Кабель АПвКПг 1х50: полное техническое описание и сфера применения
Кабель АПвКПг 1х50 представляет собой одножильный силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, алюминиевой токопроводящей жилой, экранированный, с защитным покровом в виде гофрированной стальной ленты. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 10, 20 и 35 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность в протяженных кабельных линиях, в том числе в сложных условиях эксплуатации.
Расшифровка маркировки АПвКПг 1х50
- А – токопроводящая жила из алюминия.
- П – изоляция из полиэтилена.
- в – обозначение, что полиэтилен является вулканизированным (сшитым). Это ключевая особенность, определяющая температурные и механические характеристики.
- К – наличие контрольного провода или проводов для мониторинга состояния изоляции (в исполнении с индексом «К» в марке).
- П – наружный защитный покров.
- г – защитный покров выполнен в виде гофрированной стальной ленты (броня).
- 1х50 – одна токопроводящая жила сечением 50 мм².
- Защита от электромагнитных помех.
- Обеспечение симметрии электрического поля.
- Создание пути для тока короткого замыкания.
- Работа в качестве заземляющего проводника.
- Магистральных линий электропередачи 6-35 кВ.
- Ответвлений от ВЛ к подстанциям и распределительным пунктам.
- Питания мощных потребителей (насосные станции, заводские цеха).
- Участков с риском механических повреждений (пересечения дорог, зоны строительных работ).
- Трасс в грунтах с наличием блуждающих токов или активных химических веществ.
- Высокая термостойкость: Сшитый полиэтилен позволяет увеличить нагрузочную способность на 20-30% по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией.
- Отсутствие течения изоляции: В отличие от ПВХ, XLPE не течет при перегреве, что исключает пробои в нижних точках трассы.
- Высокая стойкость к токам КЗ: Может выдерживать высокие термические нагрузки.
- Механическая прочность: Броня из ГСТЛ надежно защищает от внешних воздействий.
- Относительно малый вес и радиус изгиба: По сравнению с кабелями АСБ, упрощает транспортировку и монтаж.
- Длительный срок службы: Более 30 лет при соблюдении условий эксплуатации.
- Чувствительность к дендритным образованиям («водным деревьям»): При наличии влаги в дефектах изоляции под действием электрического поля могут образовываться древовидные структуры, ведущие к постепенному снижению электрической прочности. Современные материалы (сшитый полиэтилен с добавками) минимизируют этот риск.
- Сложность монтажа одножильных кабелей: Необходимость учета наведенных токов и специальных методов заземления.
- Более высокая стоимость по сравнению с кабелями на низкое напряжение.
Конструкция кабеля АПвКПг 1х50
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее от центра к периферии.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий высокой электропроводности) по ГОСТ 22483. Для сечения 50 мм² жила, как правило, является однопроволочной (монолитной) или многопроволочной в зависимости от требований гибкости. Класс жилы – 1 или 2. Алюминиевая жила обеспечивает меньший вес и стоимость кабеля по сравнению с медным аналогом, что критически важно для магистральных линий.
2. Экран на жиле (полупроводящий экран)
Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Его назначение – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов, которые разрушают основную изоляцию.
3. Основная изоляция
Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал получают путем химической или радиационной сшивки молекул полиэтилена, что резко повышает его термостойкость. Если обычный полиэтилен начинает размягчаться при 70-80°C, то сшитый сохраняет форму и электроизоляционные свойства при длительной температуре 90°C и кратковременно (в аварийном режиме) до 130°C. Толщина изоляции нормирована стандартами в зависимости от класса напряжения (например, для 10 кВ – 4,5 мм).
4. Экран на изоляции (полупроводящий экран)
Аналогичен экрану на жиле. Наносится поверх основной изоляции. Вместе с экраном на жиле создает цилиндрический конденсатор с равномерным радиальным электрическим полем внутри изоляции.
5. Поясная изоляция
Выполняется из полупроводящих или медных лент. Обеспечивает равномерный контакт с металлическим экраном.
