 кВ?

• Высокая допустимая рабочая температура (+90°C) и стойкость к перегрузкам.
• Отсутствие термопластичности: изоляция не стекает при локальных перегревах.
• Высокие диэлектрические характеристики и стойкость к частичным разрядам.
• Меньший вес и наружный диаметр по сравнению с бумажно-масляной изоляцией того же класса напряжения.
• Простота монтажа и обслуживания (не требуется контроль уровня давления масла, мониторинг герметичности).

Как определить необходимое сечение кабеля АПвВ 20 кВ для конкретного объекта?

Выбор сечения является результатом комплексного расчета, который должен выполнять проектировщик. Учитываются следующие факторы: длительно допустимый ток нагрузки (по таблицам ПУЭ с поправками на условия прокладки), потери напряжения в линии, термическая стойкость к токам короткого замыкания, экономическая плотность тока. Исходными данными являются мощность объекта, напряжение, длина трассы, способ прокладки, характеристики грунта или воздушной среды, количество параллельных линий.

Заключение

Кабель АПвВ 1-х жильный 20 кВ является современным, надежным и экономичным решением для создания кабельных линий среднего напряжения. Его конструкция на основе сшитого полиэтилена обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики и длительный срок службы. Ключевыми аспектами успешного применения являются правильный выбор сечения, учет особенностей прокладки одножильных кабелей (заземление экранов, взаимное расположение) и строгое соблюдение технологий монтажа соединительных и концевых муфт. По сравнению с бумажной изоляцией, кабели типа АПвВ предлагают существенные преимущества в простоте монтажа и эксплуатации, а по сравнению с медными аналогами – значительную экономию капитальных затратов, что делает их предпочтительным выбором для большинства проектов распределительных сетей 20-35 кВ.