Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвЭмПг: конструкция, характеристики и применение на напряжение 10 кВ

Кабель марки АПвЭмПг на напряжение 10 кВ представляет собой современную силовую кабельную продукцию, предназначенную для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, долговечность и безопасность при эксплуатации в сложных условиях. Расшифровка маркировки по ГОСТ 31565-2012 и ТУ 16.К71-335-2004 (и аналогичным) является ключом к пониманию его устройства: А – алюминиевая токопроводящая жила, П – изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE), в – внутренняя оболочка из ПВХ пластиката, Э – экран из медных проволок, М – медная лента в качестве продольной герметизации экрана, Пг – наружная оболочка из полиэтилена низкого давления (высокой плотности) безгалогенного. Напряжение 10 кВ указывает на номинальное линейное напряжение, для которого предназначен кабель.

Конструктивные элементы кабеля АПвЭмПг 10 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 или АА по ГОСТ 22483), круглой или секторной (сегментной) формы. В четырехжильных кабелях на 10 кВ основным является исполнение с тремя основными жилами и одной нулевой жилой равного или уменьшенного (чаще) сечения. Жилы могут быть однопроволочными (сечения, как правило, до 240 мм²) или многопроволочными, что повышает гибкость. Класс гибкости жилы – 1 или 2.

2. Экран на жиле (полупроводящий, токопроводящий)

Поверх каждой токопроводящей жилы методом экструзии наносится слой экструдированного полупроводящего (электропроводящего) сшитого полиэтилена. Его задача – выравнивание распределения электрического поля, устранение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией и предотвращение возникновения частичных разрядов (коронных), которые разрушают изоляцию.

3. Изоляция

Основной изоляционный слой выполнен из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) резко повышает его термостойкость, стойкость к тепловому старению и механическую прочность по сравнению с термопластичным полиэтиленом. Номинальная толщина изоляции для кабеля на 10 кВ стандартизирована и составляет 4,5 мм.

4. Экран на изоляции (полупроводящий)

Поверх изоляции каждой фазы накладывается экструдированный полупроводящий слой, аналогичный жильному экрану. Он служит для создания идеально гладкой цилиндрической поверхности, на которую будет наложен металлический экран, и также выравнивает электрическое поле.

5. Поясная изоляция

В трех- и четырехжильных кабелях поверх скрученных изолированных жил может накладываться обмотка из полупроводящей или изолирующей ленты, выполняющая роль поясной изоляции и дополнительной фиксации конструкции.

6. Металлический экран

Это критически важный элемент для кабелей среднего напряжения. В марке АПвЭмПг он комбинированный:

• Медные проволоки (обозначение «Э»): накладываются поверх скрученных жил с определенным шагом. Их основная функция – проводить токи утечки и, главное, токи короткого замыкания. Они также обеспечивают механическую защиту.
• Медная лента (обозначение «М»): накладывается продольно поверх проволок или под них, с перекрытием. Ее ключевая задача – обеспечение продольной герметичности кабеля, препятствие проникновению влаги и газов вдоль оси кабеля. Также она участвует в проведении токов КЗ.

Экран должен быть заземлен с двух сторон кабельной линии для обеспечения безопасности и нормального функционирования релейной защиты.

7. Внутренняя оболочка (В)

Из ПВХ пластиката. Выполняет роль демпфирующего и разделительного слоя между металлическим экраном и наружной оболочкой, а также дополнительно скрепляет конструкцию.

8. Наружная оболочка (Пг)

Изготавливается из полиэтилена низкого давления (ПНД) высокой плотности безгалогенного типа. Обозначение «нг» в данном контексте не применяется, так как ПНД является горючим материалом. Ключевые свойства этой оболочки: высокая механическая прочность, стойкость к истиранию, влагонепроницаемость, устойчивость к агрессивным химическим средам, УФ-излучению и растрескиванию. Отсутствие галогенов (хлора, фтора и др.) означает, что при пожаре оболочка не выделяет коррозионно-активных и сильно токсичных газов, что важно для прокладки в людных местах и метро.

