Кабель АПвКПг 20 кВ

Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвКПг 20 кВ: полный технический анализ

Кабель АПвКПг 20 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевыми жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), с экраном из медных проволок, в оболочке из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести, предназначенный для стационарной прокладки на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Данный тип кабеля является современной и высоконадежной альтернативой бумажно-масляным кабелям на среднее напряжение и широко применяется в электросетевом хозяйстве, для питания промышленных предприятий, городских распределительных сетей, объектов инфраструктуры.

Расшифровка маркировки АПвКПг 20 кВ

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• П – изоляция из полиэтилена (в данном контексте – сшитого).
• в – оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.
• К – защитный экран в виде оплетки из медных проволок.
• П – наружный покров (защитный шланг) из полиэтилена или ПВХ (в данной конструкции интегрирован в оболочку или отсутствует, требует уточнения по ТУ).
• г – буква «г» в конце маркировки указывает на отсутствие герметизации (гидрофобного заполнения) в конструкции кабеля. Кабель является «голым».
• 20 кВ – номинальное напряжение 20 000 Вольт.

Конструкция кабеля АПвКПг 20 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки АЕ (алюминий электротехнический) по ГОСТ 22483. Жила может быть однопроволочной (секторной или круглой) для сечений до 240 мм² включительно или многопроволочной (круглой) для всех сечений. Секторная форма позволяет оптимизировать использование пространства и уменьшить общий диаметр кабеля.

2. Экран по жиле (полупроводящий экран)

Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена. Выравнивает распределение электрического поля, предотвращая локальные перенапряжения и микроразряды на границе жила-изоляция.

3. Изоляция

Основной изолирующий слой из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивания (образования поперечных молекулярных связей) придает материалу повышенные термические и механические свойства по сравнению с термопластичным полиэтиленом. Рабочая температура жилы повышается до +90°C, температура при перегрузке может достигать +130°C, а в режиме короткого замыкания — +250°C (не более 5 секунд). Толщина изоляции нормирована в соответствии с напряжением 20 кВ.

4. Экран по изоляции (полупроводящий экран)

Наносится поверх изоляции. Аналогичен экрану по жиле. Вместе с экраном по жиле создает коаксиальную конструкцию, равномерно распределяющую электрическое поле и ограничивающую его строго внутри изоляционного слоя.

5. Поясная изоляция

Лента из полупроводящего материала, которая накладывается поверх экрана по изоляции в многожильных кабелях. Выравнивает потенциалы между изолированными жилами.

6. Медный экран (заземляющий)

Выполнен в виде оплетки из медных проволок (обозначение «К» в маркировке). Основные функции: защита от электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля, создание пути для тока короткого замыкания и тока утечки. Является обязательным элементом для заземления с обеих сторон линии.

7. Оболочка

Наружный защитный слой из ПВХ пластиката пониженной горючести (индекс «г» в маркировке типа ПвКПг). Защищает внутренние элементы кабеля от механических повреждений, влаги, агрессивных сред и обеспечивает требуемые противопожарные характеристики. Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические характеристики

Таблица 1. Номинальные сечения жил и электрические параметры

Номинальное сечение жилы, мм²	Максимальное сопротивление жилы при 20°C, Ом/км	Допустимый длительный ток нагрузки (Iдоп)*, А
50	0.641	190
70	0.443	235
95	0.320	285
120	0.253	330
150	0.206	375
185	0.167	425
240	0.125	495

• Значения Iдп приведены ориентировочно для прокладки в земле (траншее) при температуре грунта +25°C, глубине прокладки 0.7 м, удельном тепловом сопротивлении грунта 1.0 К·м/Вт. Требует уточнения по конкретным условиям прокладки.

Таблица 2. Эксплуатационные параметры

Параметр	Значение
Номинальное напряжение U0/U (Um)	12/20 (24) кВ
Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц, 5 мин.	30 кВ
Испытательное постоянное напряжение (для приемо-сдаточных испытаний)	48 кВ
Максимальная рабочая температура жилы	+90°C
Допустимая температура жилы при перегрузке	+130°C
Допустимая температура жилы при КЗ (до 5 с)	+250°C
Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева	-15°C
Минимальный радиус изгиба при прокладке	15 x Dнар. (наружный диаметр кабеля)
Срок службы	Не менее 30 лет

Области применения и способы прокладки

Кабель АПвКПг 20 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Применяется в сетях с изолированной, компенсированной или эффективно заземленной нейтралью.

• Прокладка в кабельных сооружениях: туннелях, коллекторах, эстакадах, галереях, по стенам зданий. Оболочка из ПВХ пониженной горючести соответствует требованиям для групповой прокладки.
• Прокладка в земле (траншее): допускается при условии защиты от механических повреждений (бронирование не предусмотрено конструкцией АПвКПг). Для прямой прокладки в грунте рекомендуется использование кабелей с броней (АПвБШв, АПвБп). Прокладка в трубах (ПНД, асбестоцементных) значительно увеличивает срок службы.
• Прокладка в помещениях, включая влажные и с химически активной средой, при условии соответствия стойкости оболочки агрессивности среды.

Важно: Кабель марки АПвКПг не предназначен для прокладки по воздуху (воздушные линии) без дополнительных несущих элементов, так как не имеет троса для подвески. Для ВЛ применяются специальные марки, например, СИП.