6. Металлический экран
Выполняется в виде медной ленты, наложенной продольно или в виде оплетки из медных проволок. В кабелях на напряжение 35 кВ часто используется комбинированный экран: медная лента + медные проволоки. Основные функции:
7. Контрольные жилы (при наличии)
В исполнении АПвКПг могут присутствовать одна или три медные контрольные жилы малого сечения (обычно 2,5 или 4 мм²), изолированные ПВХ пластикатом. Они предназначены для подключения систем мониторинга состояния кабеля (например, систем частичного разряда) или для целей телемеханики.
8. Разделительный слой
Изготавливается из ПЭТ или крепированной бумажной ленты. Защищает металлический экран от коррозии и механического повреждения гофрированной броней.
9. Броня
Выполнена в виде гофрированной стальной ленты (ГСТЛ), наложенной продольно. Гофрирование придает броне гибкость и позволяет кабелю сохранять радиус изгиба. Основная функция – защита от механических повреждений (растяжения, удары, сдавливание, грызуны).
10. Наружная оболочка
Выполняется из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката или полиэтилена низкого давления (ПНД). Цвет обычно черный. Оболочка обеспечивает защиту брони от коррозии и общую герметизацию конструкции.
Основные технические характеристики
Таблица 1. Электрические и механические параметры кабеля АПвКПг 1х50 на 10 кВ
| Наименование параметра | Значение | Примечание / Стандарт |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U, кВ | 6/10; 10/20; 20/35 | U0 – напряжение жила-земля, U – между жилами |
| Максимальная рабочая температура жилы, °C | 90 | Длительный режим |
| Допустимая температура при КЗ, °C | 250 | Длительность не более 5 сек |
| Минимальная температура монтажа, °C | -20 | Без предварительного прогрева |
| Минимальный радиус изгиба | 15 x Dнар. | Dнар. – наружный диаметр кабеля |
| Сопротивление жилы постоянному току при 20°C, Ом/км, не более | 0,641 | Для алюминия сечением 50 мм² (ГОСТ 22483) |
| Допустимый длительный ток, А | ~200-220 | Зависит от условий прокладки (в земле, воздухе) |
| Испытательное переменное напряжение, кВ | 25 (для 10 кВ) | Продолжительность 10 мин. |
Таблица 2. Габаритные и весовые параметры (примерные для 10 кВ)
| Сечение, мм² | Наружный диаметр, мм | Масса 1 км кабеля, кг |
|---|---|---|
| 50 | 40 — 45 | 1800 — 2200 |
Область применения и способы прокладки
Кабель АПвКПг 1х50 предназначен для прокладки в земле (траншеях), включая районы с высокой коррозионной активностью грунтов, в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, шахтах, а также на открытом воздухе при условии защиты от прямого солнечного излучения. Броня из гофрированной стальной ленты делает его предпочтительным выбором для:
Важно: Одножильные кабели требуют особого внимания при проектировании и монтаже из-за явления наведения токов в броне и экране. При параллельной прокладке нескольких одножильных кабелей необходимо использовать специальные схемы взаимного расположения (треугольник, сцепка) и правильного заземления экранов/брони на обоих концах для минимизации потерь и нагрева.
Преимущества и недостатки кабеля АПвКПг 1х50
Преимущества:
Недостатки:
Сравнение с аналогами
АПвКПг vs АПвПг: Отличие в наличии контрольных жил. АПвКПг используется на более ответственных линиях, где требуется мониторинг.
АПвКПг vs АСБл: Кабель АСБл имеет бумажную пропитанную изоляцию и свинцовую оболочку. Он тяжелее, имеет меньшую допустимую температуру (70-80°C), требует специальных муфт для монтажа и сложен в укладке из-за большого радиуса изгиба. АПвКПг более современный и технологичный.
