Кабель силовой АПвПу 1-жильный 35 кВ: полный технический обзор
Кабель АПвПу 1х… 35 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Конструкция кабеля оптимизирована для работы в условиях повышенной влажности, в грунтах любой коррозионной активности (включая блуждающие токи), при наличии механических нагрузок (растягивающих усилий), а также в сейсмически активных районах. Расшифровка маркировки: А – алюминиевая токопроводящая жила, Пв – изоляция из сшитого полиэтилена, Пу – усиленная защитная оболочка из полиэтилена.
Конструктивные элементы кабеля АПвПу 35 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая долговечность и надежность.
- Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия (марки АА или ААЕ по ГОСТ 22483), круглой формы. Для сечений от 50 мм² и выше, как правило, используется секторная или сегментная форма для уменьшения общего диаметра кабеля. Жила может быть однопроволочной (монолитной) для сечений до 240-300 мм² или многопроволочной.
- Экран по жиле (внутренний полупроводящий экран). Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений на границе с изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов.
- Изоляция. Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии. Номинальная толщина изоляции для напряжения 35 кВ стандартизирована (обычно 10,5 мм или 9,3 мм в зависимости от стандарта). СПЭ обладает высокой электрической прочностью, термостойкостью (допустимая температура жилы +90°C в длительном режиме) и стойкостью к тепловому старению.
- Экран по изоляции (внешний полупроводящий экран). Наносится поверх изоляции аналогично внутреннему экрану. Формирует цилиндрический проводящий слой, необходимый для создания равномерного радиального электрического поля.
- Медная экранная жила. Поверх внешнего полупроводящего экрана накладываются медные проволоки (или гофрированная лента) малого сечения. Их назначение – проведение токов утечки и токов короткого замыкания, а также обеспечение механической защиты изоляции. В кабелях на 35 кВ экран, как правило, имеет сечение 25 мм² или 35 мм².
- Разделительный слой. Представляет собой обмотку из полиэтилентерефталатной (ПЭТ) или аналогичной ленты, которая предотвращает прилипание оболочки к экранным проволокам и обеспечивает возможность продольной герметизации.
- Герметизирующая оболочка (только для кабелей с индексом «г» или «2г»). В кабелях марки АПвПу2г (с алюмополимерной лентой) под внешней оболочкой присутствует слой алюмополимерной ленты, обеспечивающий продольную герметизацию от влаги.
- Защитная оболочка (усиленная). Выполняется из полиэтилена (ПЭ) высокой плотности (HDPE) черного цвета. Индекс «у» означает «усиленная», что подразумевает повышенную толщину и механическую прочность (сопротивление раздиру, стойкость к сдавливанию, ударам, истиранию). Полиэтилен химически инертен, не подвержен коррозии, стоек к воздействию агрессивных почв и блуждающих токов.
- В грунтах с высокой и средней коррозионной активностью, включая насыпные и болотистые грунты.
- В районах с наличием блуждающих токов (вблизи рельсового электротранспорта).
- В сейсмически активных районах (сейсмичность до 9 баллов).
- При риске механических повреждений (растягивающие нагрузки, вибрация).
- В условиях повышенной влажности и при возможности длительного подтопления.
- АПвП 1х35 кВ: Отличается от АПвПу обычной (неусиленной) полиэтиленовой оболочкой. Применяется в менее жестких условиях, где нет риска значительных механических воздействий.
- АПвВ 1х35 кВ: Имеет внешнюю оболочку из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката. ПВХ менее стоек к блуждающим токам и некоторым химическим агентам, но обладает лучшими противопожарными характеристиками (меньшая горючесть, низкое дымовыделение при наличии индекса «нг(А)-LS»). Применяется внутри помещений, туннелей, где важен низкий уровень дыма и галогенов.
- АПвПу2г 1х35 кВ: Модификация с алюмополимерной лентой под оболочкой, обеспечивающей продольную герметизацию. Критически важна для прокладки в грунтах с высоким уровнем грунтовых вод, в заболоченной местности, на переходах через водные преграды.
