Кабель силовой АПвПу 1-жильный на напряжение 35 кВ: полный технический анализ
Кабель АПвПу 1х… 35 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевой жилой, изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), в алюминиевой экранированной оболочке, с защитным покровом из упрочненного полиэтилена. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, долговечность и эффективность в электрических сетях среднего и высокого напряжения.
Расшифровка маркировки АПвПу
- А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
- П – материал изоляции: полиэтилен.
- в – тип изоляции: вулканизированный (сшитый) полиэтилен.
- П – материал внешней оболочки (в данном контексте – экрана): алюминиевая проволока.
- у – тип защитного покрова: упрочненный полиэтилен.
- 1х… – одножильное исполнение с указанием номинального сечения жилы.
- 35 кВ – номинальное линейное напряжение.
- Защита от проникновения влаги и других внешних воздействий.
- Экранирование электромагнитного поля, создаваемого током жилы.
- Функция нулевого (заземляющего) проводника в однофазных сетях или сетях с изолированной нейтралью.
- Защита от механических повреждений.
- Обеспечение пути для токов короткого замыкания.
- Магистральные линии распределительных сетей 35 кВ.
- Вводы и выводы на подстанциях и распределительных пунктах.
- Питание мощных промышленных потребителей (насосные станции, заводы, рудники).
- Прокладка в кабельных коллекторах, туннелях, по эстакадам и в земле (траншеях).
- Участки с повышенными требованиями к коррозионной стойкости (береговые зоны, промышленные районы).
- Высокая надежность изоляции: СПЭ не подвержен водяным деревьям, обладает высокой электрической прочностью и стойкостью к тепловым перегрузкам.
- Полная герметичность: Алюминиевая оболочка абсолютно непроницаема для влаги и газов, что исключает старение изоляции из-за увлажнения.
- Коррозионная стойкость: Защитный покров из упрочненного полиэтилена надежно защищает алюминиевую оболочку.
- Меньший вес и радиус изгиба по сравнению с кабелями в свинцовой оболочке (АПвПуг).
- Высокая допустимая температура в аварийном режиме.
- Отсутствие ограничений по перепаду уровней при прокладке благодаря герметичной оболочке.
- Более высокая стоимость по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией (АСБл).
- Чувствительность алюминиевой оболочки к механическим повреждениям (задирам, надрезам) при нарушении технологии монтажа.
- Необходимость применения специальных инструментов и муфт для монтажа и разделки.
- Требовательность к качеству заземления металлического экрана.
- По допустимому длительному току нагрузки с учетом условий прокладки (в земле, воздухе, коллекторе) и поправочных коэффициентов на температуру окружающей среды, группирование и т.д. (ПУЭ гл. 1.3).
- По экономической плотности тока (ПУЭ гл. 1.3). Для кабелей 35 кВ это обязательный расчет, который часто определяет конечное сечение.
- Проверка по условиям короткого замыкания на термическую и динамическую стойкость.
- Проверка по потере напряжения (для протяженных линий).
Конструкция кабеля АПвПу 35 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия марки АЕ (алюминий электротехнический) по ГОСТ 22483. Для сечений от 50 мм² и выше, как правило, выполняется секторной или сегментной формы для компактности. Жила может быть однопроволочной (монолитной) для сечений до 240-300 мм² или многопроволочной.
2. Экран на жиле (полупроводящий экран)
Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его ключевая функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – основной причины старения изоляции.
3. Изоляция
Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал, полученный путем химической или радиационной сшивки молекул полиэтилена, обладает превосходными диэлектрическими и механическими свойствами при повышенных температурах (до 90°C в продолжительном режиме и до 250°C в режиме короткого замыкания). Толщина изоляции нормирована стандартами и для 35 кВ составляет несколько миллиметров.
4. Экран на изоляции (полупроводящий экран)
Аналогичный слой полупроводящего материала, наносимый поверх изоляции. Замыкает силовые линии электрического поля внутри кабеля, обеспечивая симметрию поля и его защиту от внешних воздействий.
5. Поясная изоляция
Лента из полупроводящего материала, которая накладывается поверх экрана на изоляции. Обеспечивает равномерный контакт с металлическим экраном.
6. Металлический экран (оболочка)
Выполняется в виде герметичной гофрированной алюминиевой оболочки. Выполняет несколько критически важных функций:
Гофрирование придает оболочке гибкость и позволяет кабелю сохранять целостность при изгибах.
7. Защитный покров (наружная оболочка)
Выполняется из упрочненного полиэтилена (PE или HDPE). Защищает алюминиевую оболочку от коррозии, химических воздействий, ультрафиолета и механических повреждений при прокладке. Обозначение «упрочненный» указывает на повышенную стойкость к истиранию и разрыву.
Основные технические характеристики
Электрические параметры
Номинальное напряжение: 35 кВ (междуфазное).
