Кабель АПвКаВ 1-х жильный 20 кВ: полный технический обзор

Кабель АПвКаВ 1х… 20 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для стационарной прокладки в электрических сетях на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Расшифровка его маркировки по ГОСТ 31565-2012 (и более ранним стандартам) является ключом к пониманию его конструкции и области применения: А – алюминиевая токопроводящая жила, П – изоляция из сшитого полиэтилена, в – внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката, Ка – броня из круглых стальных оцинкованных проволок, В – наружная оболочка из поливинилхлоридного пластиката. Таким образом, это бронированный кабель с изоляцией из СПЭ, обладающий высокой механической прочностью и стойкостью к внешним воздействиям.

Конструкция кабеля АПвКаВ 20 кВ

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

• Токопроводящая жила (ТПЖ): Изготавливается из алюминия (марки А5, А5Е, А6, А7 по ГОСТ 22483), как правило, круглой или секторной (сегментной) формы. Секторная форма позволяет оптимизировать использование пространства, уменьшая общий диаметр кабеля и снижая расход материалов. Жила может быть однопроволочной (монолитной) для сечений до 240-300 мм² и многопроволочной для больших сечений, что обеспечивает необходимую гибкость.
• Экран по жиле (полупроводящей экран): Наносится поверх токопроводящей жилы методом экструзии. Изготавливается из сшитого полупроводящего полиэтилена или полупроводящей композиции. Его основная функция – выравнивание электрического поля, устранение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией и предотвращение возникновения частичных разрядов, которые разрушают изоляцию.
• Изоляция: Основной функциональный слой, выполненный из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивания (вулканизации) молекул полиэтилена под воздействием высокой температуры и давления придает материалу исключительные свойства: высокую температурную стойкость (длительно до +90°C, в аварийном режиме до +130°C), отличные диэлектрические характеристики, стойкость к тепловому старению и механическую прочность. Толщина изоляции нормируется стандартами и для напряжения 20 кВ составляет несколько миллиметров.
• Экран по изоляции (полупроводящей экран): Аналогичный экрану по жиле слой, наносимый поверх изоляции. Вместе с экраном по жиле он создает коаксиальную конструкцию, равномерно распределяющую электрическое поле радиально и ограничивающую его строго внутри изоляционного слоя.
• Медная экранирующая лента: Поверх полупроводящего экрана накладывается поясной экран в виде медной ленты или навивки из медных проволок. Он служит для отвода токов утечки и, что критически важно, для обеспечения симметрии и низкого сопротивления пути при коротком замыкании на землю. В трехжильных кабелях этот слой также выполняет функцию нулевой жилы. В одножильном кабеле АПвКаВ он обязателен.
• Внутренняя оболочка (ВО): Изготавливается из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката. Защищает экраны от механических повреждений и коррозии, а также служит демпфирующим слоем под броней, предотвращая ее повреждение внутренних элементов кабеля.
• Броня: Выполнена из круглых стальных оцинкованных проволок (обозначение «Ка»). Это ключевой элемент, обеспечивающий защиту кабеля от механических воздействий: растягивающих усилий, ударов, сдавливания грунтом, повреждений грызунами. Оцинковка проволок защищает сталь от коррозии.
• Наружная оболочка (НО): Внешний защитный слой из ПВХ-пластиката. Защищает броню от коррозии в агрессивных грунтах, обеспечивает стойкость к атмосферным воздействиям (УФ-излучению, влаге, перепадам температур) и служит дополнительной механической защитой. Цвет оболочки, как правило, черный.

Технические характеристики и условия эксплуатации

Кабель АПвКаВ 20 кВ рассчитан на долговременную и надежную работу в специфических условиях.

