Кабель АПвАПу 1-х жильный 20 кВ

Кабель АПвАПу 1-х жильный 20 кВ: технические характеристики, конструкция и область применения

Кабель АПвАПу 1х жильный на напряжение 20 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), алюминиевой токопроводящей жилой, броней из алюминиевых проволок и наружным защитным покровом. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Его применение актуально в электрических сетях среднего класса напряжения, где предъявляются высокие требования к надежности, долговечности и стойкости к механическим воздействиям.

Расшифровка маркировки АПвАПу

Маркировка кабеля производится в соответствии с ГОСТ 18410-73 и более поздними редакциями, а также техническими условиями производителей. Каждая буква и цифра в обозначении несет конкретную информацию о конструкции:

• А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
• П – материал изоляции: полиэтилен. В данном контексте подразумевается, что далее следует уточнение о его сшитой модификации.
• в – тип защитной оболочки поверх изоляции: выпрессованная оболочка из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ).
• А – материал брони: алюминиевые проволоки.
• П – тип наружного покрова: полиэтиленовый шланг (защитная оболочка).
• у – индекс, указывающий на тип кабеля: усиленная конструкция (в данном случае за счет брони).
• 1х – количество токопроводящих жил: одна.
• 20 кВ – номинальное напряжение: 20 000 Вольт.

Таким образом, полная расшифровка АПвАПу 1х20 кВ: Кабель силовой с алюминиевой жилой, с изоляцией из сшитого полиэтилена, в оболочке из ПВХ, бронированный алюминиевыми проволоками, в защитном полиэтиленовом шланге, одножильный, на напряжение 20 кВ.

Конструкция кабеля АПвАПу 1х20 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее изнутри наружу.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или А97 по ГОСТ 22483), круглой формы. Для сечений от 50 мм² и выше, как правило, выполняется секторной или сегментной формы для более компактного заполнения пространства и уменьшения общего диаметра кабеля. Жила может быть однопроволочной (монолитной) для малых сечений или многопроволочной для средних и больших сечений.

2. Экран по жиле (внутренний полупроводящий слой)

Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его основная функция – выравнивание электрического поля и предотвращение возникновения локальных перенапряжений (микроразрядов) на границе между жилой и основной изоляцией.

3. Изоляция

Основной изоляционный слой выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал, полученный путем вулканизации (сшивки молекул), обладает превосходными диэлектрическими и механическими свойствами по сравнению с обычным полиэтиленом: высокая рабочая температура (до 90°С в длительном режиме), стойкость к тепловым ударам, отличная влагостойкость и устойчивость к трекингу. Толщина изоляции строго нормирована в зависимости от номинального напряжения.

4. Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой)

Поверх основной изоляции накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Он выполняет ту же функцию выравнивания поля, что и внутренний экран, но с другой стороны изоляции.

5. Медная экранирующая лента

Поверх внешнего полупроводящего слоя спирально или продольно накладывается медная лента (или набор медных проволок малого сечения). Этот слой служит для замыкания capacitive тока и обеспечения безопасного монтажа заземления. Он является обязательным элементом для кабелей на напряжение 6 кВ и выше.

6. Заполнитель и поясная изоляция

Для придания кабелю круглой формы пространство между экраном и последующими слоями заполняется термопластичными материалами или жгутами. Поверх заполнителя может накладываться поясная изоляция из ПВХ или полиэтиленовой ленты.

7. Защитная оболочка (внутренняя)

Выпрессованная оболочка из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Защищает внутренние слои от влаги, механических повреждений и агрессивных сред. Цвет оболочки, как правило, черный.

8. Броня

Выполняется из алюминиевых проволок круглого сечения, наложенных поверх подушки (под броней) из ПВХ-лент или крепированной бумаги. Алюминиевая броня, в отличие от стальной, является немагнитной и выполняет не только механическую защитную функцию, но и может служить в качестве экрана для замыкания capacitive токов. Она также обеспечивает стойкость к растягивающим нагрузкам.

9. Наружный защитный покров (шланг)

Внешняя оболочка из полиэтилена, наложенная поверх брони. Защищает броню от коррозии и химических воздействий, обеспечивает дополнительную герметизацию и механическую защиту. Полиэтилен обладает высокой стойкостью к ультрафиолетовому излучению и атмосферным осадкам.

