Кабель АПвВнг(А) 1-х жильный на напряжение 6 кВ: полный технический анализ

Кабель АПвВнг(А) 1х… 6 кВ представляет собой одножильный силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для стационарной прокладки в электрических сетях на напряжение до 6 кВ частоты 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, длительный срок службы и возможность применения в условиях повышенных требований к пожарной безопасности. Данный тип кабеля является современной альтернативой кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией и широко используется для создания кабельных линий на промышленных предприятиях, в распределительных сетях, для питания мощного оборудования и объектов инфраструктуры.

Расшифровка маркировки АПвВнг(А)-1х… 6 кВ

Маркировка кабеля построена в соответствии с ГОСТ 31565-2012 (кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена) и другими нормативными документами. Каждая буква и цифра имеют конкретное значение:

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• П – изоляция жилы из сшитого полиэтина (полиэтилена).
• в – оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.
• Внг(А) – индекс, обозначающий, что кабель не распространяет горение при групповой прокладке по категории А (наиболее строгие требования по испытаниям на нераспространение горения).
• 1х… – одна токопроводящая жила, где «…» указывает на номинальное сечение в мм².
• 6 кВ – номинальное напряжение сети, для которой предназначен кабель.

Конструкция кабеля АПвВнг(А) 1х… 6 кВ

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

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марки АВЕ по ГОСТ 22483), что обеспечивает легкость и экономичность по сравнению с медными аналогами. Для сечений от 50 мм² и выше жила, как правило, секторной или сегментной формы для компактности. Жила может быть однопроволочной (монолитной) для сечений до 240-300 мм² или многопроволочной (скрученной из отдельных проволок) для больших сечений, что повышает гибкость.

2. Экран по жиле (полупроводящий экран)

Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтина. Его ключевая задача – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и основной изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов (коронного разряда) – главной причины старения и пробоя изоляции на средних и высоких напряжениях.

3. Основная изоляция

Выполняется из сшитого полиэтина (СПЭ, англ. XLPE) методом экструзии. Сшивка молекул полиэтина (химическая или радиационная) придает материалу уникальные свойства: высокую термостойкость (допустимая температура жилы +90°C в долговременном режиме), отличные диэлектрические характеристики, стойкость к механическим нагрузкам и тепловым ударам. Толщина изоляции нормирована стандартами в зависимости от класса напряжения.

4. Экран по изоляции (полупроводящий экран)

Второй экструдированный слой из полупроводящего СПЭ, наносимый поверх основной изоляции. Замыкает силовые линии электрического поля внутри кабеля, обеспечивая его радиальную симметрию. Вместе с экраном по жиле образует коаксиальную конструкцию, концентрирующую поле в слое изоляции.

5. Медный экран (заземляющий экран)

Выполнен в виде медных проволок, спирально наложенных поверх экрана по изоляции, или в виде медной ленты, наложенной продольно с перекрытием. Основные функции:

• Защита от электромагнитных помех (ЭМП).
• Создание пути для тока короткого замыкания.
• Симметрирование электрического поля и обеспечение нулевого потенциала на поверхности изоляции.

Для одножильных кабелей этот экран является обязательным, так как он обеспечивает путь для циркулирующих токов и снижает индуктивное сопротивление линии.

6. Поясная изоляция

Лента или экструдированный слой, накладываемый поверх медного экрана для его механической и химической защиты от контакта с внешней оболочкой.

7. Внешняя оболочка

Выполняется из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката пониженной горючести. Индекс «нг(А)» указывает, что при групповой прокладке кабель не поддерживает горение, что подтверждено испытаниями по категории А (наиболее жесткой). Оболочка обеспечивает защиту от механических повреждений, влаги, агрессивных сред и выполняет функцию барьера от распространения пламени.

Основные технические характеристики

Электрические параметры

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 6/6 (7,2) кВ. Где U₀ = 6 кВ – напряжение между жилой и землей/экраном, U = 6 кВ – междуфазное напряжение, U_m = 7,2 кВ – максимальное длительно допустимое междуфазное напряжение.
• Частота: 50 Гц.
• Допустимая длительная температура жилы: +90°C в нормальном режиме.
• Допустимая температура при коротком замыкании: +250°C (продолжительность до 5 сек).
• Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -15°C.
• Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля.

