Кабель АПвЭПу 10 кВ 240 мм

Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвЭПу 10 кВ 240 мм²: полный технический анализ

Кабель АПвЭПу 10 кВ 240 мм² представляет собой силовой кабель на напряжение 10 кВ с алюминиевой токопроводящей жилой сечением 240 мм², изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) и комбинированной защитной оболочкой из полиэтилена и полиуретана. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 6/10 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность при прокладке в земле (траншеях), кабельных каналах, туннелях, шахтах, в том числе в условиях повышенной влажности и наличия блуждающих токов.

Расшифровка маркировки АПвЭПу

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• П – изоляция жилы из сшитого полиэтилена (внутренняя индексная часть).
• в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката (внутренняя).
• Э – экран из медных проволок (поверх оболочки).
• П – наружная защитная оболочка из полиэтилена.
• у – усиленная защитная оболочка (полиуретан) или кабель с повышенной защитой от механических повреждений.
• 10 кВ – номинальное напряжение 10 кВ (класс напряжения 6/10 кВ).
• 240 мм² – номинальное сечение основной токопроводящей жилы.

Конструкция кабеля АПвЭПу 10 кВ 240 мм²

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее от центра к периферии.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки АЕ или АВЕ (по ГОСТ 22483), соответствующей классу гибкости 1 или 2. Для сечения 240 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы (для одножильных кабелей – круглая), что позволяет оптимизировать диаметр кабеля и сделать его более компактным. Использование алюминия обеспечивает легкость и экономическую эффективность по сравнению с медными аналогами.

2. Экран по жиле (полупроводящий экран)

Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Его назначение – выравнивание электрического поля у поверхности жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов, которые разрушают основную изоляцию.

3. Основная изоляция

Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Толщина изоляции нормируется стандартами (например, ГОСТ 31565-2012, МЭК 60502-2). Для напряжения 10 кВ типичная толщина составляет около 5,5-5,7 мм. СПЭ обладает выдающимися диэлектрическими и механическими свойствами: высоким электрическим сопротивлением, стойкостью к тепловому старению, повышенной допустимой температурой длительной эксплуатации (+90°C) и короткого замыкания (+250°C).

4. Экран по изоляции (полупроводящий)

Аналогичен экрану по жиле. Наносится поверх основной изоляции, завершая формирование коаксиальной конструкции «жила-изоляция-экран», что обеспечивает радиальное распределение электрического поля.

5. Поясная изоляция

В трехжильных кабелях поверх экранов каждой жилы накладывается поясная изоляция, обычно из полупроводящих или медных лент, которая объединяет экраны жил в общую систему.

6. Медный экран (заземляющий)

Выполняется в виде оплетки из медных проволок или наложения медной ленты. Сечение этого экрана нормируется (например, 25 мм² для кабелей сечением 240 мм² по ГОСТ). Его функции: защита от электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля, а также использование в качестве проводника для токов короткого замыкания и токов утечки.

7. Внутренняя защитная оболочка из ПВХ пластиката

Предохраняет медный экран от коррозии и механических повреждений, служит барьером между экраном и внешней средой.

8. Броня из стальных оцинкованных проволок (индекс «Э» в маркировке)

Слой брони обеспечивает защиту кабеля от механических воздействий (растягивающих усилий, ударов, грызунов). В кабеле АПвЭПу броня выполнена в виде оплетки из стальных оцинкованных проволок, что обеспечивает гибкость и хорошую стойкость к растяжению.

9. Наружная оболочка из полиэтилена и полиуретана (индекс «Пу»)

Внешняя защитная оболочка, обычно двухслойная: внутренний слой из полиэтилена и наружный из полиуретана. Полиэтилен обеспечивает отличную влагозащиту и стойкость к химическим агентам. Полиуретан придает оболочке исключительную механическую прочность, стойкость к истиранию, ударам, порезам и ультрафиолетовому излучению. Это делает кабель пригодным для прокладки в сложных условиях, в том числе в кабельных колодцах с острыми кромками.

Основные технические и электрические параметры

Таблица 1. Ключевые параметры кабеля АПвЭПу 10 кВ 240 мм²

Наименование параметра	Значение или характеристика
Номинальное напряжение U0/U, кВ	6/10
Максимальное длительно допустимое рабочее напряжение Um, кВ	12
Частота, Гц	50
Количество и сечение жил	1 x 240 мм² или 3 x 240 мм²
Максимальная длительно допустимая температура жилы	+90°C
Допустимая температура жилы при коротком замыкании (до 5 сек)	+250°C
Минимальная температура прокладки (без предварительного подогрева)	-15°C
Минимальный радиус изгиба при прокладке	15 x D (наружного диаметра кабеля)
Сопротивление изоляции при +20°C, не менее	1000 МОм·км
Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц после прокладки, продолжительность 5 мин.	18 кВ (для U0/U = 6/10 кВ)
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более	0.125 (для алюминиевой жилы)
Допустимый длительный ток нагрузки (для прокладки в земле, +25°C грунта, глубина 0.7 м, тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт)	~330-360 А (зависит от конкретных условий прокладки)

Таблица 2. Примерные массо-габаритные показатели (для трехжильного кабеля)

Параметр	Значение
Приблизительный наружный диаметр, мм	75-85
Приблизительная масса 1 км кабеля, кг	5500-6500

Область применения и условия эксплуатации

Кабель АПвЭПу 10 кВ 240 мм² предназначен для эксплуатации в электрических сетях на напряжение 10 кВ. Основные сферы применения:

• Распределительные сети городской и промышленной инфраструктуры (питание РП, ТП, КТП).
• Питание мощных электроприемников промышленных предприятий.
• Кабельные вставки на ВЛ 6-10 кВ.
• Прокладка в кабельных сооружениях (колодцах, туннелях, эстакадах, галереях).
• Прокладка в земле (траншеях) при наличии условий, требующих усиленной механической защиты (каменистый грунт, риск повреждения при раскопках, активность грызунов).
• Объекты с повышенными требованиями к надежности и долговечности.

Кабель рассчитан на эксплуатацию в широком диапазоне температур окружающей среды: от -50°C до +50°C. Конструкция с полиэтиленовой и полиуретановой оболочкой обеспечивает стойкость к воздействию влаги (допускается прокладка в грунтах любой влажности, включая заболоченные), а также к воздействию плесневых грибов и агрессивных химических веществ (солей, щелочей, кислот, масел). Броня из стальных проволок обеспечивает стойкость к растягивающим усилиям.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества кабеля АПвЭПу 10 кВ 240 мм²:

• Высокая надежность изоляции: СПЭ обладает высокой стойкостью к тепловому старению и частичным разрядам.
• Повышенная пропускная способность: Более высокая допустимая температура работы (+90°C против +70°C для кабелей с бумажно-масляной изоляцией) позволяет передавать большую мощность при том же сечении.
• Механическая прочность и стойкость: Комбинация брони из стальных проволок и оболочки «Пу» обеспечивает максимальную защиту от внешних воздействий.
• Удобство монтажа и эксплуатации: Отсутствие ограничений по перепаду уровней при прокладке (в отличие от маслонаполненных кабелей), меньший вес и большая гибкость по сравнению с кабелями с БМИ.
• Длительный срок службы: Составляет не менее 30-40 лет при соблюдении условий эксплуатации и монтажа.
• Пожаростойкость: Кабель не распространяет горение при одиночной прокладке.

Недостатки и ограничения:

• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями в ПВХ изоляции или с БМИ старого типа.
• Чувствительность к качеству монтажа концевых и соединительных муфт: Требует высокой культуры монтажа и специального оборудования для зачистки экранов и изоляции.
• Чувствительность к точечным механическим повреждениям изоляции при монтаже: Повреждение слоя СПЭ может привести к развитию «древесных» разрядов и последующему пробою.
• Наличие брони требует обязательного заземления с двух сторон, что усложняет монтаж.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабеля АПвЭПу требует соблюдения ряда строгих правил:

1. Радиус изгиба: Не должен превышать 15 наружных диаметров кабеля во избежание повреждения изоляции и экранов.
2. Раскатка: Запрещается сбрасывать кабель с барабана, использовать методы, приводящие к скручиванию и перекручиванию. Необходимо использовать кабельные ролики.
3. Температура монтажа: Прокладка без предварительного подогрева допустима при температуре не ниже -15°C. При более низких температурах кабель необходимо отогревать в отапливаемом помещении или с помощью специальных трансформаторов.
4. Установка муфт: Для соединения и оконцевания применяются специальные муфты для кабелей с изоляцией из СПЭ (соединительные, концевые, стопорные). Критически важно обеспечить абсолютную чистоту поверхности изоляции при монтаже, герметичность соединения и качественный электрический контакт экранов и брони. Для заделки используются методы термоусадки или холодной усадки.
5. Заземление: Медный экран и броня из стальных проволок должны быть надежно заземлены с обоих концов кабельной линии для обеспечения безопасности и нормального функционирования системы защиты.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие кабеля АПвЭПу от АПвПу?

Ключевое отличие – наличие медного экрана (индекс «Э» в маркировке). В кабеле АПвПу экран, как правило, выполнен из медных или алюминиевых лент, а в АПвЭПу – в виде оплетки из медных проволок. Оплетка обеспечивает лучшее сопротивление при коротком замыкании, большую гибкость и надежность контакта при монтаже муфт.

Можно ли прокладывать кабель АПвЭПу 10 кВ 240 мм² в воздухе (по фасадам, эстакадам)?

Да, можно. Наружная оболочка из полиэтилена и полиуретана обладает стойкостью к ультрафиолетовому излучению и атмосферным осадкам. Однако при открытой прокладке необходимо учитывать дополнительное воздействие солнечной радиации, которое может потребовать корректировки токовой нагрузки (введение понижающих коэффициентов). Также обязательна надежная фиксация кабеля.

Как правильно выбрать сечение экрана по току короткого замыкания?

Сечение медного экрана нормируется стандартами. Для кабеля 10 кВ сечением 240 мм² оно обычно составляет 25 мм² или 35 мм². Этого достаточно для протекания токов КЗ в течение стандартного времени отключения защиты (обычно до 1-3 секунд). Окончательную проверку на термическую стойкость выполняют в проекте, исходя из конкретных расчетных токов КЗ и времени их отключения на объекте.

Требуется ли для кабеля АПвЭПу дополнительная защита при прокладке в земле?

Конструкция кабеля с броней и оболочкой «Пу» является самодостаточной для прокладки в земле без дополнительных защитных труб или лотков. Однако в местах с повышенным риском механических повреждений (например, при пересечении дорог, вблизи строительных площадок) рекомендуется дополнительная защита в виде плит, кирпича или защитных труб.

Какой срок службы у данного кабеля и от чего он зависит?

Номинальный срок службы кабеля АПвЭПу составляет не менее 30 лет. Фактический срок зависит от условий эксплуатации: корректности выбора сечения (перегрузки сокращают срок жизни), качества монтажа (особенно муфт), агрессивности среды, механических воздействий и соблюдения регламента профилактических испытаний.

Какие испытания необходимо проводить после прокладки кабеля?

После монтажа кабельная линия 10 кВ должна подвергаться приемо-сдаточным испытаниям в соответствии с ПУЭ (Правила устройства электроустановок). Для кабеля АПвЭПу 10 кВ это:

• Измерение сопротивления изоляции мегаомметром на 2500 В.
• Испытание повышенным выпрямленным напряжением (постоянным током). Для кабелей 10 кВ испытательное напряжение составляет 60 кВ, продолжительность – 10 минут. Важно: В последней редакции ПУЭ (изд. 7) для кабелей с изоляцией из СПЭ допускается альтернатива – испытание переменным напряжением частотой 0,1 Гц (синусоидальной или косинусоидальной формы) 3U₀ в течение 15 минут.
• Проверка целостности и фазировки жил.
• Измерение сопротивления заземления брони и экранов.

В чем разница между кабелем с индексом «у» и «2у» в конце маркировки?

Индекс «у» означает усиленную наружную оболочку (обычно из полиуретана). Индекс «2у» указывает на наличие двойной усиленной оболочки, например, внутренней из полиэтилена и наружной из полиуретана, что обеспечивает еще более высокий уровень механической и химической защиты. В кабеле АПвЭПу уже заложена комбинация материалов оболочки, поэтому «у» часто подразумевает повышенный уровень защиты.