Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвАП-1Т 3-х жильный на напряжение 20 кВ: полный технический анализ

Кабель марки АПвАП-1Т является силовым кабелем с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Он предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Расшифровка маркировки по ГОСТ 31565-2012 и ТУ 16.К71-304-2001: А – алюминиевая токопроводящая жила, П – изоляция из сшитого полиэтилена, в – внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката, А – алюминиевая броня, П – наружная оболочка из полиэтилена, 1Т – категория применения в части стойкости к растягивающим усилиям (для прокладки в земле с учетом растягивающих нагрузок). Конструкция трехжильная, что является стандартным решением для сетей среднего напряжения.

Конструктивные особенности и материалы

Конструкция кабеля АПвАП-1Т представляет собой сложную многослойную систему, каждый элемент которой выполняет критически важную функцию.

• Токопроводящая жила: Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или АЕ по ГОСТ 22483), круглой или секторной (сегментной) формы. Секторная форма жил применяется для уменьшения общего диаметра кабеля и экономии материалов. Жила может быть однопроволочной (монолитной) для сечений до 240 мм² и многопроволочной для всех сечений.
• Экран по жиле (полупроводящей экран): Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его ключевая задача – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений на границе жила-изоляция, что предотвращает возникновение частичных разрядов – основной причины старения изоляции.
• Изоляция: Основной изолирующий слой выполнен из сшитого полиэтилена (СПЭ). Процесс сшивки (образования поперечных молекулярных связей) придает материалу выдающиеся свойства: высокую термостойкость (допустимая температура длительной работы +90°C), устойчивость к тепловым ударам, отличные диэлектрические и механические характеристики. Толщина изоляции нормирована в зависимости от номинального напряжения.
• Экран по изоляции (полупроводящей экран): Наружный слой полупроводящего СПЭ, накладываемый поверх изоляции. Замыкает силовые линии электрического поля внутри кабеля, обеспечивая симметричность поля и предохраняя от воздействия на внешнюю среду.
• Поясная изоляция: В трехжильных кабелях поверх скрученных изолированных жил с их экранами накладывается общий поясной слой, обычно из медных или алюминиевых лент, или из проводящих полимерных материалов. Он служит для выравнивания потенциала в межжильном пространстве.
• Медные дренажные жилы: Рядом с поясной изоляцией располагаются неизолированные медные жилы малого сечения. Их функция – обеспечение непрерывности экранной цепи и возможность заземления экранов с двух сторон для протекания токов утечки и токов короткого замыкания.
• Внутренняя оболочка: Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Защищает экраны от коррозии и механических повреждений, а также служит демпфирующим слоем под броней.
• Броня: Выполнена из гофрированных алюминиевых лент (буква «А» в маркировке), наложенных поверх внутренней оболочки. Алюминиевая броня обеспечивает защиту от механических воздействий (давление грунта, случайные удары), а также выполняет функцию экрана от электромагнитных помех. Важное преимущество – отсутствие потерь на вихревые токи по сравнению со стальной броней, что повышает энергоэффективность линии.
• Наружная оболочка: Выполнена из полиэтилена (ПЭ). Обладает высокой стойкостью к влаге, агрессивным химическим средам (кислоты, щелочи, соли), органическим растворителям и коррозии. Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические характеристики и условия эксплуатации

Кабель АПвАП-1Т рассчитан на длительную и надежную работу в широком диапазоне условий.

• Номинальное напряжение: 20 кВ (U₀/U = 12/20 кВ, где U₀ – напряжение между жилой и землей).
• Диапазон рабочих температур жилы: от -50°C до +90°C (длительно), максимально допустимая температура при КЗ: +250°C (продолжительность не более 5 сек).
• Допустимая температура нагрева жил при перегрузке: +130°C.
• Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля (для многожильных секторных жил).
• Стойкость к короткому замыканию: Рассчитан на термическое воздействие токов КЗ, величина которых зависит от сечения жилы и длительности КЗ.
• Климатическое исполнение: УХЛ, категории размещения 1-5 по ГОСТ 15150 (для районов с умеренным и холодным климатом, для прокладки в земле, каналах, тоннелях, на открытом воздухе).
• Срок службы: Не менее 30 лет.

Области применения и способы прокладки

Кабель АПвАП-1Т применяется для создания и модернизации распределительных сетей среднего напряжения 6-20 кВ. Основные сферы применения:

• Питание городских и промышленных распределительных подстанций.
• Создание магистральных линий в кабельных коллекторах и тоннелях.
• Прокладка в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, в том числе с наличием блуждающих токов.
• Вводы на территории промышленных предприятий, нефтехимических комплексов, портов.
• Прокладка по эстакадам, галереям и по стенам зданий.

Наличие алюминиевой брони и полиэтиленовой оболочки делает кабель особенно подходящим для прокладки в грунтах с повышенной влажностью и химической агрессивностью, где стальная броня подвержена ускоренной коррозии.