Таблица 1. Параметры кабеля АПвВнг(А) на 6 кВ для основных сечений

Номинальное сечение жилы, мм²	Наружный диаметр кабеля, мм (примерно)	Масса 1 км кабеля, кг (примерно)	Максимальное сопротивление жилы при +20°C, Ом/км	Допустимый длительный ток нагрузки при прокладке в земле (один кабель в траншее), А*
50	32	1400	0.641	205
70	35	1750	0.443	250
95	38	2150	0.320	300
120	41	2550	0.253	345
150	44	3000	0.206	390
185	47	3550	0.164	445
240	52	4400	0.125	525

• Значения приведены для ориентировки. Фактические токовые нагрузки определяются по ПУЭ 7-го изд., гл. 1.3 с учетом конкретных условий прокладки: температуры земли, количества кабелей в траншее, теплопроводности грунта и т.д.

Области применения и условия прокладки

Кабель АПвВнг(А) 1х… 6 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Основные сферы применения:

• Питающие и распределительные линии в сетях 6 кВ на промышленных предприятиях (заводы, фабрики, рудники).
• Кабельные линии в городских и поселковых распределительных сетях.
• Подключение мощных электродвигателей, насосов, вентиляторов, трансформаторов.
• Прокладка на электростанциях и подстанциях.
• Устройство вводов в здания и сооружения.

Условия прокладки: Кабель предназначен для прокладки в земле (траншеях), кабельных каналах, туннелях, шахтах, коллекторах, по эстакадам, а также в помещениях. Допускается прокладка в сырых и влажных помещениях. Запрещена прокладка в блоках, заполненных кабельным желе или аналогичными составами, из-за ухудшения теплоотвода от оболочки. При прокладке в земле обязательно использование защитных покровов (броня) или защитных плит/кирпича для предотвращения механических повреждений. Для этих целей существуют модификации кабеля с броней, например, АПвБбШвнг(А).

Особенности монтажа и эксплуатации одножильных кабелей на 6 кВ

При работе с одножильными кабелями среднего напряжения необходимо учитывать ряд специфических факторов:

• Наведение напряжения на экран: В одножильных кабелях при протекании переменного тока по жиле в медном экране наводится ЭДС. Если экран заземлен только с одной стороны, в нем не будет циркулировать ток, но на противоположном конце возникнет опасное напряжение относительно земли. Если заземлить экраны с двух сторон, по ним начнет протекать циркулирующий ток, вызывающий дополнительные потери и нагрев. Решение: применение специальных схем заземления экранов (одностороннее, двустороннее, поперечное соединение) в зависимости от длины линии и требований ПУЭ.
• Индуктивное сопротивление: У одножильных кабелей, проложенных с большим расстоянием между фазами, индуктивное сопротивление линии может быть существенно выше, чем у трехжильных кабелей, что необходимо учитывать при расчетах токов КЗ и потерь напряжения.
• Прокладка «в треугольник» или «пучком»: Для уменьшения индуктивного сопротивления и потерь в экранах рекомендуется прокладывать фазы (три одножильных кабеля) как можно ближе друг к другу, вплоть до фиксации в форме треугольника или пучка.
• Требования к концевым заделкам и соединительным муфтам: Для кабелей с изоляцией из СПЭ обязательны специальные концевые термоусаживаемые или холодноусаживаемые заделки, а также соединительные муфты, обеспечивающие плавный градиент электрического поля и герметичность соединения.

Преимущества и недостатки кабеля АПвВнг(А) 1х… 6 кВ

Преимущества:

• Высокая пропускная способность: Допустимая температура жилы +90°C позволяет передавать большие токи по сравнению с кабелями с ПВХ или бумажной изоляцией.
• Отличные диэлектрические свойства и стойкость к частичным разрядам: Изоляция из СПЭ обладает высокой электрической прочностью.
• Влагостойкость: Не требует герметизации и специальных мероприятий по поддержанию давления масла или пропитки, в отличие от кабелей с бумажной изоляцией.
• Механическая прочность и гибкость: Упрощает монтаж, особенно на трассах со сложной геометрией.
• Пожарная безопасность: Оболочка из ПВХ пластиката пониженной горючести с индексом «нг(А)» обеспечивает нераспространение горения при групповой прокладке.
• Длительный срок службы: Составляет не менее 30 лет при соблюдении условий эксплуатации.

