Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвАПу 35 кВ: конструкция, применение и технические характеристики

Кабель марки АПвАПу 35 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевыми жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), в алюминиевой оболочке, с наружным защитным покровом. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Его основная сфера применения – магистральные и распределительные сети, питание крупных промышленных предприятий, объектов инфраструктуры, а также прокладка в условиях, требующих повышенной механической защиты и стойкости к внешним воздействиям.

Расшифровка маркировки АПвАПу

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• П – изоляция из сшитого полиэтилена.
• в – внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката.
• А – оболочка из алюминия.
• П – наружный защитный покров (подушка) из полимерной композиции, не содержащей галогенов (в современных исполнениях) или битума.
• у – усиленная защитная оболочка из полиэтилена (типовые обозначения: «у» — усиленная, «2у» — особо усиленная из полиэтилена).
• 35 кВ – номинальное напряжение 35 киловольт.

Конструкция кабеля АПвАПу 35 кВ

Конструкция кабеля является многослойной и каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая надежность и долговечность в эксплуатации.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марки АВЕ, А99 или аналогичной по ГОСТ) круглой или секторной (сегментной) формы. Секторная форма позволяет уменьшить общий диаметр кабеля и более эффективно использовать монтажное пространство. Жилы могут быть однопроволочными (для сечений до 240 мм² включительно, согласно ГОСТ 22483) или многопроволочными. Для кабелей на 35 кВ жилы, как правило, имеют экран в виде полупроводящего слоя.

2. Экран по жиле (полупроводящая экранирующая оболочка)

Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его задача – выравнивание электрического поля и предотвращение локальных концентраций напряженности на микронеровностях жилы.

3. Изоляция

Основной изоляционный слой выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии. Толщина изоляции нормирована стандартами (например, ГОСТ 15150) и для 35 кВ составляет, как правило, 9.0 мм или 10.5 мм в зависимости от конкретного стандарта и уровня напряжения (U₀/U). Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу повышенные термические и механические свойства по сравнению с термопластичным ПЭ, позволяя работать при температуре жилы до 90°C в длительном режиме и до 250°C в режиме короткого замыкания.

4. Экран по изоляции

Состоит из двух обязательных элементов:

• Полупроводящей экранирующей оболочки: слой, плотно прилегающий к основной изоляции, из полупроводящего сшитого полиэтилена.
• Экранирующая лента/проволока: поверх полупроводящего слоя накладывается медная лента (или набор лент) в продольном или спиральном направлении, либо оплетка из медных проволок. Этот слой является токопроводящим и предназначен для отвода токов утечки и обеспечения симметрии электрического поля, а также для использования в качестве проводника защитного заземления.

5. Поясная изоляция

В трехжильных кабелях поверх индивидуально экранированных жил может накладываться обмотка из полупроводящей или изоляционной ленты для придания общей формы и дополнительного выравнивания поля.

6. Внутренняя оболочка (Внутренний шланг)

Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ) или полиэтилена. Заполняет пространство между экранированными жилами, обеспечивая дополнительную электрическую изоляцию экранов от металлической оболочки, механическую защиту и придание кабелю круглой формы.

7. Алюминиевая оболочка

Герметичная оболочка, изготавливаемая методом прессования (гофрирования) из алюминиевой ленты. Выполняет ключевые функции:

• Герметизация: защита изоляции от проникновения влаги и других внешних воздействий на протяжении всего срока службы.
• Механическая защита: высокая стойкость к растягивающим усилиям, сдавливанию, ударам, грызунам.
• Нулевой провод: в сетях с заземленной нейтралью может использоваться в качестве четвертой (нулевой) жилы.
• Экранирование: дополнительная защита от электромагнитных помех.

Гофрирование обеспечивает гибкость кабеля.

8. Защитный покров (Подушка)

Наносится поверх алюминиевой оболочки для ее защиты от коррозии и механических повреждений. В современных кабелях АПвАПу используется подушка из полимерных композиций, не содержащих галогенов (беспламенные, с низким дымовыделением), либо битумированные материалы.

9. Наружная оболочка (Защитный шланг)

Внешний, усиленный слой из полиэтилена (обозначение «у» или «2у»). Обеспечивает основную защиту от агрессивных химических сред, абразивного износа, ультрафиолетового излучения и механических воздействий при прокладке и эксплуатации. Полиэтилен низкого давления (ПНД) обладает высокой стойкостью к влаге и химикатам.