Сравнительная таблица характеристик кабелей на 20 кВ

Параметр	АПвАП-1Т (СПЭ, Al/Ал.броня)	ААБл (бумажная, Al/Сталь.броня)	ПвП-1Т (СПЭ, Cu/Без брони)
Материал жилы	Алюминий	Алюминий	Медь
Тип изоляции	Сшитый полиэтилен (СПЭ)	Бумажная, пропитанная	Сшитый полиэтилен (СПЭ)
Броня	Гофрированная алюминиевая лента	Стальные ленты	Отсутствует
Допустимая t° жилы	+90°C	+70°C	+90°C
Стойкость к влаге	Высокая (герметична)	Низкая (требует герметизации)	Высокая (герметична)
Монтаж при низких t°	До -15°C (без подогрева)	Ограничен (риск повреждения бумаги)	До -15°C (без подогрева)
Радиус изгиба	15D	25D и более	10-15D
Вес и гибкость	Средние	Высокий вес, низкая гибкость	Меньший вес, высокая гибкость
Основное применение	Земля, агрессивные среды, коллекторы	Земля (сухие грунты), туннели	Туннели, помещения, эстакады

Таблица выбора сечения по длительно допустимому току (пример для прокладки в земле)

Сечение жилы, мм²	Длительно допустимый ток, А (в земле)*	Длительно допустимый ток, А (в воздухе)*	Сопротивление жилы при +90°C, Ом/км
3×50	200	185	0.768
3×70	240	225	0.549
3×95	290	270	0.405
3×120	335	310	0.321
3×150	385	355	0.256
3×185	440	405	0.208
3×240	510	470	0.161

• Значения приведены ориентировочно. Точный расчет должен учитывать удельное тепловое сопротивление грунта, температуру окружающей среды, глубину прокладки и количество работающих кабелей в траншее.

Монтаж и соединение

Прокладка кабеля АПвАП-1Т требует соблюдения нормативов ПУЭ 7-го издания и инструкций завода-изготовителя. При прокладке в земле необходима песчаная подушка толщиной не менее 100 мм, защита от механических повреждений (кирпич, сигнальная лента) и глубина заложения не менее 0.7-1.0 м. При пересечении с коммуникациями и дорогами кабель должен быть уложен в трубы или блоки. Особое внимание уделяется заземлению брони и экранов. Броня и экраны должны быть заземлены с обоих концов кабельной линии для обеспечения безопасности и нормального функционирования системы релейной защиты. Соединение и ответвление жил производятся с помощью специальных соединительных и концевых муфт (свинцовых, эпоксидных или полимерных), предназначенных для кабелей с СПЭ-изоляцией на соответствующее напряжение.

Контроль качества и приемо-сдаточные испытания

Каждая барабана с кабелем должна сопровождаться сертификатом качества и паспортом. В соответствии с ГОСТ 3345-76 и ТУ проводятся приемо-сдаточные испытания, включающие:

• Измерение сопротивления изоляции (мегаомметром на 2500 В).
• Испытание повышенным напряжением выпрямленного тока (например, 60 кВ в течение 10 мин).
• Проверка целостности и фазировки жил.
• Контроль состояния защитных оболочек и брони.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие АПвАП-1Т от кабеля ААБл?

Основные отличия: изоляция (СПЭ vs. бумажная пропитанная), что дает более высокую рабочую температуру, стойкость к влаге и меньший радиус изгиба; тип брони (алюминий vs. сталь), что обеспечивает лучшую коррозионную стойкость и отсутствие потерь; а также полная герметичность конструкции АПвАП-1Т.

Можно ли прокладывать кабель АПвАП-1Т в воде?

Конструкция кабеля является герметичной благодаря сплошной полиэтиленовой оболочке. Кратковременное или постоянное нахождение в воде (например, в затопленных кабельных каналах) допустимо. Однако для специальной прокладки по дну водоемов существуют кабели с усиленной свинцовой оболочкой (например, АПвПу).

Как правильно заземлить броню и экраны этого кабеля?

Алюминиевая броня и медные экраны (посредством дренажных жил) должны быть надежно соединены и заземлены с обоих концов линии. Это необходимо для безопасности персонала, обеспечения пути для токов утечки и работы устройств защиты. В ряде случаев (для длинных линий) может применяться одноточечное или кросс-заземление для снижения потерь, но это требует специального расчета.

Каковы преимущества алюминиевой брони перед стальной?

• Коррозионная стойкость в агрессивных грунтах.
• Отсутствие потерь на вихревые токи и гистерезис, что снижает нагрев и увеличивает пропускную способность линии.
• Меньший вес по сравнению со стальной броней аналогичной защитной способности.
• Выполняет функцию экрана от электромагнитных помех.

Как определить необходимое сечение жил для конкретного объекта?

Выбор сечения осуществляется на основе расчета по следующим критериям: длительно допустимый ток нагрузки с учетом способа прокладки и условий окружающей среды; потери напряжения; термическая стойкость к токам короткого замыкания; экономическая плотность тока. Рекомендуется выполнять расчет в соответствии с методиками, изложенными в ПУЭ гл. 1.3, с привлечением проектных организаций.

Допускается ли повторный изгиб кабеля после прокладки?

Да, благодаря гибкости СПЭ-изоляции и гофрированной броне кабель допускает ограниченные повторные изгибы в процессе монтажа муфт. Однако необходимо строго соблюдать минимально допустимый радиус изгиба (15D) и избегать резких деформаций, которые могут повредить внутренние слои.

Какие муфты следует использовать для монтажа?

Для кабеля АПвАП-1Т на 20 кВ необходимо применять только сертифицированные соединительные и концевые муфты, предназначенные specifically для кабелей с СПЭ-изоляцией и алюминиевой броней. Это могут быть термоусаживаемые, холодноусаживаемые (на основе EPDM) или заливные муфты. Выбор зависит от условий эксплуатации и предпочтений монтажной организации.