Кабель АПвАП-Тп 3-х жильный 20 кВ

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

Кабель АПвАП-Тп является силовым кабелем с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) на номинальное напряжение 20 кВ, предназначенным для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Его конструкция и материалы отвечают современным требованиям к надежности, долговечности и безопасности электрических сетей. Данный тип кабеля широко применяется для прокладки в земле (траншеях), кабельных каналах, туннелях, коллекторах, а также на открытом воздухе при условии защиты от прямого солнечного излучения.

Расшифровка маркировки АПвАП-Тп

• А – Алюминиевая токопроводящая жила.
• П – Изоляция из сшитого полиэтилена (внутренняя маркировка «в»).
• в – Защитная оболочка из поливинилхлоридного пластиката (внутренняя).
• А – Алюминиевая броня.
• П – Наружная защитная оболочка из полиэтилена (шланг).
• Тп – Кабель имеет три отдельно экранированные жилы (конструкция «3х(се)»).
• 3-х жильный 20 кВ – Количество токопроводящих жил и номинальное напряжение.

Таким образом, кабель имеет алюминиевые жилы, изолированные сшитым полиэтиленом, с индивидуальным экраном по каждой жиле, общую поясную изоляцию, алюминиевую броню и внешний полиэтиленовый шланг.

Конструкция кабеля АПвАП-Тп 20 кВ

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

• 1. Токопроводящая жила: Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или ААЕ) круглой или секторной формы. Секторная форма позволяет оптимизировать заполнение внутреннего пространства кабеля, уменьшая его общий диаметр и вес. Жила может быть однопроволочной (монолитной) для малых сечений или многопроволочной для сечений, как правило, от 120 мм².
• 2. Экранирующий слой (полупроводящая экран) по жиле: Наносится поверх токопроводящей жилы. Представляет собой экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Выравнивает распределение электрического поля вокруг жилы, предотвращая локальные перенапряжения и микроразряды на границе жила-изоляция.
• 3. Изоляция: Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Это ключевой элемент, определяющий высокое номинальное напряжение (20 кВ). СПЭ обладает высокой электрической прочностью, термостойкостью (допустимая температура жилы +90°C в длительном режиме), стойкостью к тепловому старению и трекингу.
• 4. Экранирующий слой (полупроводящий экран) по изоляции: Наносится поверх изоляции. Аналогичен экрану по жиле. Вместе с экраном по жиле создает цилиндрический конденсатор, равномерно распределяющий электрическое поле строго внутри изоляции.
• 5. Медный экран (индивидуальный): Поверх полупроводящего экрана накладывается экран в виде медных лент или проволок, спирально наложенных повивочной машиной. Этот слой служит для защиты от электромагнитных помех, является нулевой точкой для прохождения токов утечки и токов короткого замыкания. Наличие индивидуального экрана на каждой жиле (конструкция Тп) – отличительная черта кабеля.
• 6. Поясная изоляция: Три экранированные жилы скручиваются вместе, и поверх скрутки накладывается поясная изоляция, обычно из ПВХ пластиката или специальной пленки. Она фиксирует конструкцию и служит дополнительным барьером.
• 7. Заполнитель: Пространство между жилами заполняется жгутами из ПВХ или резиновой смеси для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.
• 8. Внутренняя оболочка: Экструдированный слой из ПВХ пластиката. Защищает сердечник кабеля от воздействия окружающей среды и служит подушкой под броню.
• 9. Броня: Выполняется из гофрированных алюминиевых лент (А), наложенных по спирали. Обеспечивает защиту кабеля от механических повреждений (удары, сдавливание, грызуны) и выполняет функцию экрана для электромагнитных излучений. Алюминиевая броня, в отличие от стальной, не подвержена коррозии и не требует дополнительных антикоррозийных покрытий.
• 10. Наружная оболочка (шланг): Внешний защитный слой из полиэтилена (П). Обладает высокой стойкостью к влаге, агрессивным химическим средам (кислоты, щелочи, соли), истиранию и ультрафиолетовому излучению (при условии стабилизации). Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические и электрические характеристики

Кабель изготавливается в соответствии с требованиями ГОСТ 31996-2012 (и его более поздних редакций) или ТУ производителей, не противоречащих стандарту.

