Кабель АПвБПуг 10 кВ

Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвБПуг 10 кВ: полный технический анализ

Кабель АПвБПуг на напряжение 10 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевыми жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), в броне из стальных оцинкованных проволок, с защитным покровом и предназначенный для прокладки в грунте (в траншеях). Данный тип кабеля является одним из наиболее востребованных в современных распределительных сетях среднего класса напряжения благодаря оптимальному сочетанию надежности, технологичности монтажа и долговечности.

Расшифровка маркировки АПвБПуг

• А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
• П – материал изоляции: полиэтилен.
• в – тип полиэтилена: «в» обозначает, что изоляция выполнена из сшитого полиэтилена (СПЭ). Полное обозначение по ГОСТ – «Пв» (полиэтилен вулканизированный).
• Б – тип брони: броня из стальных оцинкованных проволок.
• П – тип наружного покрова: защитный покров в виде пластмассовой оболочки (шланг) из полиэтилена или поливинилхлорида.
• уг – обозначение конструкции защитного покрова: «уг» – усиленный, предназначенный для прокладки в земле (в траншеях).
• 10 кВ – номинальное напряжение сети, для которой предназначен кабель.

Конструкция кабеля АПвБПуг 10 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. От центра к периферии:

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или АЕ по ГОСТ 22483), круглой или секторной (сегментной) формы. Секторная форма позволяет уменьшить общий диаметр кабеля и экономить материалы. Жилы могут быть однопроволочными (для сечений до 240 мм² включительно) или многопроволочными (для всех сечений, а для сечений 300 мм² и более – исключительно многопроволочные).

2. Экран по жиле (полупроводящий экран)

Представляет собой слой экструдированного полупроводящего сшитого полиэтилена, наложенный непосредственно на токопроводящую жилу. Его назначение – выравнивание электрического поля у поверхности жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов, которые разрушают основную изоляцию.

3. Изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE)

Основной диэлектрический барьер. Сшитый полиэтилен получают из термопластичного полиэтилена высокой плотности (ПВП) путем «сшивки» его молекул в трехмерную сетку (вулканизация). Это радикально повышает термостойкость материала: если обычный ПЭ размягчается при ~75-80°C, то СПЭ сохраняет форму и свойства до 250°C кратковременно и до 90°C в длительном режиме. Толщина изоляции нормирована в зависимости от номинального напряжения (10 кВ) и сечения жилы.

4. Экран по изоляции (полупроводящий слой)

Внешний полупроводящий слой, экструдированный поверх изоляции. Вместе с экраном по жиле создает цилиндрический конденсатор с идеально равномерным радиальным электрическим полем внутри изоляции.

5. Поясная изоляция

Выполняется в виде обмотки из полупроводящей или электропроводящей ленты. Обеспечивает контакт и равномерное распределение потенциала по всему периметру экрана по изоляции.

6. Медная экранирующая жила

Представляет собой медные проволоки малого сечения, наложенные поверх поясной изоляции спирально или в виде оплетки. Ее функция – обеспечить циркуляцию токов короткого замыкания и токов утечки, а также служить дренажным проводником для выравнивания потенциала.

7. Разделительный слой

Изготавливается из полимерной пленки или подобного материала. Защищает нижележащие экраны от коррозии и механического повреждения броней.

8. Броня

Выполнена из стальных оцинкованных проволок круглого сечения, наложенных поверх разделительного слоя с заданным шагом. Назначение брони – защита кабеля от механических повреждений (натяжение, удары, давление грунта, грызуны).

9. Наружная оболочка (защитный шланг)

Выполняется из полиэтилена (обозначение в марке «П») или поливинилхлоридного пластиката (тогда марка меняется на АПвБВнг). Оболочка типа «уг» (усиленная) имеет увеличенную толщину для защиты брони от коррозии и агрессивных сред в грунте. Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические характеристики и параметры

Электрические параметры

Номинальное напряжение: 6/10 кВ (между фазой и землей / между фазами). Частота: 50 Гц.

Допустимая длительная температура нагрева жил: +90°C.

Максимальная температура жил при коротком замыкании (длительность до 4 сек): +250°C.

