Кабель АПвКаВ 3х150

Кабель АПвКаВ 3х150: полное техническое описание и область применения

Кабель АПвКаВ 3х150 – это силовой кабель с алюминиевыми жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена, в алюминиевой оболочке и с защитным покровом. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 6, 10 или 20 кВ частотой 50 Гц. Маркировка расшифровывается следующим образом: А – алюминиевая токопроводящая жила; Пв – изоляция из сшитого полиэтилена с улучшенными термомеханическими свойствами; Ка – кабельная алюминиевая оболочка; В – защитный покров (виниловый, т.е. из ПВХ пластиката). Цифра 3 указывает на количество основных жил, а 150 – на номинальное сечение каждой жилы в мм².

Конструкция кабеля АПвКаВ 3х150

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

• Токопроводящая жила. Выполнена из алюминия марки не ниже АЕ (алюминий электротехнический) по ГОСТ 22483. Для сечения 150 мм² жила, как правило, секторной (сегментной) формы, что позволяет уменьшить общий диаметр кабеля и сделать его более компактным. Жила может быть как однопроволочной (ож), так и многопроволочной (мн) в зависимости от требований к гибкости. Для сечения 150 мм² чаще применяется многопроволочная конструкция.
• Экран по жиле (полупроводящая экранирующая лента или экструдированный полупроводящий слой). Накладывается поверх токопроводящей жилы для выравнивания электрического поля и предотвращения локальных перенапряжений на границе жила-изоляция. Устраняет микроскопические воздушные включения и искажения поля, вызванные неровностью поверхности секторной жилы.
• Изоляция. Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал получают путем химической или радиационной сшивки молекул полиэтилена, что придает ему высокие термомеханические свойства. Изоляция рассчитана на номинальное напряжение 6, 10 или 20 кВ. Толщина изоляции нормирована стандартами (например, ГОСТ 18410-73 или ТУ 16-705.499-2006) и для 10 кВ составляет, как правило, 3.0 мм.
• Экран по изоляции. Состоит из двух элементов: полупроводящего и металлического. Полупроводящая лента (или экструдированный слой) обеспечивает плавный контакт с металлическим экраном. Металлический экран выполнен в виде медной ленты, наложенной продольно или спирально, либо в виде медных проволок, наложенных поверх полупроводящего слоя. Основная функция – замыкание электрического поля внутри кабеля и отвод емкостных токов, а также обеспечение пути для тока короткого замыкания.
• Поясная изоляция. Представляет собой ленту из полимерного материала (например, ПЭТФ), наложенную поверх скрученных изолированных жил. Служит для фиксации конструкции и защиты изоляции жил от повреждения алюминиевой оболочкой.
• Алюминиевая оболочка (Ка). Герметичная оболочка, выполненная из алюминиевой ленты методом сварки в продольном направлении или прессованием. Выполняет несколько ключевых функций: защита от проникновения влаги и агрессивных сред; механическая защита; обеспечение пути для токов короткого замыкания и нулевой последовательности (совместно с экранами жил). Является несущим элементом конструкции.
• Защитный покров (В). Внешнее покрытие из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката, нанесенное поверх алюминиевой оболочки. Защищает алюминий от коррозии и механических повреждений при транспортировке и монтаже. Может иметь отличительную расцветку (обычно черный).

Основные технические характеристики и параметры

Технические параметры кабеля АПвКаВ 3х150 регламентируются техническими условиями производителя, разработанными на основе ГОСТ 18410-73 и других стандартов.

Таблица 1. Ключевые электрические и механические параметры для кабеля на 10 кВ

Наименование параметра	Значение / Описание	Примечание
Номинальное напряжение, U0/U (Um)	6/10 кВ (12 кВ) или 10/10 кВ (12 кВ)	U0 – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное
Количество и сечение основных жил	3 x 150 мм²	Возможно наличие жилы заземления (1х120 или 1х95 мм²)
Максимально допустимая рабочая температура жилы	+90 °C	В продолжительном режиме работы
Максимальная температура при КЗ (коротком замыкании)	+250 °C	Длительность не более 5 сек
Максимальная температура при перегрузке	+130 °C	Допускается не более 100 часов в год
Минимальный радиус изгиба при монтаже	Не менее 20 наружных диаметров кабеля	Для многопроволочных жил
Допустимый длительный ток нагрузки (Iдоп)	~ 300 – 330 А	Зависит от способа прокладки и температуры окружающей среды
Сопротивление жилы постоянному току при +20 °C, не более	0.206 Ом/км	Для алюминиевой жилы
Индуктивное сопротивление	~0.1 Ом/км	При частоте 50 Гц
Емкость	~0.3 мкФ/км	Приблизительное значение
Масса 1 км кабеля	Приблизительно 4500 – 5000 кг	Точное значение уточнять у производителя