• Номинальное напряжение: 20 кВ (междуфазное). Испытательное напряжение переменным током промышленной частоты составляет 45 кВ в течение 10 минут.
• Температурный режим: Длительно допустимая температура нагрева жилы +90°C. Допустимая температура в режиме перегрузки (не более 100 часов в год, не более 8 часов подряд) +130°C. Температура при коротком замыкании (до 4 секунд) +250°C.
• Прокладка и монтаж: Кабель предназначен для стационарной прокладки без ограничения разности уровней. Допускается прокладка в земле (траншеях), кабельных каналах, туннелях, на эстакадах, в помещениях, коллекторах. Благодаря броне, его можно прокладывать в грунтах с повышенной склонностью к деформациям (просадки, пучинистость), в местах с риском механических повреждений. Монтаж должен производиться при температуре окружающей среды не ниже -15°C. При более низких температурах требуется предварительный подогрев.
• Минимальный радиус изгиба: При прокладке одножильного кабеля радиус изгиба должен быть не менее 20 наружных диаметров кабеля. Это критически важный параметр, нарушение которого может привести к повреждению изоляции и экранов.
• Стойкость к внешним воздействиям: Кабель не распространяет горение при одиночной прокладке. Оболочка и изоляция стойки к воздействию масел, бензина, кислот, щелочей в умеренных концентрациях. Броня обеспечивает защиту от грызунов.

Области применения

Кабель АПвКаВ 1х… 20 кВ нашел широкое применение в системах распределения электрической энергии среднего класса напряжения благодаря сочетанию надежной изоляции из СПЭ и механической защиты броней. Основные сферы использования:

• Питающие линии от подстанций 35/10(6) кВ к городским и промышленным распределительным пунктам (РП), трансформаторным подстанциям (ТП).
• Вводы и распределение электроэнергии на крупных промышленных предприятиях, нефтехимических комплексах, горнодобывающих объектах.
• Прокладка в качестве магистральных и распределительных линий в кабельных коллекторах и туннелях крупных городов.
• Устройство ответвлений от воздушных линий (ВЛ) к подстанциям потребителей (кабельные вставки).
• Прокладка в условиях, где существует риск механических повреждений, где недопустимо использование небронированных кабелей (например, при пересечении дорог, в зонах строительных работ).

Сравнение с аналогами и выбор сечения

При выборе кабеля для проекта необходимо сравнивать АПвКаВ с другими типами кабелей на 20 кВ.

Сравнительная таблица кабелей 20 кВ

Марка кабеля	Материал жилы/изоляции	Броня/Защита	Основные преимущества	Ограничения/Недостатки
АПвКаВ	Алюминий / СПЭ	Стальные проволоки + ПВХ оболочки	Высокая механическая прочность, стойкость к растяжению, защита от грызунов, возможность прокладки в сложных грунтах.	Большой вес и радиус изгиба, более высокая стоимость по сравнению с небронированными аналогами.
АПвВ	Алюминий / СПЭ	Только ПВХ оболочки	Меньший вес и радиус изгиба, более низкая стоимость, простота монтажа.	Отсутствие защиты от механических повреждений, непригоден для прокладки в земле без дополнительной защиты (в лотках, трубах).
АПвПу	Алюминий / СПЭ	Усиленная защитная оболочка из полиэтилена	Высокая стойкость к влаге и агрессивным средам, меньший вес, чем у бронированного.	Отсутствие защиты от растяжения и точечных механических воздействий.
АСБл (устаревший аналог)	Алюминий / Бумажная пропитанная	Стальные ленты + ПВХ оболочки	Более низкая стоимость (на материал), проверенная временем конструкция.	Ограничение по разности уровней прокладки, старение изоляции, пожароопасность, сложность монтажа (необходимость концевых муфт с фарфоровыми изоляторами).

Выбор сечения жилы осуществляется на основе расчета по допустимому длительному току нагрузки (ДДТН) с учетом способа прокладки, температуры окружающей среды, количества работающих кабелей в пучке и условий теплоотвода. Также обязателен проверочный расчет на потерю напряжения и термическую стойкость к токам короткого замыкания. Для предварительной оценки можно использовать таблицы ПУЭ (Правила устройства электроустановок) Глава 1.3.