Основные технические характеристики и параметры

Электрические параметры

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 20/35 кВ. Где U₀ = 20 кВ – напряжение между жилой и землей, U = 35 кВ – напряжение между жилами, U_m = 40.5 кВ – максимальное длительно допустимое напряжение.
• Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 45 кВ (50 Гц) в течение 10 минут для готового кабеля.
• Испытательное постоянное напряжение: 105 кВ (для приемо-сдаточных испытаний).
• Допустимая длительная температура нагрева жилы: +90°C.
• Максимальная температура жилы при коротком замыкании: +250°C (продолжительность до 5 сек).
• Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -15°C.
• Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля.

Таблица 1. Параметры кабеля АПвАПу 1х20 кВ для основных сечений

Номинальное сечение жилы, мм²	Примерный наружный диаметр, мм	Примерная масса 1 км кабеля, кг	Максимальное сопротивление жилы при 20°C, Ом/км	Допустимый длительный ток нагрузки (в земле)*, А
50	45-50	2500-2800	0.641	190-210
70	48-53	2900-3200	0.443	235-260
95	52-57	3400-3800	0.320	285-315
120	55-60	3900-4300	0.253	330-365
150	58-63	4500-5000	0.206	375-415
185	62-67	5200-5800	0.167	430-475
240	67-73	6300-7000	0.125	505-560

• Точные значения токовых нагрузок зависят от конкретных условий прокладки: температуры грунта, удельного теплового сопротивления, глубины заложения, количества работающих кабелей в траншее и должны определяться по актуальным ПУЭ и методическим указаниям.

Область применения и особенности монтажа

Кабель АПвАПу 1х20 кВ предназначен для прокладки в земле (траншеях), включая участки с повышенной коррозионной активностью грунтов, а также в кабельных каналах, туннелях, шахтах и по эстакадам. Наличие алюминиевой брони и полиэтиленового шланга позволяет прокладывать его в агрессивных средах, включая грунты с блуждающими токами и в солончаках, где стальная броня подвержена быстрой электрохимической коррозии.

Ключевые направления применения:

• Создание и модернизация распределительных сетей 6-35 кВ (фидеры от ГПП, ТП, РП к потребителям).
• Питание мощных промышленных установок (насосные станции, компрессорные, электропечи).
• Кабельные вставки на ВЛ 20 кВ.
• Устройство ответвлений от воздушных линий к подземным кабельным линиям.
• Прокладка в условиях, где требуется высокая механическая прочность (например, при риске повреждения грызунами, в зонах сдвига грунта).

Особенности монтажа и эксплуатации:

• Прокладка должна осуществляться с соблюдением минимального радиуса изгиба.
• При прокладке в траншеях необходима подсыпка и защита песчаным слоем, а также укладка сигнальной ленты.
• Обязательно заземление медного экрана и алюминиевой брони с двух концов кабельной линии. В линиях большой длины может применяться поперечное заземление или кросс-связь экранов для снижения потерь.
• При монтаже концевых и соединительных муфт требуется тщательная зачистка и изоляция в соответствии с инструкцией производителя муфт.
• Одножильные кабели требуют особого внимания к способу укладки (в «треугольник» или «плоскость») и расчету допустимых токов нагрузки из-за возникновения индуктивных сопротивлений и наводок в броне.

Преимущества и недостатки кабеля АПвАПу 1х20 кВ

Преимущества:

• Высокая надежность изоляции: СПЭ обладает высокой электрической прочностью и стойкостью к тепловому старению.
• Устойчивость к влаге: Полностью негигроскопичная конструкция, не требующая металлических герметизирующих оболочек.
• Коррозионная стойкость: Алюминиевая броня с полиэтиленовым шлангом не ржавеет, что продлевает срок службы в агрессивных грунтах.
• Меньший вес и радиус изгиба по сравнению с кабелями в свинцовой оболочке (АСБ) аналогичного сечения и напряжения.
• Высокая допустимая температура и токовая нагрузка.
• Длительный срок службы: Более 30 лет при соблюдении условий эксплуатации.

Недостатки:

• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией (АСБл).
• Чувствительность к точечным механическим воздействиям: При повреждении внешнего шланга алюминиевая броня может быть подвержена коррозии в определенных условиях.
• Сложность ремонта: Для восстановления изоляции требуется специальное оборудование и муфты.
• Необходимость специального инструмента для разделки и монтажа концевых элементов.