Допустимая температура при перегрузке: +130°C (не более 8 часов в сутки, не более 1000 часов за срок службы).

Минимальная температура монтажа без предварительного прогрева: -15°C.

Сопротивление изоляции при +20°C: не менее 100 МОм·км.

Таблица 1. Примерные данные по току нагрузки для кабеля АПвБПуг 10 кВ (прокладка в земле, температура грунта +15°C, глубина прокладки 0.7 м)

Сечение жилы, мм²	Допустимый длительный ток, А (одножильный кабель)	Допустимый длительный ток, А (трехжильный кабель)
3×50	—	180
3×70	—	215
3×95	—	260
3×120	—	300
3×150	—	340
3×185	—	385
3×240	—	450
3×300	—	515

Примечание: Точные значения токовых нагрузок определяются по ПУЭ 7-го издания, глава 1.3, с учетом всех поправочных коэффициентов (температура грунта, количество кабелей в траншее, термическое сопротивление грунта).

Таблица 2. Габаритные и весовые параметры (пример для трехжильного кабеля)

Сечение жилы, мм²	Максимальный наружный диаметр, мм	Масса 1 км кабеля, кг
3×50	55	3500
3×95	65	4800
3×150	75	6500
3×240	85	9000

Область применения

Кабель АПвБПуг 10 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках в сетях на номинальное переменное напряжение 10 кВ частоты 50 Гц. Основные сферы применения:

• Прокладка в земле (траншеях) при отсутствии значительных растягивающих усилий.
• Подвод к распределительным подстанциям и трансформаторам.
• Питание крупных промышленных предприятий, жилых микрорайонов.
• Устройство магистральных линий в распределительных сетях 6-10 кВ.
• Прокладка в кабельных каналах, туннелях и по эстакадам (с учетом нераспространения горения оболочки, если используется исполнение «нг»).

Важно: Кабель не предназначен для прокладки в воде (водоемах) и в блоках.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами (кабелями с бумажной изоляцией)

Преимущества:

• Высокая надежность и долговечность: Срок службы достигает 30-40 лет. СПЭ-изоляция негигроскопична, не требует сложных систем осушки и подпитки маслом.
• Высокая допустимая температура: Длительный режим +90°C против +70°C для кабелей с бумажно-масляной изоляцией, что позволяет пропускать больший ток по тому же сечению.
• Простота монтажа и эксплуатации: Допускает прокладку на вертикальных участках без ограничения по разности уровней. Меньшая масса и радиус изгиба (15-18 наружных диаметров против 25-30 у бумажных).
• Безопасность: Отсутствие масла исключает риск возгорания и загрязнения окружающей среды при повреждении.
• Удобство монтажа муфт: Технология монтажа концевых и соединительных муфт для СПЭ-кабелей отработана и менее трудоемка.

Недостатки:

• Чувствительность к частичным разрядам: При наличии дефектов в изоляции или экранах (влага, пустоты) частичные разряды быстро разрушают СПЭ. Требуется высокое качество изготовления и монтажа.
• Чувствительность к механическим повреждениям при монтаже: Необходимо соблюдать осторожность при протяжке, избегать заломов и ударов.
• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией на аналогичное сечение, однако общая стоимость проекта с учетом монтажа и эксплуатации часто ниже.

Особенности монтажа и прокладки

1. Транспортировка и хранение: Барабаны должны быть закреплены. Хранить кабель следует под навесом, защищая от прямых солнечных лучей. Срок хранения – не более 2 лет со дня изготовления.

2. Подготовка траншеи: Глубина прокладки – не менее 0,7 м от планировочной отметки. На дне траншеи устраивается песчаная или мягкая грунтовая подушка толщиной 100 мм. Расстояние между несколькими кабелями должно быть не менее 100 мм (для 10 кВ).

3. Раскатка: Запрещается сбрасывать барабан с транспортного средства. Раскатка ведется с применением роликов или лебедок, не допуская трения кабеля о землю, натяжения и перекручивания. Минимальный радиус изгиба – 15-18 наружных диаметров кабеля.

