Кабель АПвЭПу 20 кВ: полное техническое описание и сфера применения
Кабель АПвЭПу 20 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для стационарной прокладки и передачи электроэнергии в трехфазных сетях переменного тока частотой 50 Гц на номинальное напряжение 20 кВ. Расшифровка его маркировки по ГОСТ 31565-2012 и ТУ 16.К71-335-2004 является ключом к пониманию его конструкции: А – алюминиевая токопроводящая жила, П – изоляция из сшитого полиэтилена, в – внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката, Э – экран (общий для всех жил), П – наружная оболочка из полиэтилена, у – усиленная конструкция (броня из стальных оцинкованных проволок). Данный тип кабеля сочетает в себе преимущества современной СПЭ-изоляции и механическую защиту, что делает его пригодным для сложных условий прокладки.
Конструктивные элементы кабеля АПвЭПу 20 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая долговечность, безопасность и стабильность электрических параметров.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий, вакуумная экструзия) по ГОСТ Р 53769-2010. Жила может быть однопроволочной (секторной или круглой) для сечений до 240 мм² включительно или многопроволочной (круглой) для всех сечений. Использование алюминия обеспечивает легкость и экономичность кабеля по сравнению с медными аналогами.
2. Экран по жиле (полупроводящей слой)
Наносится поверх токопроводящей жилы методом экструзии. Представляет собой экструдированный полупроводящей сшитый полиэтилен или полупроводящую термоотверждаемую композицию. Выравнивает электрическое поле вокруг жилы, предотвращая локальные перенапряжения в изоляции.
3. Основная изоляция
Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) методом радиационно-химической или пероксидной сшивки. Толщина изоляции нормирована стандартами и для напряжения 20 кВ составляет, как правило, 5.5-6.0 мм. СПЭ-изоляция обладает высокой электрической прочностью, отличными диэлектрическими характеристиками, стойкостью к тепловому старению и допускает длительную рабочую температуру жилы до +90°C.
4. Экран по изоляции (полупроводящей слой)
Аналогичен экрану по жиле. Вместе с экраном по жиле формирует коаксиальную систему, обеспечивая равномерное радиальное электрическое поле в изоляции и отводя емкостные токи.
5. Поясная изоляция и заполнение
Поверх экранированных изолированных жил накладывается поясная изоляция из специальной полупроводящей ленты или экструдированного полупроводящего слоя. Межфазное пространство заполняется эластичным негигроскопичным материалом (например, жгутами из ПВХ-пластиката), что придает кабелю круглую форму и механическую стабильность.
6. Общий экран (экранирующая оплетка)
Выполняется в виде медных проволок, наложенных поверх поясной изоляции с заданным шагом, или в виде медной ленты. Предназначен для отвода токов утечки и обеспечения безопасности при касании оболочки в аварийном режиме. Является обязательным элементом для кабелей на напряжение 6 кВ и выше.
7. Внутренняя оболочка (разделительный слой)
Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Защищает экран от коррозии и служит амортизирующим слоем под броней.
8. Броня
Выполнена из стальных оцинкованных проволок круглого сечения, спирально наложенных поверх внутренней оболочки. Обеспечивает механическую защиту от растягивающих усилий, ударов, грызунов. Позволяет прокладывать кабель в земле (в траншеях) без дополнительных защитных труб.
9. Наружная оболочка
Изготавливается из полиэтилена (обозначение «п» в маркировке). Обладает высокой стойкостью к влаге, агрессивным химическим средам (кислоты, щелочи, соли), коррозии и истиранию. Цвет оболочки, как правило, черный.
Основные технические характеристики и условия эксплуатации
Эксплуатационные параметры кабеля АПвЭПу 20 кВ регламентированы техническими условиями и стандартами.
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U, кВ | 12/20 |
| Частота, Гц | 50 |
| Количество и форма жил | 3 жилы, секторные или круглые |
| Сечения жил, мм² | От 50 до 400 (стандартный ряд) |
| Длительно допустимая температура жилы, °C | +90 |
| Максимальная температура при КЗ (до 4 сек), °C | +250 |
| Допустимая температура нагрева жил при перегрузке, °C | +130 |
| Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева, °C | -15 |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15 наружных диаметров кабеля |
| Срок службы | Не менее 30 лет |
| Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц, кВ (в течение 10 мин.) | 40 |
| Испытательное постоянное напряжение, кВ (в течение 15 мин.) | 60 |
Области применения и способы прокладки
Кабель АПвЭПу 20 кВ предназначен для передачи и распределения электроэнергии в стационарных установках. Основные сферы применения:
- Магистральные линии в сетях 10(6)-20 кВ городского и промышленного электроснабжения.
- Питание мощных потребителей: трансформаторных подстанций, насосных станций, производственных цехов.
- Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах) и производственных помещениях.
- Прокладка в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, в том числе с наличием блуждающих токов и в условиях возможных механических повреждений.
- Участки с наличием растягивающих нагрузок (вертикальные трассы, прокладка по мостам).
- Высокая пропускная способность: Допустимая температура жилы +90°C позволяет пропускать большие токи по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией.
- Надежность и долговечность: СПЭ-изоляция не стареет под воздействием тепла от тока нагрузки, не требует подпитки маслом, негигроскопична.
- Механическая прочность: Броня из стальных проволок защищает от внешних воздействий, позволяет использовать кабель в сложных условиях.
- Стойкость к внешним средам: Полиэтиленовая оболочка устойчива к влаге, химикатам, коррозии.
- Удобство монтажа и эксплуатации: Отсутствие ограничений по перепаду уровней, меньший вес и радиус изгиба по сравнению с маслонаполненными кабелями.