- АСБл 1х35 кВ: Кабель с бумажной пропитанной изоляцией и свинцовой оболочкой. Устаревшая технология, требующая сложного монтажа (концевая разделка с герметизацией), имеет ограничения по перепаду высот и подвержена коррозии. Применяется реже, в основном при модернизации старых сетей.
- Минимальный радиус изгиба: При монтаже составляет 20 наружных диаметров кабеля. После укладки – 15 диаметров.
- Температура монтажа: Без предварительного подогрева производится при температуре не ниже -20°C. При более низких температурах кабель необходимо отогревать в течение 24-72 часов в отапливаемом помещении или с помощью специальных нагревателей.
- Соединение и оконцевание: Требуют применения специализированных кабельных муфт – соединительных и концевых. Для кабелей с изоляцией из СПЭ используются термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты. Критически важным является качество заземления экранной системы на обоих концах линии.
- Прокладка в земле: Рекомендуемая глубина – 0.7-1.0 м. Кабель укладывается на подготовленную подушку из песка или просеянного грунта, сверху засыпается тем же материалом и укрывается сигнальной лентой. При пересечении с коммуникациями или дорогами кабель должен быть защищен футлярами (трубами) из ПНД, асбоцемента или стали.
- Длительно допустимая температура жилы: +90°C.
- Допустимая температура при перегрузке: +130°C (не более 100 часов в год, не более 8 часов подряд).
- Температура при коротком замыкании: +250°C (максимальная продолжительность до 4 секунд).
- Минимальная температура прокладки без подогрева: -20°C.
Основные технические и электрические характеристики
Кабель АПвПу 35 кВ изготавливается в соответствии с требованиями ГОСТ 18410-73 (на кабели с пластмассовой изоляцией) или более современных ТУ (например, ТУ 16.К71-304-2001). Ключевые параметры приведены в таблицах ниже.
Таблица 1. Номинальные сечения токопроводящей жилы и масса кабеля
| Номинальное сечение жилы, мм² | Примерный наружный диаметр, мм | Примерная масса 1 км кабеля, кг |
|---|---|---|
| 50 | 55-60 | 1800-2100 |
| 70 | 58-63 | 2100-2400 |
| 95 | 62-67 | 2500-2900 |
| 120 | 65-70 | 2900-3300 |
| 150 | 68-73 | 3300-3800 |
| 185 | 72-77 | 3800-4400 |
| 240 | 77-82 | 4600-5300 |
| 300 | 82-88 | 5500-6300 |
| 400 | 90-96 | 7000-8000 |
| 500 | 96-103 | 8500-9700 |
Таблица 2. Допустимые токовые нагрузки (Iдоп) для прокладки в земле (траншее)
Условия: глубина прокладки 0.7-1.0 м, температура грунта +15°C, удельное тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт, температура жилы +90°C.
| Сечение жилы, мм² | Одножильный кабель, А | Примечание |
|---|---|---|
| 50 | 200-220 | Точные значения зависят от конкретных условий прокладки (числа кабелей в траншее, расстояния между ними, свойств грунта) и должны определяться по актуальным ПУЭ или методом теплового расчета. |
| 70 | 245-270 | |
| 95 | 295-320 | |
| 120 | 340-370 | |
| 150 | 385-420 | |
| 185 | 435-475 | |
| 240 | 510-555 | |
| 300 | 585-635 | |
| 400 | 690-750 | |
| 500 | 790-860 |
Таблица 3. Электрические характеристики
| Параметр | Значение | Комментарий |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U, кВ | 20.5 / 35 | U0 – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное напряжение. |
| Максимальное рабочее напряжение Umax, кВ | 40.5 | Действующее значение напряжения, при котором кабель может работать длительно. |
| Испытательное напряжение переменным током, кВ/частотой 50 Гц, продолжительность | 65 / 10 мин. | Для готового кабеля после изготовления. |
| Испытательное напряжение постоянным током | 78 кВ / 15 мин. | При приемо-сдаточных испытаниях на объекте. |
| Емкость, мкФ/км | ~0.18 – 0.25 | Зависит от сечения и толщины изоляции. |
| Индуктивное сопротивление, Ом/км | ~0.12 – 0.15 | Для однофазной цепи. |
| Сопротивление изоляции, МОм·км | Не менее 1000 | При температуре +20°C. |
Область применения и условия эксплуатации
Кабель АПвПу 35 кВ предназначен для прокладки в земле (траншеях), кабельных каналах, туннелях, коллекторах, шахтах, а также в помещениях, включая взрывоопасные зоны (при наличии соответствующего исполнения). Благодаря усиленной полиэтиленовой оболочке он рекомендован для использования в следующих сложных условиях:
Важное замечание по прокладке: Для однофожильных кабелей на напряжение 6 кВ и выше, при прокладке в стальных трубах или в ферромагнитных лотках, необходимо учитывать возникновение значительных потерь в оболочке из-за вихревых токов. Рекомендуется использование немагнитных материалов (пластик, алюминий) или специальных методов прокладки (треугольником, с перекладкой).