Недостатки:

• Чувствительность к точечным механическим воздействиям: При монтаже необходимо избегать ударов и резких изгибов, которые могут повредить изоляцию.
• Сложность монтажа концевых заделок: Требует высокой квалификации персонала и использования специального инструмента.
• Необходимость учета особенностей заземления экранов: Требует тщательного проектирования для минимизации потерь.
• Относительно высокая стоимость по сравнению с кабелями на напряжение до 1 кВ, но сопоставима или ниже стоимости кабелей с бумажной изоляцией аналогичного класса напряжения.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие кабеля АПвВнг(А) от АПвВГ?

Ключевое отличие заключается в индексе «нг(А)». Кабель АПвВГ имеет обычную ПВХ оболочку, которая может распространять горение при групповой прокладке. Кабель АПвВнг(А) имеет оболочку из ПВХ пластиката пониженной горючести и при испытаниях по категории А (наиболее жесткой) не распространяет горение. Это делает его применимым для прокладки в пучках, кабельных этажах, тоннелях, где находится большое количество кабелей.

Можно ли прокладывать кабель АПвВнг(А) 1х… 6 кВ в земле без защиты?

Прямая прокладка в земле (траншее) без дополнительной защиты (брони или защитных плит) не рекомендуется и часто запрещена проектом. Отсутствие брони (индекс «Б» в марке) делает кабель уязвимым к механическим повреждениям при раскопках, давлении грунта, воздействию грызунов. Для прокладки в земле следует выбирать бронированные модификации, например, АПвБбШвнг(А), или применять защитные кирпичные/бетонные плиты поверх кабеля.

Как правильно выбрать сечение жилы для данного кабеля?

Выбор сечения производится по двум основным критериям, изложенным в ПУЭ гл. 1.3:

1. По длительно допустимому току нагрузки (нагреву). Рассчитывается рабочий ток линии, затем по таблицам ПУЭ для конкретных условий прокладки (в земле, в воздухе, количество кабелей в траншее, температура окружающей среды) выбирается сечение, для которого допустимый ток равен или превышает расчетный.
2. По потере напряжения. Для удаленных потребителей необходимо выполнить проверку, что потеря напряжения в кабельной линии не превышает допустимых норм (обычно ±5% от номинального).

Дополнительно может выполняться проверка на термическую стойкость к токам короткого замыкания.

Обязательно ли использовать концевые муфты для этого кабеля?

Да, использование специальных концевых кабельных заделок (КВК, КНТП) для кабелей 6 кВ с изоляцией из СПЭ является обязательным. Они выполняют несколько функций: обеспечивают плавный градиент электрического поля на конце экрана, защищают торец кабеля от увлажнения и загрязнения, обеспечивают безопасный и надежный вывод жилы для подключения к шинам или аппаратуре. Монтаж заделок должен проводиться обученным персоналом с соблюдением технологии производителя.

Какой аналог у этого кабеля с медной жилой?

Прямым аналогом с медной токопроводящей жилой является кабель марки ПвВнг(А)-1х… 6 кВ. В его маркировке отсутствует первая буква «А», что по ГОСТ означает медную жилу. Все остальные элементы конструкции (изоляция из СПЭ, экраны, оболочка) идентичны. Медный кабель имеет меньшее электрическое сопротивление, большую допустимую токовую нагрузку (при одинаковом сечении) и лучшую стойкость к механическим изгибам, но существенно дороже и тяжелее.

Что означает цифра «6» в маркировке 6/6 кВ?

Это обозначение класса напряжения по ГОСТ. Запись «6/6 кВ» (U₀/U) расшифровывается следующим образом: 6 кВ – номинальное напряжение между жилой и землей (экраном), вторые 6 кВ – номинальное напряжение между жилами (междуфазное). Для трехфазной сети с изолированной нейтралью или нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор, где возможно длительное существование однофазного замыкания на землю, такое обозначение указывает, что кабель рассчитан на длительную работу с напряжением 6 кВ между фазой и землей.