Таблица 1. Номинальные параметры кабеля АПвАП-Тп 20 кВ

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	20/35 (24) кВ
Частота переменного тока	50 Гц
Количество и номинальное сечение жил	3 жилы, сечения от 50 до 800 мм² (по ГОСТ)
Допустимая длительная температура жилы	+90°C
Максимальная температура жилы при КЗ (до 5 сек)	+250°C
Минимальная температура прокладки (без предварительного подогрева)	-15°C
Минимальный радиус изгиба при прокладке	15 наружных диаметров кабеля
Сопротивление изоляции при +20°C	Не менее 1000 МОм·км
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты (после прокладки, 10 мин)	2.5U0 = 50 кВ

Таблица 2. Примеры сечений и электрических параметров (при +90°C)

Сечение жилы, мм²	Наружный диаметр кабеля, мм (примерно)	Масса 1 км кабеля, кг (примерно)	Допустимый длительный ток в земле, А*	Допустимый длительный ток в воздухе, А*
3х50	55-60	3500-4000	190-210	175-195
3х120	70-75	6000-6500	300-330	280-310
3х240	85-90	9000-9500	420-460	400-440
3х400	105-110	14000-15000	580-630	560-610

• Точные значения зависят от конкретных условий прокладки: температуры грунта/воздуха, удельного теплового сопротивления, глубины заложения, количества кабелей в траншее и их взаимного расположения. Данные приведены для ориентировочной оценки.

Область применения и особенности монтажа

Кабель АПвАП-Тп 20 кВ предназначен для эксплуатации в сетях с изолированной или эффективно заземленной нейтралью. Основные сферы применения:

• Кабельные линии 6-20 кВ в городских распределительных сетях (районные подстанции – потребители).
• Питание крупных промышленных предприятий, насосных станций, объектов инфраструктуры.
• Вводы на территории ТЭЦ, ГРЭС, крупных подстанций.
• Прокладка в местах с повышенной коррозионной активностью (засоленные грунты, болотистая местность, побережья), где стальная броня нежелательна.
• Участки с риском блуждающих токов.

Особенности монтажа и эксплуатации:

• Прокладка в земле требует подготовки траншеи с песчаной подушкой и засыпкой. Глубина заложения – не менее 0.7-1.0 м. При пересечении с дорогами – в защитных трубах (футлярах).
• Алюминиевая броня требует бережного обращения при монтаже, так как может быть повреждена при резких ударах или перегибах с нарушением минимального радиуса.
• При прокладке в воздухе необходимо учитывать механическую нагрузку от собственного веса и обледенения; требуется надежное крепление к опорным конструкциям.
• Концевые и соединительные муфты должны быть предназначены specifically для кабелей с изоляцией из СПЭ и алюминиевой броней. Особое внимание уделяется герметизации и заземлению экранов и брони.
• Обязательным является проведение высоковольтных испытаний повышенным напряжением после монтажа и перед вводом в эксплуатацию.

Преимущества и недостатки кабеля АПвАП-Тп

Преимущества:

• Высокая надежность изоляции: СПЭ обладает стабильными диэлектрическими свойствами, не подвержен термопластической деформации.
• Коррозионная стойкость: Алюминиевая броня и полиэтиленовый шланг не боятся влаги и химически агрессивных сред.
• Уменьшенный вес и диаметр: По сравнению с кабелями в свинцовой оболочке или со стальной броней, кабель легче и компактнее при аналогичных параметрах.
• Высокая пропускная способность: Допустимая температура жилы +90°C позволяет пропускать большие токи.
• Хорошие аварийные характеристики: Способность выдерживать высокие температуры при КЗ.
• Отсутствие проблем с блуждающими токами: Алюминиевая броня не магнитится и не подвержена электролитической коррозии от блуждающих токов.

