Кабель АПвПс 35 кВ: полный технический анализ для профессионалов
Кабель АПвПс 35 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы выбраны для обеспечения высокой надежности в распределительных сетях, на промышленных предприятиях, в городской кабельной инфраструктуре и для подключения объектов генерации. Аббревиатура АПвПс расшифровывается следующим образом: А – алюминиевая токопроводящая жила, Пв – изоляция из вулканизированного (сшитого) полиэтилена, П – наружная оболочка из полиэтилена, с – свинцовая оболочка.
Конструкция кабеля АПвПс 35 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет критически важную функцию. Основные компоненты, начиная от центра:
- Токопроводящая жила: Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или АЕ по ГОСТ 22483). Для сечений от 50 мм² и выше жила, как правило, секторной или сегментной формы, что позволяет оптимизировать диаметр кабеля и расход материалов. Жила может быть однопроволочной (для малых сечений) или многопроволочной.
- Экран по жиле (внутренний полупроводящий слой): Наносится поверх токопроводящей жилы методом экструзии. Изготавливается из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его ключевая задача – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией, предотвращая тем самым возникновение частичных разрядов.
- Изоляция: Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Это основной диэлектрический барьер, рассчитанный на фазное напряжение 35/√3 ≈ 20.2 кВ и линейное 35 кВ. Процесс сшивания (вулканизации) молекул полиэтилена придает материалу повышенную термостойкость (до 90°C в длительном режиме) и стойкость к тепловым деформациям по сравнению с ПЭВТ.
- Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой): Также выполнен из полупроводящего СПЭ. Формирует внешнюю границу изоляционного слоя, обеспечивая коаксиальность конструкции и равномерное распределение электрического поля.
- Металлический экран (экранирующая оболочка): В кабеле АПвПс это свинцовая оболочка. Она выполняет несколько функций: является нулевой точкой для протекания токов утечки и токов короткого замыкания, обеспечивает механическую защиту изоляции, а главное – служит барьером от проникновения влаги и газов в изоляцию. Это ключевое отличие от кабелей типа АПвПу, где вместо свинца используется гофрированная алюминиевая лента.
- Защитный покров под оболочкой: Под свинцовой оболочкой и поверх нее накладываются подушки для предотвращения коррозии и механических повреждений свинца. Обычно это бумажные или полимерные ленты, пропитанные гидрофобным составом.
- Наружная оболочка: Выполняется из полиэтилена (обозначение «П» в маркировке). Защищает свинцовую оболочку от химической и электрохимической коррозии, а также от механических воздействий при прокладке и эксплуатации. Цвет оболочки, как правило, черный.
- Абсолютная герметичность: Свинцовая оболочка полностью исключает проникновение влаги и газов в изоляцию, что резко повышает долговечность и надежность кабеля во влажных и агрессивных грунтах.
- Высокая коррозионная стойкость свинца: Свинец устойчив ко многим видам почвенной и химической коррозии.
- Механическая прочность и гибкость: Свинцовая оболочка хорошо противостоит вибрациям и сдавливающим нагрузкам, обладает определенной пластичностью.
- Высокие диэлектрические характеристики изоляции СПЭ: Низкие диэлектрические потери, высокая электрическая прочность, стойкость к тепловым перегрузкам.
- Меньший вес и наружный диаметр по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией того же напряжения и сечения.
- Высокая стоимость: Цена выше, чем у кабелей с алюминиевым экраном (АПвПу) из-за использования свинца и более сложной технологии.
- Большой вес: Значительно тяжелее кабелей типа АПвПу, что усложняет транспортировку и монтаж.
- Сложность монтажа и разделки: Требуется специальное оборудование и квалификация персонала для заделки концов и муфт, работы со свинцовой оболочкой.
- Экологические соображения: Свинец является токсичным материалом, что требует особых мер при утилизации и соблюдения норм безопасности при монтаже.
Область применения и условия эксплуатации
Кабель АПвПс 35 кВ предназначен для прокладки в земле (траншеях), кабельных каналах, туннелях, шахтах, коллекторах, а также в помещениях и на открытом воздухе (при условии защиты от прямых солнечных лучей). Наличие герметичной свинцовой оболочки делает его предпочтительным выбором для участков с повышенной влажностью грунта, в условиях агрессивных сред (при соответствующем материале наружной оболочки), а также на трассах с риском механических повреждений (например, вибрация, сдвиги грунта), где алюминиевый экран кабеля АПвПу может быть поврежден. Кабель рассчитан на эксплуатацию в широком диапазоне температур окружающей среды: от -50°C до +50°C. Монтаж кабеля допускается производить при температуре не ниже -10°C без предварительного подогрева.
Технические характеристики и параметры
Основные параметры регламентируются стандартами ГОСТ 18410-73 (на кабели с СПЭ-изоляцией) и ТУ производителей. Ниже приведены ключевые технические данные.
Таблица 1. Электрические характеристики кабеля АПвПс 35 кВ
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение, U0/U | 20/35 кВ |
| Максимально допустимая рабочая температура жилы | +90°C (длительно), +130°C (в режиме КЗ, не более 4 сек.) |
| Минимальная температура прокладки без подогрева | -10°C |
| Допустимый нагрев при КЗ (кратковременный) | +250°C |
| Сопротивление изоляции, не менее | 1000 МОм·км (при +20°C) |
| Емкость на 1 км длины | ~0.3 — 0.5 мкФ/км (зависит от сечения) |
| Индуктивное сопротивление | ~0.15 — 0.18 Ом/км |
Таблица 2. Допустимые длительные токовые нагрузки (пример для прокладки в земле, траншея, температура грунта +15°C)
| Сечение жилы, мм² | Одножильный кабель, А | Трехжильный кабель, А |
|---|---|---|
| 50 | 175 | 155 |
| 95 | 250 | 220 |
| 150 | 315 | 280 |
| 240 | 400 | 355 |
| 400 | 525 | 465 |
| 500 | 590 | 525 |
Примечание: Точные значения зависят от конкретных условий прокладки (глубина, расстояние между кабелями, теплопроводность грунта, температура) и должны быть рассчитаны согласно ПУЭ и методическим указаниям.
Преимущества и недостатки кабеля АПвПс 35 кВ
Преимущества:
Недостатки:
Сравнение с аналогами: АПвПс vs АПвПу
Ключевое отличие заключается в материале экранирующей оболочки. В кабеле АПвПу вместо свинца используется гофрированная алюминиевая лента (обозначение «у» – усиленная защита). Это делает кабель АПвПу легче, дешевле и проще в монтаже. Однако алюминиевый экран не обеспечивает абсолютной герметичности и более чувствителен к коррозии в некоторых грунтах, а также к механическим повреждениям (надрывы при изгибе, вибрация). Выбор между АПвПс и АПвПу зависит от условий прокладки: для сухих, неагрессивных грунтов, кабельных коллекторов часто выбирают АПвПу; для влажных, заболоченных, химически активных сред, а также при высоких требованиях к надежности – АПвПс.
Монтаж и соединение
Монтаж кабеля АПвПс требует соблюдения строгих правил. Радиус изгиба при прокладке должен быть не менее 15-20 наружных диаметров кабеля. Для соединения и ответвления используются специальные кабельные муфты: соединительные, концевые, стопорные. При монтаже муфт критически важно обеспечить герметичность в зоне перехода от свинцовой оболочки к корпусу муфты, для чего применяют свинцовые манжеты, эпоксидные заливки или термоусаживаемые компоненты с герметизирующим клеем. Концевые муфты (наружной или внутренней установки) должны соответствовать номинальному напряжению и обеспечивать необходимое крепление экранов для заземления.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем главное практическое отличие кабеля АПвПс от АПвПу?
Главное практическое отличие – в герметичности и стойкости к внешним воздействиям. Свинцовая оболочка АПвПс является непреодолимым барьером для влаги, что делает кабель незаменимым на затопляемых трассах, в грунтах с высоким уровнем грунтовых вод или в условиях агрессивной среды. Алюминиевый экран АПвПу, хотя и имеет полимерную оболочку, не гарантирует такой же уровень долгосрочной герметичности при механических нагрузках на трассе.
Как правильно выбрать сечение кабеля АПвПс 35 кВ?
Выбор сечения осуществляется по двум основным критериям: по допустимому длительному току нагрузки (с учетом условий прокладки и охлаждения) и по экономической плотности тока (согласно ПУЭ гл. 1.3). Необходимо выполнить расчеты по нагреву в нормальном и послеаварийном режимах, проверить сечение по термической стойкости к токам короткого замыкания, а также учесть потерю напряжения. Рекомендуется использовать специализированное программное обеспечение или обращаться к нормативным таблицам ПУЭ и справочникам проектировщика.
Какие муфты используются для кабеля АПвПс и в чем сложность их монтажа?
Применяются муфты холодной усадки (с эластомерами) или термоусаживаемые. Сложность монтажа связана с необходимостью герметичного соединения свинцовой оболочки кабеля с корпусом муфты. Эта операция требует тщательной зачистки, обезжиривания, наложения герметизирующих слоев (свинцовых манжет с пайкой или специальных конусов) и контроля качества швов. Некачественная заделка – основная причина будущих пробоев в этой зоне.
Можно ли проложить кабель АПвПс в воздухе (по эстакадам, фасадам)?
Да, можно. Наружная полиэтиленовая оболочка обеспечивает защиту от атмосферных воздействий. Однако необходимо учитывать воздействие ультрафиолетового излучения. Для длительной эксплуатации на открытом солнце рекомендуется выбирать кабель с полиэтиленовой оболочкой, стабилизированной к УФ-излучению, либо предусматривать защитные кожухи или лотки. Также обязательна надежная фиксация кабеля с соблюдением допустимых тяжений и радиусов изгиба.
Как осуществляется заземление кабеля АПвПс?
Свинцовая оболочка и экраны по изоляции являются токопроводящими и подлежат заземлению с обеих сторон кабельной линии. Это необходимо для безопасности (снятие потенциала) и для нормальной работы релейной защиты (протекание токов утечки и токов КЗ). Заземление выполняется через специальные заземляющие проводники в концевых муфтах, которые соединяются с шиной заземления подстанции или другого объекта.
Каков нормативный срок службы кабеля АПвПс 35 кВ?
Нормативный (гарантийный) срок службы, заявленный большинством производителей, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать 40-50 лет при соблюдении условий прокладки, эксплуатации (без систематических перегрузок) и в отсутствие внешних механических повреждений. Критическим фактором является сохранность герметичности свинцовой оболочки.
Комментарии