Кабель АПвПг 1-х жильный 20 кВ

Кабель АПвПг 1-х жильный 20 кВ: полный технический анализ и область применения

Кабель АПвПг 1х жильный на напряжение 20 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевой жилой, изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) и защитными оболочками, предназначенный для стационарной прокладки в электрических сетях среднего класса напряжения. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, долговечность и эффективность при передаче и распределении электроэнергии.

Расшифровка маркировки АПвПг

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• П – изоляция жилы из сшитого полиэтилена (Cross-linked Polyethylene, XLPE).
• в – внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ).
• П – броня из плоских стальных оцинкованных проволок (или лент).
• г – защитный покров (внешняя оболочка) из ПВХ пластиката. Буква «г» указывает на отсутствие в конструкции наружного джутового покрова, то есть кабель является голым, но с герметизирующей оболочкой.
• 1-х жильный – одножильное исполнение.
• 20 кВ – номинальное напряжение 20000 Вольт.

Конструкция кабеля АПвПг 1х20 кВ

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

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий высокой электропроводности) по ГОСТ 22483. Жила может быть выполнена в виде секторного или круглого сегмента для оптимизации диаметра кабеля, но чаще для одножильных кабелей используется круглая форма. Класс жилы – 1 или 2 (однопроволочная или многопроволочная) в зависимости от сечения.

2. Экран на жиле (полупроводящий экран)

Поверх жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его назначение – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов, которые разрушают изоляцию.

3. Основная изоляция

Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии. Этот материал является ключевым преимуществом кабеля. В результате химической или радиационной сшивки линейные молекулы полиэтилена образуют трехмерную сетку, что резко повышает термостойкость (до +90°C в длительном режиме и до +250°C при коротком замыкании), механическую прочность и стойкость к трекингу по сравнению с поливинилхлоридной или бумажно-масляной изоляцией.

4. Экран на изоляции (полупроводящий слой)

Поверх изоляции накладывается второй экструдированный полупроводящий слой. Он служит для симметризации электрического поля и является частью экранной системы.

5. Поясная изоляция

В одножильных кабелях часто применяется поясная изоляция в виде обмотки из электропроводящей бумаги или полимерной ленты поверх экрана изоляции. Она обеспечивает равномерный контакт с металлическим экраном.

6. Металлический экран/броня

Выполняется в виде медной или алюминиевой гофрированной ленты, либо оплетки из медных проволок. В кабеле марки АПвПг этот слой выполняет двойную функцию: экранирующую (замыкает электромагнитное поле жилы, обеспечивает безопасность и нулевой потенциал) и защитную (является броней). В качестве брони используются стальные оцинкованные проволоки или ленты, наложенные поверх металлического экрана или совмещенные с ним.

7. Внутренняя оболочка (под броней)

Слой ПВХ пластиката, наложенный под броню. Защищает изоляцию и экраны от коррозии и механических повреждений стальной броней, а также служит демпфирующим слоем.

8. Броня

Из стальных оцинкованных проволок или лент. Обеспечивает механическую защиту от растягивающих усилий, ударов, грызунов.

9. Наружная оболочка (защитный шланг)

Выполняется из ПВХ пластиката, стойкого к ультрафиолету, агрессивным средам и механическим воздействиям. Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические характеристики

Электрические параметры

Номинальное напряжение: 20/35 кВ (U₀/U, где U₀ = 20 кВ – напряжение между жилой и землей, U = 35 кВ – междуфазное напряжение).
Частота: 50 Гц.
Максимально допустимая температура жилы:

• в длительном режиме работы: +90°C;
• при коротком замыкании (до 4 сек): +250°C;
• при перегрузке: +130°C.

Минимальный радиус изгиба

Радиус изгиба при прокладке составляет не менее 15 наружных диаметров кабеля для одножильных кабелей в алюминиевой или свинцовой оболочке, но для кабелей с броней из проволок значение может быть увеличено и уточняется в ТУ производителя.

Условия прокладки и эксплуатации

• Температура окружающей среды при прокладке: не ниже -15°C (без предварительного подогрева).
• Рабочая температура окружающей среды: от -50°C до +50°C.
• Относительная влажность воздуха: до 98% при температуре до +35°C.
• Прокладка: в земле (траншеях), кабельных каналах, туннелях, на эстакадах. Не предназначен для прокладки в воде (неплакированная броня).

Сечения и массо-габаритные показатели (примерные данные)

Номинальное сечение жилы, мм²	Наружный диаметр, мм (примерно)	Масса 1 км кабеля, кг (примерно)	Допустимый длительный ток нагрузки (в земле), А*
50	40-45	2500-3000	190-210
70	43-48	2900-3500	235-255
95	46-52	3400-4100	285-305
120	49-55	3900-4700	330-350
150	52-58	4500-5400	375-395
185	56-62	5200-6200	425-445
240	61-68	6300-7500	495-520

*Точные значения зависят от конкретных технических условий производителя, способа прокладки (в земле, воздух), температуры грунта и других факторов. Данные приведены для прокладки в земле при температуре грунта +20°C, глубине заложения 0.7-1 м, удельном тепловом сопротивлении грунта 1.2 К·м/Вт.

Область применения кабеля АПвПг 1х20 кВ

• Для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ частоты 50 Гц.
• Прокладка в кабельных сооружениях (колодцах, туннелях, эстакадах, галереях).
• Прокладка в земле (траншеях) при условии отсутствия значительных растягивающих усилий и агрессивности грунтов к стали (броня требует дополнительной защиты при высокой коррозионной активности).
• Оснащение распределительных устройств подстанций и промышленных предприятий.
• Применение в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, а также в сетях с эффективно заземленной нейтралью.