АПвКПг vs ПвПг: Кабель ПвПг имеет медную жилу. Он дороже, тяжелее по весу меди, но имеет большее допустимое токовое сечение и лучшую проводимость. Выбор между алюминием и медью зависит от экономического расчета и требований к токовой нагрузке.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. Чем отличается кабель АПвКПг от АПвПу?
Основное отличие – в конструкции защитного покрова. АПвПу имеет усиленную защитную оболочку из полиэтилена (П) без брони. Он предназначен для прокладки в кабельных сооружениях, где нет риска механических повреждений. АПвКПг, с броней из гофрированной ленты, предназначен для прокладки в земле (траншеях) и местах с механическими рисками.
2. Как правильно заземлять экран и броню одножильного кабеля АПвКПг?
Для безопасной эксплуатации и минимизации потерь экран (медные проволоки/лента) и броня (гофрированная стальная лента) должны быть надежно заземлены на обоих концах кабельной линии. Это обеспечивает путь для токов короткого замыкания и снижает напряжение прикосновения на броне. В некоторых схемах (при большой длине линии) применяют поперечное заземление или установку изолирующих муфт для разделения экрана с целью снижения циркулирующих токов.
3. Можно ли прокладывать кабель АПвКПг в воде?
Конструкция кабеля АПвКПг не является герметизированной для постоянной работы под давлением воды. Для прокладки в водоемах, по дну рек или в условиях постоянного затопления грунтовыми водами следует применять специальные кабели в свинцовой оболочке (например, АПвПсП) или с алюминиевой оболочкой, которые обеспечивают радиальную герметизацию.
4. Каков срок службы кабеля АПвКПг и от чего он зависит?
Номинальный срок службы составляет не менее 30 лет. Фактический срок зависит от условий эксплуатации: соблюдения температурных режимов, отсутствия перегрузок, качества монтажа (особенно концевых и соединительных муфт), коррозионной активности среды, механических вибраций и деформаций.
5. Что означает «сшитый полиэтилен» и почему он лучше обычного?
Сшитый полиэтилен (XLPE) – это полимер, молекулы которого соединены поперечными связями в трехмерную сетку. Этот процесс («сшивка») резко повышает термостойкость материала: температура длительной эксплуатации возрастает с 70°C (для ПЭ) до 90°C, стойкость к растрескиванию и механическая прочность также увеличиваются. Это позволяет пропускать большие токи и повышает надежность кабеля.
6. Как выбрать сечение кабеля АПвКПг 1х50? Достаточно ли 50 мм²?
Выбор сечения – задача проектного расчета. Для кабеля 50 мм² на 10 кВ длительно допустимый ток составляет примерно 200-220 А при прокладке в земле. Это соответствует передаваемой мощности около 3.5-4 МВт (√3 U I). Необходимо проверить сечение по току КЗ, потере напряжения и экономической плотности тока. Для большинства магистральных линий 10 кВ сечение 50 мм² является минимальным стандартным, часто применяются сечения 70, 95, 120 мм² и более.
7. Нужны ли концевые муфты для монтажа кабеля АПвКПг?
Да, обязательны. Концевая муфта (КНС, ПСТк) выполняет несколько функций: обеспечивает электрическую изоляцию и перераспределение поля на конце кабеля, создает герметичный переход для вывода жилы, позволяет подключить кабель к шинам распределительного устройства или трансформатора, а также обеспечивает заземление экрана и брони.
Заключение
Кабель АПвКПг 1х50 представляет собой современное, надежное решение для строительства и модернизации кабельных линий среднего напряжения класса 6-35 кВ. Его конструкция, сочетающая преимущества изоляции из сшитого полиэтилена и механическую защиту гофрированной броней, делает его универсальным для прокладки в земле и кабельных сооружениях. Применение алюминиевой жилы обеспечивает экономическую эффективность при сохранении высоких электрических характеристик. Правильный выбор, монтаж с использованием квалифицированного оборудования и соблюдение правил эксплуатации гарантируют долгий и безотказный срок службы данной кабельной продукции в энергетических системах.
Комментарии