Недостатки:

• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями в ПВХ изоляции на средние напряжения или кабелями АПвБбШп (со стальной броней).
• Чувствительность к точечным механическим воздействиям: Алюминиевая броня, хотя и прочная, может быть прорезана острым предметом при сильном ударе.
• Требовательность к качеству монтажа: Необходимость использования специального инструмента и муфт для СПЭ-кабелей.
• Ограниченная стойкость к открытому пламени: Стандартный полиэтилен и ПВХ горючи. Для объектов с повышенными требованиями к пожарной безопасности следует рассматривать кабели с индексом «нг(А)-FR» (негорючие, огнестойкие).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие кабеля АПвАП-Тп от АПвБбШп на 20 кВ?

Основное отличие – в материале брони и конструкции экрана. АПвБбШп имеет броню из двух стальных оцинкованных лент (Бб) и общий экран поверх скрученных жил. АПвАП-Тп имеет алюминиевую броню (А) и индивидуальные экраны по каждой жиле (Тп). Это делает АПвАП-Тп более стойким к коррозии и блуждающим токам, но, как правило, более дорогим.

Можно ли прокладывать кабель АПвАП-Тп в воде?

Прямая прокладка в воде (реки, озера) не рекомендуется без дополнительной защиты, так как длительное воздействие гидростатического давления может привести к проникновению влаги через микротрещины в оболочке. Для таких целей применяются специальные кабели с герметизированной конструкцией (например, с алюминиевой или свинцовой герметизирующей оболочкой под броней).

Как правильно заземлять броню и экраны этого кабеля?

Алюминиевая броня и медные экраны всех трех жил должны быть надежно соединены между собой и заземлены с двух сторон кабельной линии. Это необходимо для прохождения токов КЗ и обеспечения безопасности персонала. В соединительных муфтах для этого предусмотрены контактные лепестки и проводники. Заземление должно выполняться в соответствии с ПУЭ (гл. 1.7 и 2.3).

Каков срок службы кабеля АПвАП-Тп 20 кВ?

Номинальный срок службы, заявленный производителями и стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать 40-50 лет при соблюдении условий прокладки, монтажа и эксплуатационных нагрузок.

Что означает индекс «Тп» и в чем его практическая польза?

Индекс «Тп» указывает на конструкцию с тремя отдельно экранированными жилами. Практическая польза заключается в том, что при повреждении одной жилы, ремонт можно выполнить с помощью ремонтной муфты только на этой жиле, не затрагивая две другие. Также такая конструкция улучшает распределение электрического поля и снижает потери в экранах.

Требуется ли для данного кабеля подогрев перед прокладкой в холодное время года?

Да, согласно техническим условиям, минимальная температура прокладки без подогрева составляет -15°C. При температуре окружающего воздуха ниже этой отметки кабель необходимо выдержать в теплом помещении или прогреть с помощью трансформаторов или термочехлов. Прокладка непрогретого кабеля приведет к растрескиванию изоляции и оболочек.

Заключение

Кабель АПвАП-Тп 3-х жильный на напряжение 20 кВ представляет собой современное, технологичное решение для строительства и модернизации распределительных сетей среднего класса напряжения. Его конструкция, сочетающая преимущества изоляции из сшитого полиэтилена, коррозионно-стойкой алюминиевой брони и индивидуального экранирования жил, обеспечивает высокий уровень надежности и долговечности в разнообразных условиях эксплуатации. Выбор данного кабеля экономически и технически оправдан для ответственных линий, прокладываемых в сложных грунтовых условиях, в агрессивных средах и на объектах, где предъявляются повышенные требования к бесперебойности электроснабжения. Корректный монтаж с применением специализированной арматуры и соблюдение правил эксплуатации являются залогом реализации всего ресурса, заложенного в конструкцию кабеля.