Кабель АПвПг 20 кВ

Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвПг 20 кВ: конструкция, характеристики, применение

Кабель АПвПг 20 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевыми жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), в экранированном исполнении, с защитным покровом в виде пластмассовой оболочки. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Он является современной альтернативой кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией (типа АСБ) и широко применяется в электросетевом хозяйстве благодаря совокупности высоких эксплуатационных и монтажных характеристик.

Расшифровка маркировки АПвПг

• А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
• П – материал изоляции: «п» обозначает полиэтилен, но в контексте данного кабеля подразумевается сшитый полиэтилен (обозначение «Пв»).
• в – обозначение материала изоляции как «вулканизированный (сшитый) полиэтилен».
• П – материал оболочки: полиэтилен или поливинилхлоридный пластикат (в данном случае, как правило, полиэтилен для внешней оболочки).
• г – отсутствие защитных покровов («голый»). Буква «г» указывает на то, что кабель не имеет брони, а его защитная функция от механических воздействий обеспечивается усиленной пластмассовой оболочкой.
• 20 кВ – номинальное напряжение, на которое рассчитан кабель.

Полное обозначение по ГОСТ 31565-2012 (кабели на напряжение 6, 10, 20 и 35 кВ) будет аналогично. Кабель соответствует техническим условиям ТУ 16.К71-335-2004 или более новым.

Конструкция кабеля АПвПг 20 кВ

Конструкция кабеля многослойна, каждый элемент выполняет строго определенную функцию.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или АА), круглой или секторной (сегментной) формы. Секторная форма жил позволяет уменьшить общий диаметр кабеля и экономить материалы изоляции и оболочки. Жилы могут быть однопроволочными (для сечений до 240 мм² включительно) или многопроволочными (как правило, для сечений от 300 мм² и выше). Класс гибкости 1 или 2 по ГОСТ 22483.

2. Экран по жиле (полупроводящей экран)

Представляет собой слой из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты, наложенный поверх токопроводящей жилы. Его основная функция – выравнивание электрического поля и предотвращение возникновения локальных перенапряжений на границе жила/изоляция, что критически важно для кабелей среднего напряжения.

3. Изоляция

Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивания (вулканизации) молекул полиэтилена придает материалу повышенные температурные характеристики по сравнению с термопластичным полиэтиленом. Изоляция наносится экструзионным способом, обеспечивая однородный, беспористый слой точно заданной толщины, регламентированной стандартами.

4. Экран по изоляции (полупроводящей экран)

Аналогичный слой полупроводящего материала, наложенный поверх изоляции. Вместе с экраном по жиле формирует цилиндрический конденсатор, в котором изоляция является диэлектриком, а экраны – обкладками. Это обеспечивает радиальное распределение электрического поля.

5. Поясная изоляция

Наложение поверх скрученных изолированных жил (в трехжильных кабелях) дополнительного слоя из полупроводящих или изоляционных материалов для придания кабелю круглой формы и дополнительной стабилизации.

6. Медный экран (заземляющий)

Выполнен в виде медных проволок, наложенных поверх поясной изоляции по спирали, или в виде медной ленты, наложенной продольно или по спирали. Его функции:

• Защита от электромагнитных помех.
• Обеспечение симметрии электрического поля.
• Создание пути для тока короткого замыкания.
• Защита от поражения электрическим током при повреждении основной изоляции, так как экран заземляется с двух сторон кабельной линии.

7. Заполнитель и разделительный слой

Межжильное пространство и пространство под оболочкой заполняется эластичным материалом (например, жгутами из полипропилена) для придания кабелю круглой формы и механической стабильности. Может использоваться разделительный слой поверх экрана.