4. Засыпка: После укладки кабель засыпают слоем мягкого грунта или песка без камней толщиной 100-150 мм, затем укладывают сигнальную ленту и производят полную засыпку траншеи.

5. Монтаж муфт: Соединение и оконцевание производятся с помощью специальных комплектов для кабелей с СПЭ-изоляцией на 10 кВ. Работы должны выполняться квалифицированным персоналом в условиях чистоты, с использованием термоусаживаемых или холодноусаживаемых компонентов.

6. Испытания после монтажа: Перед включением под напряжение кабель подвергается высоковольтным испытаниям постоянным напряжением величиной 2U₀ (для 10 кВ – 16-17 кВ) в течение 15 минут.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие АПвБПуг от АПвБВнг?

Основное отличие – в материале наружной оболочки. У АПвБПуг оболочка из полиэтилена (П), у АПвБВнг – из поливинилхлоридного пластиката (В). Полиэтилен более устойчив к влаге и химической агрессии в грунте, но хуже сопротивляется распространению горения. ПВХ-пластикат обладает стойкостью к распространению горения (исполнение «нг»), но может выделять коррозионно-активные газы при горении. Для прокладки в земле чаще применяют АПвБПуг.

Можно ли прокладывать кабель АПвБПуг в воздухе (по фасадам, эстакадам)?

Да, можно, но с важными оговорками. Полиэтиленовая оболочка не распространяет горение в одиночной прокладке, но при групповой прокладке требуется исполнение с индексом «нг» (не распространяющее горение). Для воздушной прокладки чаще выбирают кабель с оболочкой из ПВХ-пластиката (АПвБВнг) или специальные марки с УФ-стабилизированной полиэтиленовой оболочкой. Также необходимо учитывать механические нагрузки (ветер, гололед).

Как правильно выбрать сечение жилы кабеля АПвБПуг 10 кВ?

Выбор сечения производится по двум основным критериям: 1) По допустимому длительному току нагрузки (с учетом всех поправочных коэффициентов по ПУЭ). 2) По экономической плотности тока (для объектов с большим числом часов использования максимума нагрузки). После выбора по этим условиям выполняется проверка на термическую стойкость к токам короткого замыкания и проверка по потере напряжения (для протяженных линий).

Нужно ли заземлять броню и экраны кабеля?

Да, это обязательное требование ПУЭ и условие безопасности. Броня и все металлические экраны (медные проволоки) должны быть заземлены с обеих сторон кабельной линии. Это обеспечивает безопасность персонала при повреждении изоляции (снижение напряжения прикосновения), отвод токов короткого замыкания на землю и нормальную работу релейной защиты.

Что означает «сшитый полиэтилен» и почему он лучше обычного?

Сшитый полиэтилен (XLPE) – это полимер, молекулы которого соединены поперечными связями («сшиты») в единую трехмерную сетку. Процесс сшивки (пероксидный, силановый или радиационный) превращает термопластичный материал в термореактивный. Это повышает его температуру плавления, стойкость к тепловой деформации под нагрузкой, механическую прочность и стойкость к растрескиванию. Обычный полиэтилен при +70-80°C начинает течь, что недопустимо для кабельной изоляции.

Каков реальный срок службы этого кабеля?

Заявленный производителями срок службы кабеля АПвБПуг 10 кВ составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать 40-50 лет при соблюдении условий прокладки, нормированных нагрузок и отсутствии внешних механических повреждений. Критическим фактором является качество монтажа соединительных и концевых муфт – большинство отказов происходит именно в этих местах.

Заключение

Кабель АПвБПуг 10 кВ является современным, надежным и технологичным решением для строительства и модернизации распределительных сетей среднего напряжения. Его преимущества, основанные на использовании сшитого полиэтилена, делают его предпочтительным выбором по сравнению с традиционными кабелями с бумажно-масляной изоляцией в большинстве проектов, связанных с прокладкой в грунте. Успешная эксплуатация кабеля на протяжении всего заявленного срока службы напрямую зависит от качества продукции завода-изготовителя, строгого соблюдения правил монтажа и квалификации персонала, выполняющего работы по прокладке и соединению.