Наибольшее рабочее напряжение (Umax): 40,5 кВ.
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 65 кВ в течение 10 минут.
Допустимая длительная температура жилы: +90°C.
Допустимая температура жилы в режиме короткого замыкания (до 5 сек): +250°C.
Таблица 1. Допустимые длительные токовые нагрузки для кабеля АПвПу 35 кВ (пример для прокладки в земле)
Условия: температура земли +25°C, глубина прокладки 0.7 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт.
| Номинальное сечение, мм² | Длительно допустимый ток, А |
|---|---|
| 50 | 190 |
| 70 | 230 |
| 95 | 275 |
| 120 | 315 |
| 150 | 355 |
| 185 | 405 |
| 240 | 470 |
| 300 | 535 |
Примечание: Точные значения определяются по ПУЭ 7 изд. и зависят от конкретных условий прокладки.
Механические и геометрические параметры
Минимальный радиус изгиба при прокладке: не менее 15-20 наружных диаметров кабеля.
Диапазон рабочих температур окружающей среды: от -50°C до +50°C.
Допустимая температура прокладки без предварительного подогрева: не ниже -15°C.
Срок службы: не менее 30 лет.
Области применения
Преимущества и недостатки кабеля АПвПу 35 кВ
Преимущества:
Недостатки:
Особенности монтажа и эксплуатации
Прокладка кабеля АПвПу 35 кВ требует соблюдения строгих правил. Перед монтажом необходимо проверить целостность оболочки мегомметром на 2500 В. Радиус изгиба контролируется согласно техническим условиям завода-изготовителя. При прокладке в земле необходима подушка и защита от механических повреждений (сигнальная лента, плиты). Особое внимание уделяется заземлению алюминиевой оболочки с обоих концов кабеля для снятия наведенного потенциала и обеспечения безопасности. Для соединения и оконцевания применяются специальные муфты (соединительные и концевые), рассчитанные на работу с алюминиевой оболочкой и изоляцией из СПЭ.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие АПвПу от АПвПу2г?
Буква «2» в маркировке АПвПу2г указывает на наличие двух лент брони из стальной оцинкованной проволоки или ленты, а «г» – на герметизацию брони гидрофобным заполнителем. АПвПу2г имеет повышенную механическую защиту и может применяться для прокладки в земле (траншеях) без дополнительных защитных покрытий, где есть риск механических повреждений (раскапывание, давление камней). АПвПу такой защиты не имеет.
Как правильно выбрать сечение жилы кабеля АПвПу 35 кВ?
Выбор сечения производится по двум основным критериям:
Окончательное сечение принимается по наибольшему из полученных значений.
Как заземлять алюминиевую оболочку одножильного кабеля и почему это важно?
Оболочка одножильного кабеля подлежит заземлению с обоих концов линии. При протекании переменного тока по жиле вокруг нее возникает переменное магнитное поле, которое наводит в металлической оболочке ЭДС. Если оболочка заземлена только в одной точке, на другом конце может возникнуть опасный для жизни потенциал. Заземление с двух сторон приводит к циркуляции в оболочке уравнительных токов (токов Фуко), которые, однако, вызывают дополнительные потери и нагрев. Для их снижения на длинных линиях применяют схему поперечного соединения оболочек (cross-bonding).
Каковы особенности монтажа концевых муфт на кабель АПвПу?
Монтаж муфт (обычно изоляционного типа с термоусаживаемыми или холодноусаживаемыми компонентами) требует высокой квалификации персонала. Ключевые этапы: точная разделка кабеля с соблюдением размеров, тщательная зачистка и шлифовка изоляции, наложение полупроводящих и заземляющих элементов, монтаж изоляционной части и герметизация. Критически важно обеспечить чистоту поверхности изоляции СПЭ и отсутствие острых кромок (заусенцев) для предотвращения локальных концентраций электрического поля.
Можно ли прокладывать кабель АПвПу в воде?
Конструкция кабеля с алюминиевой герметичной оболочкой и полиэтиленовым защитным покровом принципиально позволяет прокладку в воде. Однако для длительной подводной эксплуатации требуется дополнительная защита от механических воздействий (броня), а также проверка стойкости материалов покрова к длительному водопоглощению и возможным химическим веществам в воде. Как правило, для таких целей разрабатываются специальные исполнения.
Какой документ является основным для определения параметров кабеля АПвПу?
Основополагающим документом являются Технические Условия (ТУ) завода-изготовителя, разработанные на основе государственных стандартов. Для кабелей на 35 кВ это, прежде всего, ГОСТ 18410-73 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией. Технические условия», а также серия стандартов на методы испытаний (ГОСТ 3345-76, ГОСТ 23286-78 и др.). Все ключевые параметры – конструктивные размеры, электрические и механические характеристики – должны быть указаны в паспорте и ТУ на конкретную марку кабеля.
Комментарии