Основные технические характеристики и условия эксплуатации

Параметры кабеля АПвЭмПг регламентируются техническими условиями и стандартами. Ниже приведены ключевые характеристики.

Таблица 1. Основные технические характеристики кабеля АПвЭмПг 10 кВ

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение, U0/U (Um)	8,7/10 кВ (12 кВ)
Частота тока	50 Гц
Климатическое исполнение	УХЛ, категории размещения 1-5 по ГОСТ 15150 (для умеренного и холодного климата)
Диапазон рабочих температур жилы	от -50°C до +50°C (монтаж без предварительного подогрева до -15°C)
Максимальная допустимая температура жилы в длительном режиме	+90°C
Максимальная температура при коротком замыкании (длительность до 4 сек)	+250°C
Минимальный радиус изгиба при прокладке	Не менее 15 наружных диаметров кабеля
Срок службы	Не менее 30 лет
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты	20 кВ (для новых кабелей после монтажа, продолжительность 10 мин.)

Допустимые токовые нагрузки

Длительно допустимый ток нагрузки (I_доп) зависит от сечения жил, способа прокладки и условий окружающей среды. Приведенные в таблице 2 данные являются справочными; точный расчет должен учитывать все факторы по ПУЭ 7 изд. и методическим указаниям.

Таблица 2. Примерные допустимые токовые нагрузки для кабеля АПвЭмПг 4хжильного 10 кВ (при прокладке в земле, температуре земли +15°C, глубине прокладки 0.7 м, температуре жилы +90°C)

Сечение основных жил, мм²	Сечение нулевой жилы, мм²	Примерный наружный диаметр, мм	Примерная масса 1 км, кг	Допустимый длительный ток, А (справочно)
3х50+1х25	3х50+1х25	55-60	3500-4000	175-190
3х70+1х35	3х70+1х35	60-65	4300-4800	215-235
3х95+1х50	3х95+1х50	65-70	5200-5800	260-285
3х120+1х70	3х120+1х70	70-75	6100-6800	300-330
3х150+1х70	3х150+1х70	75-80	7200-8000	345-375
3х185+1х95	3х185+1х95	80-85	8500-9500	390-425

Области применения и способы прокладки

Кабель АПвЭмПг 10 кВ предназначен для эксплуатации в электрических сетях на номинальное напряжение 10 кВ с изолированной или эффективно заземленной нейтралью. Основные сферы применения:

• Распределительные сети городской и промышленной инфраструктуры (питание РП, ТП, КТП).
• Питание мощных электроприемников (двигатели, насосные станции, компрессоры).
• Прокладка на территории промышленных предприятий, в том числе в зонах с агрессивной средой.
• Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах, галереях).
• Прокладка в земле (траншеях) при условии отсутствия значительных растягивающих усилий и блуждающих токов.
• Объекты метрополитена, шахты (благодаря безгалогенной оболочке).

Важно: Кабель не предназначен для прокладки в воде (водоемах) и в блоках. При прокладке в земле необходима защита от механических повреждений (бронеплиты, сигнальная лента).

Сравнение с аналогами и преимущества

Кабель АПвЭмПг занимает нишу между кабелями в ПВХ изоляции (ВВГ) и классическими бронированными кабелями (АПвБбШв, АПвПуГ).

• По сравнению с АПвБбШв: АПвЭмПг легче и гибче за счет отсутствия стальной брони, имеет лучшую коррозионную стойкость (нет стальной ленты), но уступает в стойкости к механическим воздействиям (растяжению, ударам, грызунам). АПвЭмПг предпочтителен для прокладки в кабельных сооружениях и коллекторах, где нет риска механических повреждений.
• По сравнению с АПвПуГ: Обе марки имеют медный экран из проволок и продольную герметизацию. Однако у АПвПуГ наружная оболочка из полиуретана, что часто дает преимущество в гибкости и износостойкости, но может быть менее стойкой к УФ. Выбор зависит от конкретных условий.
• По сравнению с кабелями с изоляцией из ПВХ (АВВГ): Преимущества АПвЭмПг кардинальны: более высокая допустимая температура жилы (+90°C против +70°C), значительно большая стойкость к тепловому старению, меньшие потери в изоляции, меньший радиус изгиба, отсутствие миграции пластификаторов. Это делает его основным выбором для новых проектов на среднее напряжение.