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами кабелей на 20 кВ

Преимущества перед бумажно-масляными кабелями (АСБл, ЦАСБл):

• Более высокая допустимая температура жилы (+90°C против +70-80°C).
• Меньший вес и радиус изгиба, что облегчает транспортировку и монтаж.
• Отсутствие масла исключает риск протечек и необходимость в сложных масляных системах подпитки.
• Меньшие диэлектрические потери.
• Возможность прокладки на трассах с большими перепадами высот.
• Более простой монтаж муфт и концевых заделок.

Преимущества перед кабелями с изоляцией из ПВХ или ЭПР:

• Более высокие температурные характеристики и стойкость к тепловым перегрузкам.
• Лучшие диэлектрические и механические свойства изоляции.
• Больший срок службы.

Недостатки:

• Чувствительность к точечным механическим воздействиям (защемления, удары) при монтаже.
• Требовательность к качеству монтажа муфт: необходима абсолютная чистота и соблюдение технологии.
• Относительно высокая стоимость по сравнению с бумажно-масляными кабелями, но эксплуатационные преимущества и меньшие потери компенсируют разницу.
• Отсутствие брони в марке АПвКПг требует дополнительных мер защиты при прокладке в земле.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж кабеля АПвКПг 20 кВ должен производиться квалифицированным персоналом с соблюдением ПУЭ, ПТЭЭП и инструкций заводов-изготовителей.

• Раскатка: Запрещается сбрасывание барабанов с транспортных средств. Раскатка должна производиться с применением кабельных роликов, не допуская волочения кабеля по земле, перекручивания и превышения минимального радиуса изгиба.
• Подогрев: При температуре воздуха ниже -15°C кабель требует предварительного термостатирования в отапливаемом помещении или прогрева термоинфузионными установками.
• Заземление: Медный экран (оплетка) подлежит обязательному двухстороннему заземлению. Это критически важно для безопасности и нормальной работы сети.
• Монтаж соединительных и концевых муфт: Требует особой тщательности. Поверхности изоляции и полупроводящих экранов должны быть подготовлены специальными инструментами, очищены и обезжирены. Все технологические операции (фазовка, ступенчатая зачистка, наложение экранов, изоляция) должны выполняться строго по инструкции к комплекту муфт.
• Испытания после монтажа: Обязательным этапом является проведение высоковольтных испытаний постоянным напряжением 48 кВ в течение 10 минут.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кабель АПвКПг от АПвПу2г?

Основное отличие — в конструкции экрана. В кабеле АПвКПг экран выполнен в виде оплетки из медных проволок (К). В кабеле АПвПу2г экран представляет собой медную ленту, наложенную продольно и поверх нее — медные проволоки (Пу). Конструкция с лентой и проволоками (Пу) часто обеспечивает лучшее экранирование и более высокую стойкость к токам КЗ, но может быть менее гибкой. Выбор зависит от требований проекта и условий эксплуатации.

Можно ли прокладывать кабель АПвКПг 20 кВ в земле без защиты?

Прямая прокладка в земле (траншее) кабеля АПвКПг, не имеющего брони, не рекомендуется без дополнительной защиты от механических повреждений. Стандартная практика — прокладка в асбестоцементных или ПНД трубах, либо использование ленточных защитных покрытий (кирпич, сигнальная лента). Для непосредственной прокладки в грунте следует выбирать кабели с броней, например, АПвБШв.

Как правильно выбрать сечение жилы кабеля АПвКПг 20 кВ?

Выбор сечения производится по трем основным критериям, указанным в ПУЭ (Глава 1.3):

1. По допустимому длительному току нагрузки (нагреву).
2. По экономической плотности тока (для линий с большим числом часов использования максимума нагрузки).
3. По потере напряжения (для удаленных потребителей).
4. По термической стойкости к токам короткого замыкания (проверяется после расчета токов КЗ).

Необходимо выполнить все расчеты и выбрать наибольшее из полученных сечений.

Требуется ли для монтажа концевых муфт на кабель АПвКПг 20 кВ специальное оборудование?

Да, обязательно. Помимо стандартного набора инструментов электрика, требуется специализированный инструмент для разделки кабеля: ножи для продольного разрезания оболочки и экрана, калиброванные шаблоны для ступенчатой зачистки изоляции, римеры для снятия полупроводящего слоя, термофен для усадки элементов муфты. Качество монтажа напрямую зависит от использования правильного инструмента.

Каков реальный срок службы кабеля АПвКПг 20 кВ?

Заявленный производителями срок службы составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс может превышать 40-50 лет при соблюдении условий эксплуатации (непревышение рабочих токов и температур, отсутствие механических повреждений, правильное заземление экранов, отсутствие постоянного воздействия агрессивных сред). Критическим фактором является качество монтажа соединительных аксессуаров.

В чем разница между кабелями на 10 кВ и 20 кВ? Можно ли использовать АПвКПг 20 кВ в сети 10 кВ?

Основное отличие — толщина изоляции, рассчитанная на разный уровень рабочих и испытательных напряжений. Использование кабеля на 20 кВ в сети 10 кВ технически допустимо и даже создает дополнительный запас прочности. Однако, с экономической точки зрения это нецелесообразно, так как кабель на более высокое напряжение имеет большую стоимость и диаметр. Обратная замена (кабель 10 кВ в сеть 20 кВ) категорически запрещена.

Как маркируются жилы кабеля АПвКПг?

Согласно ГОСТ, жилы многожильных кабелей на напряжение 6 кВ и выше могут маркироваться цифрами 1, 2, 3, нанесенными на изоляцию жил или на полупроводящий экран. Часто цветовая маркировка не используется. При монтаже муфт и заделке в КРУ обязательна установка фазовых маркеров (красный, желтый, зеленый) в соответствии с принятой в РФ системой цветовых обозначений.