Таблица 2. Сравнение условий прокладки и допустимых токовых нагрузок (ориентировочно)

Способ прокладки	Условия	Допустимый длительный ток (Iдоп), А
В воздухе (на открытом воздухе, в туннеле)	Температура воздуха +25°C, одножильный кабель	~300
В земле (в траншее)	Температура грунта +15°C, тепловое сопротивление 1.0 К·м/Вт, одна кабельная линия	~330
В трубе (в земле)	Температура грунта +15°C, прокладка в ПНД трубе	~310

Примечание: Точные значения токовых нагрузок определяются расчетом согласно ПУЭ 7 изд., глава 1.3, с учетом всех поправочных коэффициентов (на температуру, количество работающих линий, глубину прокладки и т.д.).

Область применения и особенности монтажа

Кабель АПвКаВ 3х150 применяется для создания магистральных и распределительных линий электропередачи среднего класса напряжения. Основные сферы использования:

• Питание мощных потребителей промышленных предприятий (цехов, трансформаторных подстанций).
• Устройство вводов и отходящих линий от ГПП (главной понизительной подстанции) и РП (распределительных пунктов).
• Прокладка кабельных линий в городских электрических сетях.
• Питание насосных станций, компрессорных установок и другого энергоемкого оборудования.
• Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах), а также в земле (траншеях) при условии отсутствия блуждающих токов и агрессивных сред, опасных для алюминия.

Особенности монтажа и эксплуатации:

• Герметичность. Алюминиевая оболочка обеспечивает абсолютную герметизацию токоведущей части от влаги. Это ключевое преимущество перед кабелями с пластмассовой оболочкой (АПвВ), которые могут быть подвержены продольному распространению влаги при повреждении.
• Защита от коррозии. Несмотря на наличие ПВХ шланга, при прокладке в агрессивных грунтах (с блуждающими токами, щелочной или кислотной средой) рекомендуется дополнительная защита в виде кабеля в полиэтиленовом шланге или прокладка в асбоцементных/ПНД трубах.
• Монтаж при низких температурах. Прокладка без предварительного подогрева допускается при температуре не ниже -15 °C. При более низких температурах кабель необходимо выдержать в теплом помещении или подогреть.
• Заземление. Алюминиевая оболочка и экраны жил на обоих концах кабеля должны быть надежно заземлены. Это необходимо для безопасности персонала и нормальной работы релейной защиты.
• Соединение и оконцевание. Требуют применения специальных кабельных муфт (соединительных и концевых), рассчитанных на работу с алюминиевой оболочкой и экранированными жилами. Необходимо тщательно выполнять технологию монтажа муфт для обеспечения герметичности и электрической прочности.

Сравнение с аналогами

Выбор кабельной продукции для сетей 6-20 кВ часто стоит между АПвКаВ и другими распространенными марками.

• АПвКаВ vs АПвВ. Кабель АПвВ имеет внешнюю оболочку из ПВХ пластиката, а не алюминия. Он дешевле и легче, но не обладает абсолютной герметичностью. При повреждении оболочки влага может распространяться вдоль кабеля, что затрудняет поиск повреждения и снижает надежность. АПвКаВ лишен этого недостатка.
• АПвКаВ vs АПвПу. Кабель АПвПу имеет усиленную защитную оболочку из полиэтилена, что делает его стойким к агрессивным средам и механическим воздействиям, но он также не обладает металлической герметизирующей оболочкой. АПвПу часто применяется при прокладке в воде.
• АПвКаВ vs СБ. Кабели с бумажной пропитанной изоляцией и свинцовой оболочкой (например, СБл) – морально устаревшие. Они тяжелее, требуют сложной технологии монтажа муфт (с применением битума) и имеют ограничения по перепаду уровней. АПвКаВ с изоляцией из сшитого полиэтилена обладает более высокой допустимой температурой, меньшим весом и удобством монтажа.
• АПвКаВ vs ПвП. Кабель с медными жилами ПвП (например, ПвП 3х150) имеет лучшие проводящие свойства (меньшее сопротивление) и, как следствие, более высокую пропускную способность при том же сечении. Однако медь значительно дороже алюминия. Выбор в пользу АПвКаВ часто делается по экономическим соображениям при условии достаточности его токовой нагрузки.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. В чем главное преимущество алюминиевой оболочки (Ка) перед пластмассовой (В или Пу)?

Главное преимущество – полная радиальная герметичность. Алюминиевая оболочка является непреодолимым барьером для влаги и газов. При локальном повреждении защитного ПВХ шланга влага не сможет проникнуть к изоляции жил, так как ей преградит путь алюминий. В кабелях с пластмассовой оболочкой при ее повреждении влага мигрирует вдоль кабеля, что приводит к выходу из строя обширных участков и сложностям в локализации повреждения.

2. Можно ли прокладывать кабель АПвКаВ 3х150 в земле без дополнительной защиты?

Да, можно, так как он имеет защитный ПВХ покров поверх алюминиевой оболочки. Однако при прокладке в траншее необходимо выполнить требования ПУЭ: обеспечить подушку из просеянного грунта или песка, защиту кирпичом или сигнальной лентой от механических повреждений. В агрессивных грунтах (содержащих соли, щелочи, блуждающие токи) требуется дополнительная защита, например, прокладка в полиэтиленовых трубах.

3. Как правильно выбрать номинальное напряжение кабеля: 6/10 кВ или 10/10 кВ?

Выбор определяется режимом работы нейтрали в сети, где будет проложен кабель. Кабель на напряжение 6/10 кВ предназначен для сетей, где в течение всего срока службы напряжение между жилой и землей не превышает 6 кВ (например, сети с изолированной нейтралью). Кабель на 10/10 кВ применяется в сетях с эффективно заземленной нейтралью (где возможно длительное воздействие напряжения до 10 кВ между фазой и землей). Для большинства современных проектов распределительных сетей 10 кВ, где нейтраль заземлена через дугогасящий реактор или резистор, рекомендуется кабель на 8,7/10 кВ (по международной классификации) или 10/10 кВ по отечественной.

4. Почему в кабеле используются экраны на каждой жиле? Обязательно ли их заземлять?

Экраны (металлические) на каждой жиле необходимы для выравнивания электрического поля, ограничения его радиуса действия и обеспечения симметрии емкостных параметров фаз. Без них внешнее электромагнитное поле кабеля было бы значительным, что создавало бы наводки и опасность для персонала. Заземление экранов на обоих концах линии является обязательным. Это обеспечивает путь для замыкания емкостных токов, безопасность (снятие потенциала) и правильную работу устройств релейной защиты, реагирующих на токи нулевой последовательности.

5. Какой срок службы у кабеля АПвКаВ 3х150?

Номинальный срок службы, заявляемый производителями при соблюдении условий эксплуатации, транспортировки и монтажа, составляет не менее 30 лет. Фактический срок службы может быть больше и определяется условиями работы (нагрузкой, перегрузками, наличием внешних воздействий). Ключевым фактором является температура: длительная работа при температурах, превышающих +90°C, резко сокращает ресурс изоляции из сшитого полиэтилена.

6. Что означает отсутствие в маркировке буквы «Г» (гибкий)? Является ли кабель гибким?

Буква «Г» в маркировке силовых кабелей с алюминиевыми жилами обычно не ставится. Гибкость определяется классом жилы. Для сечения 150 мм², как правило, используется жила 2-го класса (многопроволочная), которая обладает достаточной гибкостью для монтажа с соблюдением минимального радиуса изгиба (20 диаметров). Кабель не является гибким в общебытовом понимании (как шнур), но его можно прокладывать по трассам с изгибами без необходимости установки угловых муфт на каждом повороте.

7. Как определяется необходимое сечение 150 мм²? Можно ли использовать сечение 120 или 185 мм²?

Сечение 150 мм² выбирается на основе расчета по допустимому длительному току нагрузки (I_доп) и потере напряжения. Расчет ведется согласно ПУЭ, гл. 1.3. Если расчетный ток нагрузки составляет, например, 280 А, то кабель 3х150 (I_доп ~300-330А) подходит с запасом. При токе 350 А потребуется переход на сечение 185 мм². При токе 220 А теоретически можно использовать сечение 120 мм², но часто выбор в пользу 150 мм² делается из соображений резервирования, снижения потерь и соответствия уставкам защитной аппаратуры.

8. Требуется ли для монтажа концевых муфт на АПвКаВ специальный инструмент для работы с алюминиевой оболочкой?

Да, для качественного монтажа муфт необходим специализированный инструмент. Для зачистки алюминиевой оболочки используются вращающиеся резаки (т.н. «юбки»), которые позволяют сделать ровный надрез без повреждения изоляции жил. Также требуется инструмент для расшивки и заземления экранов (медных проволок или лент). Работы должны выполняться обученным персоналом с соблюдением инструкции производителя муфт.