- Более высокая стоимость по сравнению с кабелями АВБбШв (с ПВХ изоляцией и оболочкой) на то же напряжение.
- Чувствительность к точечным механическим повреждениям изоляции при монтаже (требуется аккуратность).
- Необходимость специального инструмента и технологий для монтажа концевых и соединительных муфт (термоусадка, холодная усадка).
- Большая жесткость по сравнению с безброневыми аналогами, что усложняет работу на трассах со множеством поворотов.
Важно: Прокладка в земле требует соблюдения мер защиты от механических повреждений (укладка в трубах на критичных участках, использование сигнальной ленты), а также правильного расчета допустимых токов нагрузки с учетом теплового сопротивления грунта.
Преимущества и недостатки кабеля АПвЭПу 20 кВ
Преимущества:
Недостатки:
Сравнение с аналогами
Выбор кабеля на среднее напряжение зависит от условий проекта. Ниже приведено сравнение с другими распространенными типами.
| Параметр | АПвЭПу 20 кВ | АПвПу 20 кВ | АВБбШв 20 кВ |
|---|---|---|---|
| Изоляция | СПЭ (Сшитый полиэтилен) | СПЭ (Сшитый полиэтилен) | ПВХ (Поливинилхлорид) |
| Броня | Стальные проволоки | Нет (только оболочка) | Стальные ленты |
| Наружная оболочка | Полиэтилен | Полиэтилен | ПВХ Шланг |
| Допустимая температура жилы, °C | +90 | +90 | +70 |
| Стойкость к влаге | Очень высокая | Очень высокая | Высокая |
| Стойкость к растяжению | Высокая (проволочная броня) | Низкая | Средняя (ленточная броня) |
| Основная сфера применения | Земля, трассы с растягивающими усилиями, агрессивные среды | Кабельные сооружения, помещения, где нет механических рисков | Прокладка в земле (траншеях) при обычных условиях, туннели |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. В чем принципиальная разница между кабелями АПвЭПу и АПвПу?
Буква «Э» в маркировке АПвЭПу указывает на наличие общего экранирующего слоя (оплетки) поверх изолированных жил. Этот экран обязателен для кабелей на напряжение 6 кВ и выше. Кабель АПвПу (без «Э») на напряжение 20 кВ не выпускается, так как не соответствует требованиям безопасности и электромагнитной совместимости. Для напряжений 1 кВ экран может отсутствовать.
2. Можно ли прокладывать кабель АПвЭПу 20 кВ в воздухе (по фасадам, эстакадам)?
Да, можно. Полиэтиленовая оболочка обеспечивает стойкость к ультрафиолетовому излучению и атмосферным осадкам. Однако необходимо учитывать механические нагрузки (ветровые, ледовые) и, при необходимости, использовать дополнительное крепление. Также важно использовать специальные климатические концевые муфты для наружной установки.
3. Какой кабель лучше для прокладки в земле: с броней из проволок (АПвЭПу) или из лент (АВБбШв)?
Кабель АПвЭПу с броней из проволок лучше противостоит растягивающим усилиям и точечным ударам. Он предпочтителен на нестабильных грунтах, при риске просадок, на склонах. Броня из стальных лент (АВБбШв) лучше защищает от сдавливающих нагрузок и механических повреждений сверху (лопата, ковш экскаватора). Выбор зависит от конкретных условий трассы.
4. Требуется ли дополнительная защита при прокладке в земле?
Согласно ПУЭ (Глава 2.3), кабель с проволочной броней может прокладываться в земле без дополнительных защитных труб. Однако на участках с повышенной внешней опасностью (переходы через дороги, места вероятных земляных работ) рекомендуется укладка в асбоцементных, полиэтиленовых или металлических трубах. Обязательна укладка сигнальной ленты на 200-250 мм выше кабеля.
5. Как монтировать концевые муфты на кабель АПвЭПу?
Для кабелей с СПЭ-изоляцией применяются специальные концевые муфты (например, типа КНТп, КВТп). Технология монтажа предполагает послойное восстановление экранов и изоляции с помощью термоусаживаемых или холодноусаживаемых компонентов. Работа требует высокой квалификации персонала, чистоты на рабочем месте и использования профессионального инструмента (газовые горелки, резаки, фаскосниматели).
6. Как определяется необходимое сечение жил кабеля АПвЭПу 20 кВ?
Сечение выбирается по двум основным критериям: по допустимому длительному току нагрузки (с учетом способа прокладки, температуры грунта/воздуха и количества работающих кабелей вплотную) и по потере напряжения (должна быть в пределах норм ПУЭ). Расчеты выполняются на этапе проектирования с использованием таблиц ПУЭ, ГОСТ 31996-2012 или специализированного программного обеспечения.
7. Каковы особенности монтажа в зимних условиях при отрицательных температурах?
При температуре ниже -15°C прокладка без предварительного подогрева запрещена, так как полиэтиленовая и ПВХ оболочки теряют эластичность и растрескиваются. Подогрев можно осуществлять в тепляках или с помощью трансформаторов прогрева. Работа с кабелем на морозе должна вестись без резких изгибов и ударов.
Заключение
Кабель АПвЭПу 20 кВ является современным, надежным и универсальным решением для строительства и реконструкции распределительных сетей среднего напряжения. Его конструкция, сочетающая преимущества сшитого полиэтилена и усиленной броневой защиты, делает его пригодным для эксплуатации в наиболее сложных условиях: в грунтах с высокой коррозионной активностью, на трассах с механическими рисками и растягивающими нагрузками. Правильный выбор сечения, соблюдение норм прокладки и монтажа, а также использование качественных кабельных аксессуаров (муфт) являются залогом долговечной и безаварийной работы линии электропередачи на протяжении всего срока службы, который превышает 30 лет.
Комментарии