Примерные значения длительно допустимых токов для кабеля АПвКаВ 20 кВ (одножильного) при прокладке в земле (температура грунта +15°C, тепловое сопротивление 1.0 К·м/Вт)

Номинальное сечение жилы, мм²	ДДТН, А	Примерный наружный диаметр, мм	Примерная масса 1 км, кг
50	190	40-45	2500-3000
95	285	48-53	3500-4000
150	360	55-60	4500-5200
240	460	65-70	6000-7000
400	610	80-85	9000-10000

Внимание: Данные носят справочный характер. Точные значения необходимо брать из технических каталогов производителя для конкретной конструкции кабеля.

Монтаж, соединение и заземление

Монтаж одножильного бронированного кабеля АПвКаВ имеет особенности. Броня из стальных проволок в обязательном порядке должна быть заземлена на обоих концах линии для обеспечения электробезопасности и правильной работы защит. При прокладке в земле необходимо использовать подсыпку и защиту (кирпич, сигнальную ленту).

Для соединения и оконцевания кабеля применяются специальные кабельные муфты: соединительные (Ст) и концевые (КНт/КНв). Для изоляции из СПЭ используются муфты с холодной усадкой или термоусаживаемые материалы. Технология монтажа муфт включает в себя послойное восстановление всех элементов кабеля: разделку концов, монтаж полупроводящих и изоляционных элементов, соединение жил (с помощью опрессовки или сварки), монтаж заземляющего проводника на броню и экран.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие АПвКаВ от АПвБбШв?

Основное отличие в типе брони. У АПвКаВ броня из круглых проволок (индекс «Ка»), что обеспечивает повышенную стойкость к растягивающим усилиям. У АПвБбШв броня выполнена из двух стальных оцинкованных лент (индекс «Б»), что защищает в основном от сдавливания и ударов, но не от растяжения. Кабель с проволочной броней рекомендуется для прокладки в грунтах с риском просадок и на участках с растягивающими нагрузками.

Можно ли прокладывать несколько одножильных кабелей АПвКаВ в одной траншее?

Да, можно, но с учетом взаимного нагрева. При параллельной прокладке в земле расстояние между кабелями должно быть не менее 100 мм (по горизонтали). При прокладке в пучке (в воздухе, каналах) необходимо применять понижающие коэффициенты к допустимому току нагрузки, указанные в ПУЭ. Для точного расчета необходимо выполнить теплотехнический расчет.

Как правильно заземлять броню и экран одножильного кабеля 20 кВ?

Броня и медный экран (поясной экран) должны быть надежно соединены и заземлены с обоих концов кабельной линии. Это необходимо для обеспечения безопасности (снятие напряжения с брони при пробое) и для создания пути с низким сопротивлением для токов короткого замыкания. На практике для этого используют медные гибкие проводники, которые опрессовываются на броне (с помощью заземляющего хомута) и на медном экране, а затем присоединяются к контуру заземления или к специальным заземляющим зажимам в муфтах и на оборудовании.

Каков срок службы кабеля АПвКаВ 20 кВ?

Номинальный срок службы, заявленный производителями и стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать этот показатель при соблюдении условий прокладки, монтажа и эксплуатационных нагрузок, не превышающих допустимых. Ключевым преимуществом изоляции из СПЭ является отсутствие старения изоляции из-за миграции пропитки, как у бумажно-масляных кабелей.

Что означает требование «не распространяет горение при одиночной прокладке»?

Это означает, что при одиночной прокладке (не в пучке с другими кабелями) и воздействии открытого огня кабель не поддерживает самостоятельное горение после удаления источника огня. Горение может продолжаться только в зоне непосредственного воздействия пламени. Это достигается за счет использования специальных негорючих или трудносгораемых материалов в оболочках (ПВХ-пластикат). Однако при групповой прокладке необходимо применять дополнительные меры огнезащиты.

Какой документ является основным для определения параметров кабеля АПвКаВ?

Основным документом является ГОСТ 31565-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией. Общие технические условия». Конкретные технические условия (ТУ) производителя, разработанные на основе этого ГОСТ, могут уточнять и дополнять отдельные параметры (например, толщины оболочек, состав материалов). При заказе и приемке необходимо сверяться с ТУ завода-изготовителя.