Основные технические характеристики и параметры

Электрические параметры (типовые)

Параметр	Значение	Примечание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	20,6 / 35 кВ (40,5 кВ)	U0 – напряжение между жилой и землей, U – между жилами, Um – максимальное рабочее
Испытательное переменное напряжение, 50 Гц, 15 мин.	65 кВ	Для готового кабеля после изготовления
Испытательное постоянное напряжение	105 кВ	При послеаварийных испытаниях в эксплуатации
Максимальная рабочая температура жилы	+90 °C	Длительный режим
Допустимая температура при КЗ	+250 °C	Продолжительность до 5 с
Минимальная температура прокладки (без предварительного подогрева)	-20 °C
Минимальный радиус изгиба при прокладке	15-20 x D кабеля	D – наружный диаметр кабеля

Сечения жил и массо-габаритные показатели (пример для одножильного кабеля)

Сечение жилы, мм²	Наружный диаметр, мм (приблизительно)	Масса 1 км кабеля, кг (приблизительно)	Допустимый длительный ток нагрузки (в земле), А*
50	45-50	2000-2500	180-200
95	50-55	2700-3200	250-280
150	55-60	3500-4000	310-340
240	65-70	4800-5500	400-440
400	75-85	7000-8500	530-580

*Точные значения зависят от конкретных условий прокладки (температура грунта, удельное тепловое сопротивление, глубина заложения, количество кабелей в траншее) и должны определяться по нормативным документам (ПУЭ, расчетные таблицы).

Области применения и способы прокладки

Кабель АПвАПу 35 кВ применяется в следующих условиях и объектах:

• Распределительные сети 35 кВ: соединение подстанций, вводы на ГПП крупных предприятий.
• Питание энергоемких установок: насосные и компрессорные станции, горно-обогатительные комбинаты.
• Прокладка в земле (траншеях): основной способ прокладки. Требует подготовки песчаной подушки, защиты кирпичом или сигнальными лентами. Алюминиевая оболочка обеспечивает стойкость к коррозии и механическим нагрузкам от грунта.
• Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, по эстакадам: благодаря негорючей наружной оболочке (в исполнении «нг(А)-HF») кабель может прокладываться в помещениях и коллекторах без дополнительной защиты.
• Участки с повышенными механическими рисками: благодаря усиленной конструкции (алюминиевая оболочка + полиэтиленовый шланг) кабель устойчив к повреждениям.
• Вертикальная и наклонная прокладка: допустима благодаря прочной конструкции.

Не рекомендуется для прокладки в воде (для этого существуют специальные исполнения со свинцовой оболочкой и броней) и в условиях постоянного растяжения.

Преимущества и недостатки кабеля АПвАПу 35 кВ

Преимущества:

• Высокая надежность и долговечность: срок службы не менее 30-40 лет при соблюдении условий эксплуатации.
• Отличные электрические характеристики: низкие диэлектрические потери, высокая пропускная способность.
• Высокая стойкость к внешним воздействиям: алюминиевая оболочка обеспечивает полную герметичность и защиту от влаги, грызунов, УФ-излучения (за счет наружной оболочки).
• Удобство монтажа и эксплуатации: по сравнению со свинцовыми аналогами (ААШв) имеет меньший вес и больший допустимый радиус изгиба. Не требует сложных систем подпоя постоянного давления масла.
• Безопасность при пожаре: в исполнении «нг(А)-HF» не распространяет горение, имеет низкое дымо- и газовыделение.
• Экологическая безопасность: отсутствие масла в конструкции исключает риск загрязнения почвы и грунтовых вод.

Недостатки:

• Высокая стоимость: по сравнению с кабелями на более низкое напряжение или с ПВХ изоляцией.
• Чувствительность к точечным механическим воздействиям: при монтаже необходимо избегать ударов и защемлений, которые могут повредить алюминиевую оболочку.
• Требовательность к качеству монтажа концевых и соединительных муфт: необходима абсолютная герметизация и чистота при монтаже, так как проникновение влаги под изоляцию недопустимо.
• Необходимость специального инструмента: для разделки и монтажа муфт.

Сравнение с аналогами (ААШв, АПвП)

Параметр	АПвАПу 35 кВ	ААШв 35 кВ (с бумажно-масляной изоляцией, свинцовой оболочкой)	АПвП 35 кВ (СПЭ изоляция, полимерная оболочка)
Тип изоляции	Сшитый полиэтилен (XLPE)	Бумажная, пропитанная вязким маслом	Сшитый полиэтилен (XLPE)
Герметизирующая оболочка	Алюминиевая, гофрированная	Свинцовая	Полимерная
Защитный покров	Подушка + ПЭ шланг (усиленный)	Подушка + броня из стальных лент + наружный шланг	Полимерный шланг
Вес	Средний	Наибольший	Наименьший
Радиус изгиба	15-20D	Большой (ограничен свинцом)	15-20D
Прокладка в земле	Да, отлично подходит	Да, но требует защиты от блуждающих токов	Да, но менее защищен от механических повреждений
Пожарная безопасность	Высокая (в исполнении «нг»)	Низкая (горючее масло, ПВХ шланг)	Высокая
Эксплуатация	Не требует контроля давления масла	Требует контроля уровня и давления масла, ограничение по перепадам высот	Не требует контроля давления масла
Стоимость	Высокая	Средняя/Высокая	Ниже, чем у АПвАПу