Сравнение с аналогами и выбор модификации
В линейке кабелей 35 кВ существуют другие марки, выбор которых зависит от условий проекта:
Монтаж и соединение
Монтаж кабеля АПвПу требует соблюдения строгих правил:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие АПвПу от АПвП?
Буква «у» в маркировке АПвПу означает «усиленная» защитная оболочка из полиэтилена. Она имеет увеличенную толщину (на 20-30% по сравнению со стандартной) и, как следствие, более высокие механические характеристики: сопротивление раздиру, продавливанию, истиранию. АПвПу следует выбирать для прокладки в сложных грунтах (каменистых, с строительным мусором), в зонах с риском механических повреждений.
Как правильно выбрать сечение экранной жилы?
Сечение медных проволок экрана нормировано и обычно составляет 25 мм² или 35 мм² для кабелей на 35 кВ. Выбор конкретного значения зависит от ожидаемого тока короткого замыкания и его длительности, что определяется проектом. Экраны всех трех фаз в трехжильной системе или экраны параллельных однофожильных кабелей должны быть надежно заземлены с обоих концов для обеспечения селективной работы релейной защиты.
Можно ли прокладывать несколько однофожильных кабелей АПвПу в одной траншее?
Да, можно. Однако при параллельной прокладке в земле необходимо соблюдать расстояния между кабелями (не менее 100 мм по горизонтали для кабелей на 35 кВ) для обеспечения эффективного теплоотвода. При прокладке в пучке (в воздухе, туннеле) необходимо применять поправочные коэффициенты на токовую нагрузку, учитывающие взаимный нагрев. Для однофожильных кабелей также важно учитывать взаимное влияние электромагнитных полей.
Что означает индекс «2г» в маркировке АПвПу2г и когда он необходим?
Индекс «2г» означает: «2» – наличие брони из двух стальных оцинкованных лент, «г» – герметизация (водозащитная оболочка). В случае с АПвПу2г под полиэтиленовой оболочкой находится слой алюмополимерной ленты, который обеспечивает продольную герметизацию. Эта модификация обязательна для прокладки в грунтах с высоким уровнем грунтовых вод, в болотистой местности, на переходах через водоемы, а также в условиях, где есть риск длительного подтопления кабельной трассы. Она предотвращает миграцию влаги вдоль кабеля в случае повреждения внешней оболочки.
Каковы допустимые температуры эксплуатации и перегрузки кабеля АПвПу?
Как осуществляется контроль состояния изоляции СПЭ после монтажа и в эксплуатации?
Основным диагностическим методом является измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) и его зависимости от напряжения. Также проводится измерение частичных разрядов. Эти испытания выполняются выпрямленным напряжением постоянного тока или очень низкой частоты (VLF). Регулярный мониторинг этих параметров позволяет выявить старение изоляции, наличие водных триингов и спрогнозировать остаточный ресурс кабельной линии.
Комментарии