Кабель АПвАП-Тп 3-х жильный 20 кВ

Кабель АПвАП-Тп 3-х жильный на напряжение 20 кВ: полный технический анализ

Кабель АПвАП-Тп 3-х жильный на напряжение 20 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для стационарной прокладки в электрических сетях на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы выбраны для обеспечения высокой надежности, долговечности и эффективности при передаче и распределении электроэнергии в современных энергосистемах.

Расшифровка маркировки АПвАП-Тп

Маркировка кабеля производится согласно ГОСТ 31565-2012 (кабели с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение от 6 до 35 кВ включительно) и несет полную информацию о его конструкции:

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• П – изоляция жилы из сшитого полиэтилена (СПЭ).
• в – внутренняя оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.
• А – экран по изоляции жилы в виде алюмополимерной ленты.
• П – внешняя оболочка из полиэтилена.
• Тп – исполнение кабеля тропическое, устойчивое к плесневым грибам.
• 3-х жильный – количество основных токопроводящих жил.
• 20 кВ – номинальное линейное напряжение, на которое рассчитан кабель.

Конструкция кабеля АПвАП-Тп 20 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марки АВЕ по ГОСТ 22483), круглой формы. Для сечений от 50 мм² и выше жилы, как правило, секторной или сегментной формы для компактности общего диаметра кабеля. Жила может быть однопроволочной (монолитной) для сечений до 240-300 мм² или многопроволочной.

2. Экран по жиле (внутренний полупроводящий экран)

Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена. Выравнивает распределение электрического поля у поверхности жилы, предотвращая локальные перенапряжения и ионизацию.

3. Изоляция жилы

Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Толщина изоляции нормирована в зависимости от класса напряжения. Для 20 кВ (категория 2 по ГОСТ, что соответствует U₀/U = 12/20 кВ) типичная толщина составляет 5,5-6,5 мм. СПЭ обладает высокими диэлектрическими свойствами, термостойкостью (допустимая длительная температура жилы +90°C), стойкостью к тепловым деформациям.

4. Экран по изоляции (внешний полупроводящий экран)

Наносится экструзией поверх изоляции. Аналогично внутреннему экрану, служит для создания равномерного электрического поля.

5. Экранирующая лента (металлический экран)

Поверх внешнего полупроводящего экрана наложена алюмополимерная лента (АПЛ), которая и обозначена в маркировке как «А». Эта лента, состоящая из алюминиевой фольги и полимерной пленки, выполняет роль металлического экрана. Основные функции: замыкание емкостных токов, защита от внешних электромагнитных влияний, а также использование в качестве элемента системы заземления и для защиты от коротких замыканий.

6. Поясная изоляция

В трехжильных кабелях поверх скрученных экранированных жил может накладываться поясная изоляция в виде обмотки из ПЭТ-ленты или аналогичного материала для фиксации конструкции.

7. Внутренняя оболочка (под оболочка)

Изготавливается из ПВХ пластиката (обозначение «в»). Заполняет пространство между жилами, придает кабелю круглую форму и обеспечивает дополнительную механическую защиту экранов.

8. Броня

В кабеле марки АПвАП-Тп броня отсутствует. Наличие буквы «Б» в маркировке (например, АПвБбШв) указывало бы на бронирование стальными лентами. Данный кабель предназначен для прокладки в кабельных сооружениях (лотках, тоннелях, эстакадах), где нет риска механических повреждений.

9. Наружная оболочка

Выполнена из полиэтилена (обозначение «П»). Оболочка черного цвета, обладает высокой стойкостью к атмосферным воздействиям, ультрафиолетовому излучению и агрессивным средам. Индекс «Тп» указывает на тропическое исполнение, означающее стойкость к плесневым грибам.

Основные технические и электрические характеристики

Таблица 1. Условия эксплуатации и основные параметры

Параметр	Значение или характеристика
Номинальное напряжение, U0/U (кВ)	12/20
Максимальное рабочее напряжение, Umax (кВ)	24
Частота (Гц)	50
Диапазон рабочих температур жилы	от -50°C до +90°C (длительно)
Максимальная температура при КЗ (не более 5 с)	+250°C
Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева	-15°C
Допустимый радиус изгиба при прокладке	Не менее 15 наружных диаметров кабеля
Срок службы	Не менее 30 лет

Таблица 2. Допустимый длительный ток нагрузки (пример для основных сечений)*

Сечение жилы, мм²	Допустимый ток, А (при прокладке в воздухе)	Допустимый ток, А (при прокладке в земле)
3х50	175	190
3х95	260	285
3х120	305	330
3х150	350	380
3х185	400	435
3х240	470	510

*Значения приведены ориентировочно. Точные значения определяются по ПУЭ 7-го издания, ГОСТ Р 52796-2007 и зависят от конкретных условий прокладки (температура земли/воздуха, глубина заложения, удельное тепловое сопротивление грунта, количество рабочих кабелей в траншее и т.д.).

Таблица 3. Электрические характеристики изоляции

Параметр	Требование
Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц, 5 мин., после прокладки	2.5U0 = 30 кВ
Испытательное постоянное напряжение после монтажа (альтернатива)	4U0 = 48 кВ (15 мин.)
Сопротивление изоляции при +20°C	Не менее 1000 МОм·км
Емкость жилы относительно экрана	Зависит от сечения, примерно 0.3-0.5 мкФ/км

Область применения кабеля АПвАП-Тп 20 кВ

• Распределительные сети класса напряжения 10(20) кВ.
• Питание мощных потребителей (трансформаторные подстанции, крупные промышленные предприятия, насосные станции).
• Прокладка в кабельных каналах, туннелях, эстакадах, галереях, по стенам зданий.
• Прокладка в помещениях и коллекторах, в условиях повышенной влажности.
• Использование в регионах с тропическим климатом благодаря исполнению «Тп».