8. Наружная оболочка

Изготавливается из полиэтилена (ПЭ) или поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Оболочка защищает внутренние элементы кабеля от механических повреждений, влаги, агрессивных химических веществ и обеспечивает стойкость к ультрафиолетовому излучению (особенно ПЭ). Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические характеристики и параметры

Электрические характеристики

Номинальное напряжение: 20/35 кВ (U₀/U, где U₀ – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное напряжение).
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 45 кВ (в течение 10 минут после монтажа).
Испытательное постоянное напряжение: 67.5 кВ (в течение 15 минут для приемо-сдаточных испытаний).
Допустимая длительная температура нагрева жил: +90°C.
Допустимая температура нагрева жил при коротком замыкании (до 4 сек): +250°C.
Допустимая температура нагрева жил при перегрузке: +130°C.
Минимальная температура монтажа без предварительного прогрева: -15°C.

Механические и климатические характеристики

Стойкость к воздействию окружающей среды: Кабель предназначен для прокладки в земле (в траншеях), кабельных каналах, туннелях, коллекторах, на эстакадах и в помещениях. Не рекомендуется для прокладки в воде без дополнительной защиты. Оболочка из полиэтилена обеспечивает высокую стойкость к влаге и агрессивным грунтам.
Радиус изгиба при монтаже: Не менее 15 наружных диаметров кабеля для одножильных и 12 диаметров для многожильных кабелей при температуре не ниже -15°C.

Таблица 1. Примерные данные по току нагрузки для кабеля АПвПг 20 кВ (одножильного) при прокладке в земле

Условия: температура земли +25°C, глубина прокладки 0.7 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт.

Сечение жилы, мм²	Допустимый длительный ток нагрузки, А
3×50	190-210
3×70	235-260
3×95	285-310
3×120	330-360
3×150	375-410
3×185	430-470
3×240	500-545

Примечание: Точные значения зависят от конкретных условий прокладки и должны определяться по ПУЭ 7-го издания или методом теплового расчета.

Области применения

• Создание и реконструкция кабельных линий распределительных сетей 6-10-20 кВ.
• Питание мощных потребителей: трансформаторных подстанций, промышленных предприятий, крупных жилых и коммерческих комплексов.
• Вводы в распределительные устройства (РУ) подстанций.
• Прокладка в кабельных сооружениях мегаполисов, где требуются высокие надежность и пожарная безопасность.
• Устройство ответвлений от воздушных линий (ВЛ) с переходом на кабельную линию (КЛ).

Преимущества и недостатки по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией (АСБ)

Преимущества АПвПг:

• Высокая допустимая температура: Длительный режим +90°C против +70°C у АСБ, что позволяет пропускать больший ток по тому же сечению.
• Отсутствие течи пропиточного состава: Неограниченная разность уровней при прокладке, в отличие от АСБ.
• Высокая стойкость к влаге: Изоляция из СПЭ не впитывает влагу, что повышает надежность и упрощает монтаж в условиях высокой влажности.
• Меньший вес и внешний диаметр: Облегчает транспортировку, монтаж и позволяет использовать кабельные каналы меньшего сечения.
• Упрощенный монтаж и соединение: Не требует специальной разделки концов для осушения изоляции. Используются термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты.
• Большая длина строительных отрезков: Ограничена в основном возможностями транспортировки (до 800-1000 м), а не технологией производства.

Недостатки/особенности АПвПг:

• Чувствительность к частичным разрядам: Требует высокой культуры монтажа, отсутствия заусенцев и загрязнений при установке соединительных и концевых муфт.
• Чувствительность к механическим повреждениям оболочки: При повреждении влага может мигрировать вдоль экрана, поэтому контроль целостности оболочки критически важен.
• Более высокая стоимость по сравнению с АСБ на момент выбора, хотя совокупные затраты на монтаж и эксплуатацию часто ниже.
• Требовательность к качеству аксессуаров (муфт) и квалификации монтажников.