Сравнение с аналогами (АПвПу, АПвБбШп, АСБл)

АПвАПу vs АПвПу: Кабель АПвПу не имеет металлической брони, вместо нее используется броня из стальных оцинкованных лент (буква «Б») или просто усиленная защитная оболочка. АПвАПу с алюминиевой проволочной броней более гибкий и устойчив к растяжению, а также не имеет магнитных потерь, что критично для одножильных кабелей.

АПвАПу vs АПвБбШп: Кабель АПвБбШп имеет броню из двух стальных оцинкованных лент (Бб) и защитный шланг из полиэтилена (Шп). Стальная броня обеспечивает лучшую защиту от механических повреждений (например, лопатой), но подвержена коррозии в агрессивных грунтах и создает дополнительные потери в переменном поле одножильного кабеля.

АПвАПу vs АСБл: Кабель АСБл имеет бумажно-масляную изоляцию, пропитанную нестекающим составом, свинцовую герметичную оболочку и броню из стальных лент. Он тяжелее, имеет меньший допустимый радиус изгиба, требует специальных уклонов при прокладке для удержания пропитки и морально устарел. Его основное преимущество – более низкая цена и многолетний опыт применения.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем обусловлен выбор алюминиевой, а не стальной брони в кабеле АПвАПу?

Алюминиевая броня, будучи немагнитным материалом, не нагревается от вихревых токов, индуцируемых переменным магнитным полем одножильного кабеля. Это позволяет избежать дополнительных потерь мощности и перегрева кабеля. Кроме того, алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью, особенно в сочетании с внешним полиэтиленовым шлангом.

Как правильно заземлять броню и экран кабеля АПвАПу?

Медный экранирующий слой и алюминиевая броня должны быть надежно заземлены с обоих концов кабельной линии. Это необходимо для безопасности персонала (снятие напряжения с экрана) и обеспечения нормального режима работы линии. Заземление выполняется через концевые муфты или специальные заземляющие зажимы на кабельной трассе. Сопротивление заземляющего устройства должно соответствовать требованиям ПУЭ.

Можно ли прокладывать несколько одножильных кабелей АПвАПу в одной траншее?

Да, можно. Однако для снижения потерь и обеспечения нормального теплового режима рекомендуется укладывать кабели в конфигурации «треугольник» (если их три) или «плоскость» с определенным расстоянием между ними (обычно не менее 100-150 мм по центрам). Точный расчет допустимой токовой нагрузки для пучка кабелей должен производиться согласно ПУЭ гл. 1.3 и методическим указаниям.

Каков реальный срок службы кабеля АПвАПу 20 кВ?

Номинальный срок службы, заявленный производителями и нормируемый стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать 40-50 лет при соблюдении условий прокладки, отсутствии перегрузок и механических повреждений, а также при правильном монтаже соединительных и концевых муфт.

Что означают буквы «АП» в начале маркировки? Это не дублирование?

Нет, это не дублирование. В современной системе маркировки (по ГОСТ 18410) первая буква «А» всегда обозначает материал жилы (алюминий). Последующие буквы «П» (после обозначения изоляции «в» – ПВХ) уже относятся к конструкции защитных покровов. Таким образом, «А» (жила) + «П» (изоляция – полиэтилен/СПЭ) + «в» (оболочка ПВХ) + «А» (броня алюминиевая) + «П» (покров полиэтиленовый) + «у» (усиленный).

Какой кабель выбрать для прокладки в кабельном канале с высокой влажностью: АПвАПу или АПвБбШп?

Для условий постоянной высокой влажности или возможного длительного подтопления предпочтительнее кабель АПвАПу. Его конструкция с алюминиевой броней и полиэтиленовым шлангом абсолютно влагостойка. Кабель АПвБбШп со стальной оцинкованной броней также устойчив к влаге, но при повреждении внешнего шланга оцинковка со временем может подвергнуться коррозии, особенно в присутствии агрессивных веществ.

Заключение

Кабель АПвАПу 1х жильный 20 кВ является современным, надежным и технологичным решением для строительства и реконструкции распределительных сетей среднего напряжения. Его ключевые преимущества – использование изоляции из сшитого полиэтилена, обеспечивающей высокие электрические и тепловые характеристики, и алюминиевой проволочной брони, дающей эффективную механическую защиту без магнитных потерь. Правильный выбор сечения, соблюдение норм прокладки, монтажа и заземления позволяют создать кабельную линию с длительным сроком службы и высокой эксплуатационной надежностью, что критически важно для объектов энергетической инфраструктуры.