Кабель АПвАПу 1-х жильный 15 кВ

Кабель АПвАПу 1-х жильный 15 кВ: полный технический анализ

Кабель марки АПвАПу 1х… 15 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 15 кВ частотой 50 Гц. Расшифровка маркировки: А – алюминиевая токопроводящая жила; П – изоляция из сшитого полиэтилена; в – наличие внутренней экструдированной оболочки из поливинилхлоридного пластиката; А – алюминиевая экранная оболочка; Пу – наличие усиленной наружной оболочки из полиэтилена. Конструкция кабеля является одножильной, что предопределяет специфику его применения, связанную с компенсацией индуктивных потерь.

Конструктивные элементы кабеля АПвАПу 15 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая долговечность и надежность.

• Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или ААВ) по ГОСТ 22483. Для сечений от 50 мм² и выше жила, как правило, секторной или сегментной формы для оптимизации диаметра кабеля. Жила может быть однопроволочной (для малых сечений) или многопроволочной, соответствующей 2-му классу по гибкости.
• Экран по жиле (полупроводящей экран). Наносится методом экструзии поверх токопроводящей жилы. Выполнен из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его ключевая задача – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений на границе с изоляцией, предотвращая тем самым возникновение частичных разрядов.
• Основная изоляция. Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивания (вулканизации) молекул полиэтилена придает материалу повышенные термические характеристики: длительно допустимая температура жилы увеличивается до +90°C, а кратковременно допустимая – до +130°C (при коротком замыкании) и +250°C (при перегрузке). Толщина изоляции нормирована и зависит от номинального напряжения.
• Экран по изоляции (полупроводящей экран). Второй слой полупроводящего материала, наносимый экструзией поверх основной изоляции. Вместе с экраном по жиле формирует конденсаторный цилиндр, внутри которого заключено электрическое поле.
• Металлический экран. Выполнен в виде герметичной гофрированной алюминиевой оболочки. Является ключевым элементом безопасности: выполняет функцию заземляющего экрана, обеспечивает равный нулю потенциал на поверхности кабеля, защищает от внешних электромагнитных воздействий и, что критически важно, служит барьером для влаги и газов. Также выполняет функцию элемента, выдерживающего токи короткого замыкания.
• Внутренняя оболочка (под оболочка). Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Наносится экструзией поверх алюминиевой оболочки для ее антикоррозионной защиты и обеспечения необходимой адгезии с наружной оболочкой.
• Наружная оболочка. Выполнена из полиэтилена (в маркировке «Пу» – полиэтилен усиленный). Обладает высокой механической прочностью, стойкостью к истиранию, агрессивным почвам, ультрафиолетовому излучению (при прокладке на воздухе) и влаге. Цвет оболочки, как правило, черный.

Область применения и условия эксплуатации

Кабель АПвАПу 15 кВ предназначен для прокладки в земле (траншеях), включая территории с повышенной коррозионной активностью, в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, шахтах, а также на открытом воздухе при условии защиты от прямого солнечного излучения. Благодаря герметичной алюминиевой оболочке, кабель может использоваться на трассах с перепадом уровней и в условиях повышенной влажности. Одножильное исполнение требует особого внимания к способу прокладки для минимизации потерь.

Основные технические характеристики:

• Номинальное напряжение: 15 кВ (междуфазное для трехфазной системы).
• Частота: 50 Гц.
• Длительно допустимая температура жилы: +90°C.
• Максимальная температура жилы при коротком замыкании (до 4 сек): +250°C.
• Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -15°C.
• Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля.
• Срок службы: не менее 30 лет.

Таблица 1. Основные параметры кабеля АПвАПу 1х… 15 кВ (выборочно)

Сечение жилы, мм²	Наружный диаметр, мм (примерно)	Масса 1 км кабеля, кг (примерно)	Допустимый длительный ток нагрузки при прокладке в земле (+25°C), А*	Сопротивление жилы при +20°C, Ом/км, не более
70	38	1800	235	0.443
95	40	2050	285	0.320
120	42	2300	325	0.253
150	45	2650	370	0.206
185	48	3050	420	0.169
240	52	3650	490	0.125

• Точные значения токовых нагрузок определяются по ПУЭ гл. 1.3 с учетом конкретных условий прокладки: температуры земли, удельного теплового сопротивления грунта, глубины заложения и количества работающих кабелей в траншее.

Преимущества и недостатки кабеля АПвАПу 15 кВ

Преимущества:

• Высокая надежность и долговечность: Комбинация СПЭ-изоляции и герметичной алюминиевой оболочки обеспечивает исключительную стойкость к старению и влаге.
• Повышенная пропускная способность: Допустимая рабочая температура +90°C позволяет передавать большие мощности по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией того же сечения.
• Упрощенный монтаж и эксплуатация: Отсутствие ограничений по перепаду уровней, возможность прокладки на вертикальных участках. Не требует сложных систем маслоподпитки.
• Высокая стойкость к токам короткого замыкания.
• Хорошая стойкость к механическим повреждениям благодаря усиленной полиэтиленовой оболочке.

Недостатки и особенности:

• Потери в оболочке: В одножильных кабелях с металлическими экранами (оболочками) при протекании переменного тока по жиле в экране наводятся вихревые токи, вызывающие дополнительные потери. Это требует специальных схем прокладки (взаимного расположения фаз) для их взаимной компенсации.
• Жесткость и большая масса: По сравнению с кабелями без металлической оболочки, АПвАПу более жесткий и тяжелый, что усложняет монтаж, особенно на поворотах трассы.
• Стоимость: Как правило, выше, чем у кабелей с изоляцией из ПВХ или кабелей без герметичной оболочки, но ниже, чем у кабелей с медной жилой аналогичного назначения.

Особенности монтажа и соединения

Прокладка одножильных кабелей АПвАПу требует соблюдения правил для минимизации потерь в оболочках. Наиболее эффективные способы:

• Треугольная укладка вплотную: Кабели всех трех фаз располагаются симметрично, что обеспечивает взаимную компенсацию магнитных полей и значительное снижение потерь в оболочках.
• Плоская укладка с переворотом средней фазы: При укладке в одной плоскости кабели фаз A и C укладываются одним направлением свивки, а кабель фазы B – развернутым на 180°. Расстояние между кабелями должно быть минимальным, регламентированным ПУЭ.

Для соединения и оконцевания кабеля АПвАПу используются специальные кабельные муфты: соединительные (СтП, СтЧ) и концевые (КВТп, КВТпР). Критически важным этапом является заземление алюминиевой оболочки с обеих сторон кабеля. В концевых муфтах экран заземляется на специальный лепесток, в соединительных – обеспечивается электрическая непрерывность экрана через муфту.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие АПвАПу от АПвПу?

Основное отличие – наличие в кабеле АПвАПу герметичной алюминиевой оболочки (обозначение «А» после «Пв»). В кабеле АПвПу металлическая оболочка отсутствует, а экран выполнен в виде медной ленты или проволок. АПвАПу абсолютно герметичен и более стоек к механическим повреждениям, но имеет потери в оболочке и большую массу.

Как правильно выбрать схему прокладки для минимизации потерь?

Для линий с значительной нагрузкой (например, от 200 А) предпочтительна треугольная укладка. При плоской укладке в траншее обязателен переворот средней фазы. Точный расчет потерь и выбор схемы должны выполняться на этапе проектирования согласно методикам, приведенным в ПУЭ и ГОСТ Р 50571-5-52.

Можно ли использовать кабель АПвАПу для прокладки в воде?

Да, благодаря герметичной алюминиевой оболочке и полиэтиленовой наружной оболочке кабель АПвАПу может прокладываться в водоемах при условии защиты от прямого механического воздействия (например, в трубе или с использованием бронепокрова).

Требуется ли дополнительная защита при прокладке в земле?

Усиленная полиэтиленовая оболочка (Пу) обеспечивает высокую стойкость к агрессивным грунтам. Однако при наличии риска механических повреждений (камни, строительный мусон, зоны с активностью грызунов) рекомендуется прокладка в трубах ПНД или с использованием сигнальной ленты. В зонах с повышенным риском необходима броня (кабель АПвБбШп).

Как заземляется алюминиевая оболочка этого кабеля?

Алюминиевая оболочка должна быть заземлена с двух сторон кабельной линии. Это делается через концевые муфты, где оболочка соединяется с земляным выводом муфты с помощью медного гибкого проводника. В РУ и у потребителя этот вывод подключается к контуру заземления. Необходимо обеспечить надежный электрический контакт, для чего место соединения с алюминиевой оболочкой зачищается и заполняется токопроводящей пастой.

Каковы альтернативы кабелю АПвАПу 15 кВ?

Основные альтернативы:

• АПвПу 1х… 15 кВ: Без алюминиевой оболочки, легче и дешевле, но не герметичен, менее защищен механически.
• АПвБбШп 1х… 15 кВ: С броней из стальных лент и полиэтиленовым шлангом. Применяется при высоком риске механических повреждений.
• Кабели с бумажно-масляной изоляцией (АСБл, ААБл): Традиционное решение, но с более низкой пропускной способностью, ограничениями по перепадам и сложностью в эксплуатации.
• Кабели с медной жилой (ПвППу, ПвПАПу): Более высокая проводимость, меньший диаметр при том же токе, но существенно более высокая стоимость.