Важно: Кабель не предназначен для прокладки непосредственно в земле (траншее) без дополнительной защиты, так как не имеет брони. Для прокладки в земле следует выбирать бронированные модификации, например, АПвБбШв.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества перед кабелями с бумажно-масляной изоляцией (АСБл, ЦАСБл):

• Более высокая допустимая температура жилы (+90°C против +70-80°C).
• Меньший вес и внешний диаметр.
• Отсутствие риска течи пропиточного состава.
• Более простая и чистая процедура монтажа и оконцевания.
• Возможность прокладки на вертикальных участках без ограничений по перепаду высот.
• Меньшие диэлектрические потери.

Преимущества перед кабелями в ПВХ изоляцией:

• Более высокая термостойкость и стойкость к токам короткого замыкания.
• Лучшие диэлектрические характеристики на среднее напряжение.

Недостатки:

• Чувствительность к механическим повреждениям при монтаже (требуется аккуратность).
• Относительно высокая стоимость по сравнению с бумажно-масляными кабелями на низкие напряжения, но сравнимая или ниже на напряжения 20 кВ и выше.
• Необходимость использования специального инструмента и технологий для разделки и монтажа муфт.

Особенности монтажа и эксплуатации

• Перед монтажом необходимо проверить целостность оболочки и изоляции, а также сопротивление изоляции мегомметром на 2500 В.
• При прокладке необходимо строго соблюдать минимально допустимый радиус изгиба.
• Экраны всех трех жил подлежат обязательному заземлению с двух концов кабельной линии для нормальной работы защит и безопасности. В схемах с односторонним заземлением экранов должны быть установлены ограничители перенапряжений.
• Для соединения и ответвления используются специальные соединительные и стопорные муфты для кабелей с СПЭ-изоляцией на соответствующее напряжение.
• При вводе в электрооборудование применяются концевые муфты (заделки) или гермовводы.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1: Чем кабель АПвАП-Тп принципиально отличается от кабеля АПвПу?

Основное отличие — в материале внешней оболочки. У АПвАП-Тп оболочка из полиэтилена (второй символ «П»), а у АПвПу — из полиуретана («у»). Полиуретан обладает повышенной стойкостью к истиранию и механическим воздействиям, но полиэтилен более устойчив к УФ-излучению и агрессивным химическим средам. Исполнение «Тп» также подразумевает тропическое исполнение, которое может отсутствовать у базовой марки АПвПу.

Вопрос 2: Можно ли прокладывать кабель АПвАП-Тп в земле?

Прокладка непосредственно в траншее без дополнительной механической защиты (например, в асбоцементных или ПНД трубах, в лотках) не рекомендуется и часто запрещена проектами, так как кабель не имеет брони. Для прямой прокладки в земле следует выбирать бронированные марки, например, АПвБбШв или АПвБШв.

Вопрос 3: Как правильно заземлять экраны этого кабеля?

Экраны (алюмополимерные ленты) всех трех жил должны быть соединены между собой и заземлены на обоих концах линии. Это обеспечивает протекание capacitive charging current и безопасность для персонала. В линиях большой длины (обычно более 1-2 км) для снижения токов в оболочке/экране может применяться перекрестное соединение экранов с их разземлением в промежуточных точках, однако такая схема требует сложных расчетов и установки защитных устройств.

Вопрос 4: Каковы главные преимущества изоляции из сшитого полиэтилена (СПЭ) для напряжения 20 кВ?

• Высокая диэлектрическая прочность.
• Повышенная (по сравнению с ПВХ и бумагой) термостойкость: длительно +90°C, кратковременно +130°C, при КЗ +250°C.
• Отличные механические свойства и стойкость к ударам.
• Влагостойкость, отсутствие гигроскопичности.
• Стойкость к тепловому старению, увеличенный срок службы.

Вопрос 5: Что означает индекс «Тп» и насколько он важен для умеренного климата?

Индекс «Тп» означает, что материалы кабеля (в первую очередь оболочка) стойки к воздействию плесневых грибов. Это критично для прокладки в условиях тропического и субтропического климата с высокой влажностью и температурой. Для умеренного климата использование кабеля с индексом «Тп» не является обязательным, но указывает на повышенную стойкость оболочки к биоповреждениям, что может быть актуально для прокладки в сырых подвалах, коллекторах, канализационных тоннелях.

Вопрос 6: Какой аналог существует у данного кабеля по зарубежным стандартам?

Ближайшим функциональным аналогом по стандарту IEC (МЭК) является кабель с маркировкой N2XSY. Расшифровка: N (норма по IEC), 2X (изоляция из XLPE), S (медный экран в виде оплетки), Y (оболочка из ПВХ). Однако алюминиевый экран в виде ленты также широко распространен. Полное соответствие необходимо проверять по конструктивным и электрическим параметрам, указанным в технических условиях.

Заключение

Кабель АПвАП-Тп 3-х жильный на 20 кВ представляет собой современное, технологичное решение для строительства и модернизации распределительных сетей среднего напряжения. Его конструкция, основанная на изоляции из сшитого полиэтилена и алюмополимерном экране, обеспечивает высокую надежность, удобство монтажа и длительный срок службы в различных условиях, включая среды с повышенной влажностью. Правильный выбор сечения, соблюдение норм прокладки, монтажа и заземления являются обязательными условиями для безопасной и безаварийной эксплуатации данной кабельной линии на протяжении всего ее жизненного цикла.