Особенности монтажа и эксплуатации

1. Транспортировка и хранение: Барабаны должны перевозиться и храниться в вертикальном положении. Запрещены сбрасывания и удары.
2. Раскладка и изгиб: Необходимо строго соблюдать минимальный радиус изгиба. Использовать ролики или направляющие для предотвращения механических напряжений и скручивания.
3. Заземление экранов: Медные экраны всех трех жил должны быть надежно соединены и заземлены с обоих концов линии. Это обязательное требование безопасности и корректной работы.
4. Установка муфт: Монтаж проходных, соединительных и концевых муфт должен производиться в строгом соответствии с инструкцией производителя муфт, в условиях чистоты, с использованием специального инструмента.
5. Испытания после монтажа: Обязательным этапом является проведение высоковольтных испытаний постоянным напряжением (67.5 кВ) для проверки целостности изоляции и качества монтажа муфт.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие АПвПг от АПвПу?

Буква «г» в маркировке АПвПг означает отсутствие защитных покровов (брони), защита – только полиэтиленовая оболочка. Буква «у» в АПвПу означает усиленную защитную оболочку, но также без брони. Фактически, для кабелей 20 кВ это часто синонимы, и оба обозначения указывают на кабель без брони. Бронированный аналог будет иметь маркировку АПвБбШв (с броней из стальных лент).

Можно ли прокладывать кабель АПвПг 20 кВ в воздухе (по фасадам, эстакадам)?

Да, можно. Кабель предназначен для прокладки в воздухе при условии отсутствия риска механических повреждений. Оболочка из полиэтилена или ПВХ стойка к ультрафиолету. Однако при риске повреждений (например, на низковысотных эстакадах) рекомендуется использовать бронированный кабель (АПвБбШв) или прокладывать его в лотках/коробах.

Как правильно выбрать сечение жилы кабеля АПвПг 20 кВ?

Выбор сечения производится по двум основным критериям:

1. По допустимому длительному току нагрузки (нагреву). Ток должен быть меньше допустимого для конкретных условий прокладки (в земле, воздухе, количестве рядом проложенных кабелей, температуре среды).
2. По потере напряжения (для протяженных линий).
3. По току короткого замыкания. Сечение должно быть таким, чтобы выдержать тепловое воздействие тока КЗ за время его отключения защитой.

Окончательный выбор осуществляется на основе расчета в соответствии с ПУЭ гл. 1.3 и гл. 1.4.

Нужно ли использовать концевые муфты (концевая разделка) при вводе кабеля в ячейку КРУ?

Да, обязательно. Концевая муфта (КНС/СТК) выполняет несколько функций: обеспечивает плавный градиент электрического поля на конце экрана, герметизирует торец кабеля, предоставляет удобный и безопасный контакт для подключения к шинам или шпилькам ячейки. Монтаж кабеля 20 кВ без концевой муфты недопустим.

Какой срок службы у кабеля АПвПг 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, эксплуатации в рамках номинальных режимов и отсутствии внешних повреждений.

Что означает цвет оболочки кабеля?

Цвет оболочки (чаще черный) не является стандартизированным признаком для кабелей среднего напряжения и зависит от производителя. Маркировка напряжения и типа кабеля наносится на оболочку в виде печати (маркировки) через равные промежутки. Это основная идентификационная информация.

Требуется ли дополнительная защита при прокладке в земле (траншее)?

Да. Несмотря на прочную оболочку, при прокладке непосредственно в земле рекомендуется:

• Засыпка траншеи мелким грунтом без камней и строительного мусора.
• Укладка кабеля на подушку из песка или просеянного грунта.
• Защита сверху механической защитой (кирпич, бетонные плиты, сигнальная лента) для исключения повреждения при последующих земляных работах.
• Использование бронированного кабеля (АПвБбШв) в местах с повышенным риском механических воздействий.

Заключение

Кабель АПвПг 20 кВ является современным, надежным и технологичным решением для строительства распределительных сетей среднего напряжения. Его преимущества, такие как высокая пропускная способность, удобство монтажа и стойкость к неблагоприятным условиям, делают его предпочтительным выбором для новых проектов. Успешная эксплуатация кабеля напрямую зависит от качества продукции, грамотного проектирования, соблюдения технологий монтажа и проведения регламентных испытаний. Понимание конструкции и особенностей данного типа кабеля позволяет инженерно-техническому персоналу принимать обоснованные решения на всех этапах жизненного цикла кабельной линии.