Ключевые преимущества АПвЭмПг:

• Высокая надежность и долговечность изоляции из сшитого полиэтилена.
• Наличие полноценного медного экрана для заземления и токов КЗ.
• Продольная герметизация конструкции медной лентой.
• Стойкость наружной оболочки к влаге, химикатам и УФ-излучению.
• Безгалогенная оболочка, повышающая безопасность при пожаре в закрытых помещениях.
• Относительно малый вес и хорошая гибкость, облегчающие монтаж.

Особенности монтажа и оконцевания

Монтаж кабеля АПвЭмПг требует соблюдения правил для кабелей среднего напряжения с изоляцией из XLPE. Необходимо использовать специальные кабельные муфты (соединительные и концевые) на 10 кВ, рассчитанные именно на кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена и полупроводящими экранами. Процесс разделки включает послойное удаление оболочек и изоляции с точным соблюдением геометрии, зачистку полупроводящих слоев, монтаж изоляционного корпуса муфты и восстановление экранирования и заземления. Обязательным является контроль качества соединений и измерение сопротивления изоляции перед подачей напряжения.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями АПвЭмПг и АПвПуГ на 10 кВ?

Основное отличие – материал наружной оболочки. У АПвЭмПг – полиэтилен (ПНД), у АПвПуГ – полиуретан (Пу). Полиуретан, как правило, более гибок и износостоек на истирание, но полиэтилен обладает большей химической стойкостью к некоторым реагентам и лучшими диэлектрическими свойствами. Конструкция жил, изоляции и экрана у этих марок идентична.

Можно ли прокладывать кабель АПвЭмПг в земле (траншее) без защиты?

Прокладка в земле допускается, но согласно ПУЭ (Глава 2.3) при отсутствии риска механических повреждений в процессе эксплуатации. На практике рекомендуется защита кирпичом или специальными бетонными/полимерными плитами, а также укладка сигнальной ленты. При наличии риска повреждения грызунами или в местах с высокой внешней нагрузкой следует применять бронированный кабель (АПвБбШв).

Как правильно заземлить экран кабеля АПвЭмПг?

Медный экран (проволоки и лента) должен быть заземлен с обоих концов кабельной линии. Это необходимо для безопасности (снятие потенциала) и обеспечения работы устройств релейной защиты при замыканиях. В случае большой длины линии (обычно более 1-2 км) для снижения токов в экране может применяться перекрестное заземление или заземление через ограничитель перенапряжений, но это требует специального расчета.

Что означает обозначение «4-х жильный» для кабеля на 10 кВ? Все жилы одинакового сечения?

В четырехжильных кабелях на напряжение 6-10 кВ три жилы являются основными (фазными), а четвертая – нулевой (нейтральной). Согласно ГОСТ и ТУ, сечение нулевой жилы может быть равным основному (для сетей с большими токами в нейтрали) или уменьшенным (как правило, на одну ступень, например, 3х120+1х70). Конкретное соотношение сечений определяется проектом в зависимости от режима работы сети.

Каковы главные преимущества изоляции из сшитого полиэтилена (XLPE) перед бумажно-пропитанной (БПИ)?

XLPE обладает более высокой допустимой рабочей температурой (90°C против 70°C у БПИ), значительно большей стойкостью к тепловому старению, не требует сложных концевых уплотнений для предотвращения стекания пропитки, имеет меньший вес и диаметр при одинаковом сечении, допускает большие перепады по высоте трассы. Кабели с XLPE также проще в монтаже и обслуживании.

Почему в марке указано напряжение 8,7/10 кВ, а не просто 10 кВ?

Обозначение U₀/U (U_m) является международным стандартом. U₀ = 8.7 кВ – это номинальное напряжение между жилой и землей (экраном). U = 10 кВ – номинальное междуфазное (линейное) напряжение сети. U_m = 12 кВ – максимальное рабочее напряжение, которое может длительно присутствовать в сети. Такое обозначение полностью характеризует класс напряжения кабеля.