Важное замечание: Для прокладки в земле в агрессивных средах (кислые/щелочные грунты, блуждающие токи) рекомендуется использовать кабели с плакированной стальной броней (покрытой полимером) или выбирать кабели с броней из нержавеющей стали (АПвПу и др.).

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества:

• Высокая пропускная способность: Изоляция из СПЭ допускает нагрев жилы до +90°C, что позволяет пропускать большие токи по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией того же сечения.
• Отсутствие течи пропиточного состава: В отличие от маслонаполненных или пропитанных бумажных кабелей, СПЭ-кабель можно прокладывать на вертикальных и наклонных трассах без ограничений.
• Высокая стойкость к термическим перегрузкам и КЗ.
• Меньший вес и радиус изгиба по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией и свинцовой оболочкой (АСБ).
• Простота монтажа и соединения: Использование современных технологий монтажа (термоусаживаемые муфты, концевые заделки).
• Длительный срок службы – более 30 лет при соблюдении условий эксплуатации.

Недостатки:

• Чувствительность к точечным механическим воздействиям: Броня защищает от грызунов и растяжения, но монтаж нужно вести аккуратно, чтобы не повредить изоляцию и экраны.
• Требовательность к качеству монтажа муфт: Герметичность соединений и заделок должна быть абсолютной, необходима тщательная зачистка и подготовка изоляции.
• Опасность распространения воды вдоль кабеля: При повреждении оболочки влага может мигрировать по пространству под броней. Для ответственных трасс рекомендуется использовать кабели с продольной герметизацией (АПвПуг).
• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями АВБбШв на 6-10 кВ, но сопоставима или ниже стоимости маслонаполненных кабелей на 20 кВ.

Особенности монтажа и эксплуатации одножильных кабелей на 20 кВ

При работе с одножильными кабелями среднего напряжения критически важно учитывать явление наведения напряжения на металлические элементы (броню, экран).

• Заземление экранов (брони): Экраны и броня одножильных кабелей должны быть заземлены с обеих сторон. В противном случае в них наводится значительная ЭДС, опасная для жизни обслуживающего персонала и ведущая к потерям энергии и перегреву кабеля.
• Способы прокладки: Для уменьшения потерь и нагрева от вихревых токов при прокладке в траншее несколько одножильных кабелей рекомендуется укладывать в «треугольник» или «плоскость» с соблюдением расстояний, указанных в ПУЭ. При больших токах нагрузки может потребоваться перекладка жил по фазам (транспозиция).
• Установка муфт: Для соединения и ответвления используются соединительные и стопорные муфты, для ввода в оборудование – концевые муфты (наружной или внутренней установки). Все муфты должны обеспечивать непрерывность экранной системы и ее заземление.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем кабель АПвПг отличается от АПвПу?

Основное отличие – в конструкции брони и внешней оболочки. АПвПу имеет броню из стальных оцинкованных проволок, поверх которой наложена усиленная наружная оболочка из полиэтилена (шланг). Это делает кабель более стойким к механическим повреждениям и агрессивным средам. АПвПг имеет броню из стальных лент (реже проволок) и ПВХ оболочку. Кабель АПвПу часто рекомендуется для прокладки в грунтах с повышенной коррозионной активностью.

Можно ли прокладывать кабель АПвПг 1х20 кВ в воздухе (по фасадам, эстакадам)?

Да, можно. Наружная ПВХ оболочка, как правило, обладает стойкостью к ультрафиолетовому излучению. Однако необходимо обеспечить защиту от прямых механических воздействий (например, в местах доступности) и соблюдать допустимые уровни тяжения. Для открытой прокладки также часто применяют кабели марки АПвВнг(А)-LS.

Как правильно выбрать сечение жилы кабеля АПвПг?

Выбор сечения производится по трем основным критериям, указанным в ПУЭ гл. 1.3:

1. По допустимому длительному току нагрузки (нагреву).
2. По экономической плотности тока (для сетей с большим числом часов использования максимума нагрузки).
3. По потере напряжения (для удаленных потребителей).
4. По току короткого замыкания (термическая стойкость).

Расчет должен выполнять квалифицированный инженер-проектировщик с учетом всех условий прокладки и эксплуатации.

Требуется ли дополнительная защита брони от коррозии при прокладке в земле?

Оцинкованная стальная броня обладает определенной коррозионной стойкостью. Однако в сильноагрессивных грунтах (солончаки, свалки, зоны с блуждающими токами) рекомендуется либо применять кабели с плакированной броней (АПвПу2г), либо обеспечивать дополнительную защиту (прокладка в асбоцементных или полиэтиленовых трубах с засыпкой инертным материалом).

Каков срок службы кабеля АПвПг 20 кВ?

Номинальный срок службы, заявленный производителями при соблюдении условий транспортировки, хранения, монтажа и эксплуатации, составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс может быть больше.

Чем обосновано применение алюминиевой жилы вместо медной?

Основные причины – экономическая и весогабаритная. Алюминий значительно дешевле меди, а кабель с алюминиевой жилой легче. Для стационарной прокладки, где гибкость не является критическим параметром, алюминий – оптимальный выбор. Медные кабели (например, ПвПг) применяют при необходимости уменьшения сечения (более высокая проводимость) или при особых требованиях к гибкости (например, в условиях вибрации).

Как маркируются концы кабеля при прокладке?

Концы кабеля должны быть промаркированы бирками с указанием марки, сечения, номинального напряжения, номера линии и трассы прокладки. Внутри распределительных устройств фазировка осуществляется с помощью цветных термоусаживаемых трубок или окрасской концевых заделок в соответствующие цвета (желтый, зеленый, красный для фаз A, B, C).