Вывод: АПвАПу занимает нишу кабелей для ответственных линий, где требуется максимальная надежность и защищенность от внешних воздействий без эксплуатационных ограничений маслонаполненных кабелей. Кабель АПвП (без металлической оболочки) применяется там, где нет риска механических повреждений и требуется экономия.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. В чем ключевое отличие АПвАПу от АПвП?

Ключевое отличие – наличие герметичной алюминиевой оболочки у АПвАПу. У АПвП вместо нее – только полимерные оболочки. Алюминиевая оболочка обеспечивает абсолютную барьерную защиту от проникновения влаги и механическую прочность, что критически важно для прокладки в земле без дополнительных защитных труб. АПвП чаще применяется в кабельных сооружениях (тоннелях, эстакадах), где такие риски минимизированы.

2. Можно ли прокладывать кабель АПвАПу 35 кВ в земле без защиты (например, в трубе)?

Да, это один из основных способов прокладки данного кабеля. Его конструкция (алюминиевая оболочка + усиленный полиэтиленовый шланг) специально разработана для прямой прокладки в траншеях. Использование труб (ПНД, асбоцементных) может потребоваться только на участках с повышенными механическими рисками (под дорогами, в местах возможных земляных работ).

3. Как правильно выбрать сечение жилы кабеля АПвАПу 35 кВ?

Выбор сечения производится на основе:

• Расчетного длительного тока нагрузки.
• Условий прокладки (температура грунта, удельное тепловое сопротивление, глубина заложения, количество и взаимное расположение кабелей в траншее).
• Допустимой потери напряжения.
• Токов короткого замыкания и их термического воздействия.

Основным руководящим документом являются Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ, глава 1.3) и расчетные таблицы, предоставляемые производителями кабельной продукции. Рекомендуется выполнять расчет с привлечением проектных организаций.

4. Какие муфты используются для монтажа кабеля АПвАПу 35 кВ?

Для соединения и оконцевания применяются специальные муфты для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена и металлической оболочкой:

• Соединительные муфты (СТО) – для соединения двух отрезков кабеля. Обеспечивают электрический контакт, восстанавливают изоляцию, экраны, металлическую оболочку и наружный покров.
• Концевые муфты (наружной или внутренней установки) – для подключения кабеля к оборудованию (ячейке КРУ, трансформатору). Восстанавливают электрическое поле, обеспечивают вывод жилы и заземление экрана/оболочки.
• Стопорные муфты – используются для секционирования металлической оболочки при необходимости.

Все муфты должны быть герметичны и соответствовать напряжению и конструкции кабеля. Монтаж должны выполнять квалифицированные специалисты с допусками.

5. Как осуществляется заземление алюминиевой оболочки кабеля АПвАПу?

Алюминиевая оболочка подлежит обязательному заземлению с двух сторон для безопасности и нормальной работы экранов. Заземление выполняется через концевые муфты, где для этого предусмотрены специальные лепестки или контакты. В случае большой длины линии (более 1-2 км) для снижения токов в оболочке может применяться поперечное секционирование оболочки со смежным соединением (cross-bonding), при котором оболочка делится на примерно равные секции, электрически изолированные друг от друга стопорными муфтами, а их экраны перекрестно соединяются, чтобы наводимые токи компенсировали друг друга.

6. Каков реальный срок службы кабеля АПвАПу 35 кВ?

Заявленный производителями срок службы составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать 40-50 лет при соблюдении условий:

• Соблюдение проектных условий прокладки и эксплуатации (недопущение перегрузок).
• Качественный монтаж муфт и концевых заделок.
• Отсутствие механических повреждений оболочки.
• Проведение плановых диагностических испытаний (измерение частичных разрядов, тангенса угла диэлектрических потерь).

7. Какие испытания проводят перед вводом кабеля АПвАПу 35 кВ в эксплуатацию?

Согласно ПУЭ и ПТЭЭП, кабельная линия 35 кВ перед включением под напряжение подвергается:

• Измерению сопротивления изоляции мегаомметром на 2.5-5 кВ.
• Испытанию повышенным выпрямленным напряжением 105 кВ в течение 15 минут.
• Проверке целостности и фазировки жил.
• Измерению сопротивления заземления оболочки и концевых муфт.
• В современных условиях все чаще применяются методы неразрушающего контроля: диагностика частичных разрядов (ЧР), измерение спектра тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ).