Кабель АПвЭгаПу 20 кВ 120 мм
Кабель АПвЭгаПу 20 кВ 120 мм²: полный технический анализ и область применения
Кабель АПвЭгаПу 20 кВ с сечением токопроводящей жилы 120 мм² представляет собой силовой кабель для стационарной прокладки на напряжение до 20 кВ включительно, с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), с алюминиевой жилой, экранированный, в защитной оболочке из полиэтилена. Данный тип кабеля является современной и высоконадежной альтернативой кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией (типа АСБл) и широко применяется в электросетевом хозяйстве для создания распределительных сетей среднего напряжения.
Расшифровка маркировки АПвЭгаПу
Маркировка кабеля выполняется согласно ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 6, 10, 20 и 35 кВ» и несет полную информацию о его конструкции:
- А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
- Пв – материал изоляции: полиэтилен вулканизированный (сшитый).
- Э – наличие экрана по изоляции жилы.
- га – тип защитного покрова: «газонаполненный» (hydrostatic pressure), обозначающий герметичную алюминиевую ленту, наложенную продольно поверх экрана, для защиты от продольного проникновения влаги.
- Пу – тип наружной оболочки: полиэтилен усиленный (как правило, полиэтилен среднего или высокого давления, обладающий высокой стойкостью к механическим воздействиям и агрессивным средам).
- 20 кВ – номинальное напряжение сети, для работы в которой предназначен кабель.
- 120 мм² – номинальное сечение основной токопроводящей жилы.
- Прокладка в земле (траншеях): Благодаря герметичной алюминиевой ленте («га») и полиэтиленовой оболочке, кабель устойчив к коррозии и воздействию грунтовых вод. Рекомендуется прокладка в песчаной подушке с защитой сигнальными лентами или плитами.
- Прокладка в кабельных сооружениях: Туннели, коллекторы, эстакады, галереи. Полиэтиленовая оболочка не распространяет горение при одиночной прокладке (категория ПГ-1 по ГОСТ 31565).
- Прокладка в воздухе: По фасадам зданий, по опорам ЛЭП (при условии защиты от УФ-излучения, которую полиэтиленовая оболочка уже обеспечивает в достаточной мере).
- Вводы на территории промышленных предприятий, распределительные сети городской и сельской инфраструктуры, питание мощных трансформаторных подстанций и распределительных пунктов.
- Высокая надежность и долговечность: Срок службы не менее 30-40 лет при соблюдении условий эксплуатации и монтажа.
- Влагостойкость: Конструкция с герметизирующей лентой «га» надежно защищает от продольной диффузии влаги.
- Высокие токовые нагрузки: Допустимая температура жилы +90°C позволяет пропускать больший ток по сравнению с кабелями с ПВХ изоляцией.
- Удобство монтажа и меньший вес: По сравнению со свинцовыми бронированными кабелями (АСБ), кабель АПвЭгаПу легче и гибче, что упрощает транспортировку и укладку.
- Коррозионная стойкость: Полиэтиленовая оболочка устойчива к химически агрессивным средам.
- Отсутствие риска стекания пропитанного состава: В отличие от кабелей с бумажной изоляцией, может прокладываться на вертикальных и наклонных трассах без ограничений.
- Отсутствие брони: Кабель не имеет стальной ленточной или проволочной брони, поэтому при прокладке в земле в условиях с высокой активностью грызунов или риском механических повреждений от сторонних работ требуется дополнительная защита (трубы, плиты).
- Чувствительность к точечным механическим воздействиям: Полиэтиленовая оболочка может быть повреждена острыми предметами.
- Более высокая стоимость по сравнению с кабелями АВВГ на среднее напряжение, но ниже, чем у бронированных аналогов с медной жилой.
- Радиус изгиба: Не менее 15 внешних диаметров кабеля при прокладке и не менее 10 после монтажа.
- Терморадиационная усадка: Для оконцевания и соединения жил применяются специализированные термоусаживаемые муфты (концевые и соединительные), обеспечивающие герметизацию, восстановление экранов и изоляции. Требуется тщательная зачистка и обезжиривание, а также соблюдение геометрии усадки.
- Заземление: Металлический экран (алюминиевая лента) и герметизирующая лента «га» на обоих концах кабеля должны быть надежно заземлены для безопасности и обеспечения нормального режима работы экранирующей системы.
- Запрещено: Монтаж при температуре ниже -15°C без предварительного подогрева кабеля. Перекручивание кабеля (торсионные нагрузки).
- АПвЭгаПу: Выбирается при наличии химически агрессивной среды (соли, щелочи, кислоты в грунте), при риске блуждающих токов, а также когда важна защита от влаги. Полиэтиленовая оболочка более стойка к коррозии, чем шланг из ПВХ.
- АПвБбШп: Имеет броню из двух стальных оцинкованных лент (индекс «Бб») и наружный шланг из полиэтилена («Шп»). Применяется при высоком риске механических повреждений (камни, строительный мусор в грунте, возможность раскопок), а также для защиты от грызунов. Броня также обеспечивает защиту от электромагнитных воздействий.
- По длительно допустимому току нагрузки: Расчетный максимальный ток в линии должен быть меньше допустимого для данного кабеля в конкретных условиях прокладки (см. Таблицу 2).
- По потере напряжения: Для протяженных линий необходимо проверить, что потери напряжения не превышают нормированных значений (как правило, не более 5%).
- По току короткого замыкания: Сечение должно быть термически стойким к току КЗ в течение времени его отключения защитой.
- По экономической плотности тока: Для объектов с большим числом часов использования максимума нагрузки.
- Укладка в трубы (ПНД, асбестоцементные) на участках с повышенным риском.
- Засыпка слоем песка и укрытие сверху кирпичом или специальными бетонными плитами по всей длине трассы.
- Укладка сигнальной ленты из пластика на глубине 250 мм от поверхности земли.
- Визуально проверить целостность оболочки, отсутствие вмятин и дефектов.
- Проверить наличие паспорта или сертификата соответствия.
- Убедиться в наличии на барабане бирки с данными, соответствующими маркировке на кабеле.
- Проверить результаты высоковольтных испытаний, проведенных на заводе-изготовителе (протокол испытаний).
Конструкция кабеля АПвЭгаПу 20 кВ 120 мм²
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия марки АЕ (алюминий для электрических целей) по ГОСТ Р 53769-2010. Для сечения 120 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы (для трехжильных кабелей), что позволяет оптимизировать диаметр кабеля и снизить расход материалов. Жила может быть как однопроволочной (ож), так и многопроволочной (мн), в зависимости от требований к гибкости.
2. Экран по жиле (полупроводящий экран)
Поверх жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его назначение – выравнивание электрического поля и предотвращение локальных перенапряжений на границе между металлом жилы и диэлектриком изоляции.
3. Изоляция
Основной диэлектрический слой из сшитого полиэтилена (XLPE). Номинальная толщина изоляции для кабеля на 20 кВ составляет 8,0 мм (в соответствии с ГОСТ 31996-2012). Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу повышенные температурные характеристики: длительно допустимая температура жилы увеличивается с 70°C (для ПВХ) до 90°C, а стойкость к токам короткого замыкания – до 250°C.
4. Экран по изоляции (полупроводящий экран)
Аналогичный слой полупроводящего материала, накладываемый поверх изоляции. Вместе с экраном по жиле образует коаксиальную систему, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции.
5. Металлический экран (заземляющий)
Поверх экрана по изоляции накладывается медная или алюминиевая лента, либо оплетка из медных проволок. В кабеле марки АПвЭгаПу, как правило, применяется гофрированная алюминиевая лента. Основные функции: защита от электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля, а также использование в качестве проводника для токов короткого замыкания и токов утечки.
6. Герметизирующая алюминиевая лента (га)
Ключевой элемент защиты от влаги. Алюминиевая лента, наложенная продольно с перекрытием и герметизированная по шву, создает барьер для проникновения воды и влаги вдоль оси кабеля. Это критически важно для предотвращения водной эрозии изоляции.
7. Защитная оболочка (Пу)
Наружная оболочка из полиэтилена повышенной прочности (PE). Защищает все внутренние элементы кабеля от механических повреждений, агрессивных химических сред (кислот, щелочей, солей), почвенной коррозии и воздействия ультрафиолета (при прокладке на открытом воздухе).
Основные технические и электрические характеристики
Таблица 1. Ключевые параметры кабеля АПвЭгаПу 20 кВ 1х120
| Параметр | Значение / Описание | Нормативный документ |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 12 / 20 кВ (24 кВ) | ГОСТ 31996-2012 |
| Частота | 50 Гц | |
| Сечение жилы | 120 мм² | |
| Максимальная рабочая температура жилы | 90 °C | |
| Допустимая температура при КЗ (макс. 5 с) | 250 °C | |
| Допустимая температура при перегрузке | 130 °C | |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15 наружных диаметров кабеля | |
| Сопротивление жилы постоянному току при 20°C, не более | 0,253 Ом/км | |
| Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц после прокладки | 30 кВ (на 5 мин.) |
Таблица 2. Токовые нагрузки для кабеля АПвЭгаПу 20 кВ 1х120 (ориентировочные данные)
| Условия прокладки | Длительно допустимый ток, А (при температуре земли +25°C и жилы +90°C) | Допустимый ток при КЗ, кА (t=1с) |
|---|---|---|
| В земле (траншее), в одной трубе, при удельном тепловом сопротивлении грунта 1,2 К·м/Вт | 300 — 330 | ~10,5 кА (расчетный для алюминиевой жилы 120 мм²) |
| В воздухе (на открытом воздухе, в кабельном сооружении) при температуре воздуха +25°C | 340 — 370 | |
| В туннеле, канале, этажном распределительном устройстве | 320 — 350 |
Примечание: Точные значения токовых нагрузок определяются по методике ГОСТ Р МЭК 60287 с учетом всех поправочных коэффициентов (на температуру среды, группирование, глубину прокладки и т.д.).
Область применения и способы прокладки
Кабель АПвЭгаПу 20 кВ 120 мм² предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках в сетях трехфазного переменного тока с изолированной или эффективно заземленной нейтралью частотой 50 Гц.
Кабель не предназначен для прокладки в блоках, трубах, заполненных кабельной массой, а также в условиях постоянного давления воды (например, на дне водоемов).
Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами
Преимущества кабеля АПвЭгаПу:
Недостатки и ограничения:
Особенности монтажа и соединения
Монтаж кабеля АПвЭгаПу требует соблюдения правил для кабелей с изоляцией из СПЭ.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальное отличие АПвЭгаПу от АПвПу?
Ключевое отличие – наличие в конструкции кабеля АПвЭгаПу герметизирующей алюминиевой ленты (индекс «га»). В кабеле АПвПу такой ленты нет. Наличие «га»-покрова существенно повышает стойкость кабеля к продольному проникновению влаги, что критически важно при прокладке в грунтах с высоким уровнем грунтовых вод или в условиях возможного подтопления кабельных сооружений.
Можно ли прокладывать кабель АПвЭгаПу 20 кВ в одном лотке с кабелями низкого напряжения?
Да, это допускается правилами, однако необходимо учитывать требования ПУЭ (Глава 2.1). Кабели на напряжение выше 1 кВ рекомендуется прокладывать выше кабелей на напряжение до 1 кВ. При параллельной прокладке должно быть обеспечено расстояние между группами кабелей не менее 250 мм либо они должны быть разделены несгораемой перегородкой. Также необходимо учитывать влияние нагрева кабелей друг на друга при расчете токовых нагрузок.
Какой кабель выбрать для ответственного ввода: АПвЭгаПу или АПвБбШп?
Выбор зависит от условий прокладки:
Для большинства стандартных траншей в неагрессивных грунтах достаточно АПвЭгаПу с дополнительной защитой сигнальными лентами или плитами.
Как правильно выбрать сечение 120 мм²? На что оно влияет?
Сечение 120 мм² выбирается на основе расчета:
Сечение 120 мм² является распространенным для фидеров распределительных сетей 10-20 кВ, питающих трансформаторные подстанции мощностью 2-4 МВА.
Требуется ли для кабеля АПвЭгаПу 20 кВ дополнительная защита при прокладке в земле?
Согласно ПУЭ и СП, кабель, не имеющий брони, при прокладке в земле должен быть защищен от механических повреждений. Для этого применяются:
Выбор метода защиты зависит от конкретных условий трассы.
Как маркируется и как проверить качество кабеля при приемке?
Кабель должен иметь четкую маркировку на наружной оболочке через каждые 750 мм с указанием завода-изготовителя, года выпуска, марки, сечения, напряжения и соответствия ГОСТ. При приемке необходимо: