Кабель АПвБбШпз 1-х жильный 3 кВ
Кабель АПвБбШпз 1-х жильный 3 кВ: полное техническое описание и сфера применения
Кабель АПвБбШпз на номинальное напряжение 3 кВ представляет собой одножильный силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), бронированный стальными лентами, с защитным покровом в виде шланга из полиэтилена и заполнением промежутков между жилой и изоляцией. Данный тип кабеля предназначен для стационарной прокладки в электрических сетях на номинальное переменное напряжение 3 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, длительный срок службы и возможность эксплуатации в широком диапазоне условий, включая агрессивные среды и участки с механическими воздействиями.
Расшифровка маркировки АПвБбШпз
Маркировка кабеля производится согласно ГОСТ 31996-2012 и несет полную информацию о его конструкции:
- А – токопроводящая жила из алюминия.
- П – изоляция из сшитого полиэтилена (СПЭ).
- в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ).
- Бб – бронепокров из двух стальных оцинкованных лент.
- Шп – защитный покров в виде выпрессованного шланга (защитной оболочки) из полиэтилена.
- з – заполнение промежутков в сердечнике (между изолированными жилами) для многожильных кабелей. В одножильном исполнении (1х) данный элемент конструкции, как правило, не применяется, но указывается в маркировке как наследие типового ряда.
- 1-х жильный – количество токопроводящих жил в кабеле.
- 3 кВ – номинальное напряжение, на которое рассчитан кабель.
- Защита от электромагнитных помех.
- Обеспечение симметрии электрического поля вокруг жилы.
- Создание пути для тока утечки и тока однофазного короткого замыкания на землю.
- Номинальное напряжение U0/U (Um): 1.8/3 кВ (3.6 кВ). Где U0 – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное напряжение, Um – максимальное длительно допустимое.
- Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 6.5 кВ в течение 10 минут для готового кабеля.
- Испытательное постоянное напряжение: 15 кВ в течение 10 минут (альтернативный метод приемо-сдаточных испытаний).
- Допустимая длительная температура нагрева жилы: +90°C.
- Допустимая температура при перегрузке: +130°C (не более 100 часов в год, не более 8 часов подряд).
- Допустимая температура при коротком замыкании: +250°C (продолжительность КЗ не более 5 секунд).
- Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -15°C.
- Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля.
- Распределительные сети 3 кВ: Питание мощных электродвигателей, насосных и компрессорных станций в промышленности (нефтегаз, горнодобывающая, металлургия).
- Электроснабжение объектов инфраструктуры: Портовая техника, тяговые подстанции городского электротранспорта.
- Прокладка в земле (траншеях): Является основным способом благодаря броне и защитному шлангу из ПЭ, стойкому к влаге и коррозии.
- Прокладка в кабельных сооружениях: Коллекторы, тоннели, каналы, этажи, двойные полы.
- Прокладка в условиях повышенной коррозионной опасности: Береговые линии, химические производства, солончаки.
- Прокладка по мостам, эстакадам, вдоль железнодорожных путей.
- Прокладывать кабели всех трех фаз в треугольник (треугольником) с минимальным расстоянием между ними и обязательно с перекладкой (транспозицией) кабелей на длине трассы для выравнивания индуктивностей.
- Использовать специальные немагнитные бронеленты (из нержавеющей стали) или немагнитные спирально-наложенные бронепокровы, что должно быть отражено в маркировке (например, АПвКШп).
- Применять кабели с раздельными экранами на каждую жилу, соединенными на концах и заземленными.
- Высокая надежность изоляции: СПЭ не подвержена тепловому старению в той же степени, что бумажно-пропитанная, не требует градиентных воронок при монтаже.
- Высокая пропускная способность: Допустимая температура жилы +90°C позволяет передавать большие токи по сравнению с кабелями с ПВХ или бумажной изоляцией на то же сечение.
- Отличная стойкость к влаге и агрессивным средам: Благодаря полиэтиленовому шлангу поверх брони.
- Механическая защита: Стальные ленты брони защищают от повреждений при прокладке и эксплуатации.
- Длительный срок службы: Более 30 лет при соблюдении условий эксплуатации.
- Сложность монтажа одножильных кабелей: Необходимость учета взаимного расположения фаз для компенсации магнитных полей.
- Большой радиус изгиба: Требует аккуратной укладки, особенно при низких температурах.
- Относительно высокая стоимость: По сравнению с кабелями в ПВХ изоляции без брони.
- Необходимость специального инструмента: Для разделки и монтажа концевых и соединительных муфт под изоляцию СПЭ.
Конструкция кабеля АПвБбШпз 1х 3 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее от центра к периферии.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или АА по ГОСТ 22483), что обеспечивает легкость и экономичность по сравнению с медными аналогами. Для сечений от 50 мм² и выше жила, как правило, секторной или сегментной формы для оптимального использования пространства внутри кабеля и уменьшения его общего диаметра. Жила может быть как однопроволочной (монолитной) для небольших сечений, так и многопроволочной.
2. Экран на жиле (полупроводящий экран)
Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его основная функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических зазоров между жилой и основной изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – главной причины старения и пробоя изоляции.
3. Изоляция
Основной изоляционный слой выполнен из сшитого полиэтилена (СПЭ, XLPE) методом экструзии. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу повышенные термомеханические свойства. Изоляция СПЭ для кабеля на 3 кВ имеет нормированную толщину, обеспечивающую электрическую прочность. Преимущества СПЭ перед бумажно-пропитанной изоляцией: высокая допустимая температура эксплуатации (до 90°C в длительном режиме), стойкость к влаге, малый вес, высокая стойкость к тепловым перегрузкам и токам КЗ.
4. Экран на изоляции (полупроводящий экран)
Поверх основной изоляции накладывается второй экструдированный слой из полупроводящего СПЭ. Он выполняет ту же функцию выравнивания электрического поля, но со стороны изоляции. Вместе с экраном на жиле он формирует цилиндрическое концентрическое электрическое поле внутри однородной изоляции, что является идеальным условием для работы кабеля на высокое напряжение.
5. Поясная изоляция
В одножильных кабелях, в отличие от многожильных, поясная изоляция как отдельный слой часто отсутствует, так как нет необходимости скручивать несколько изолированных жил. Функции разделительного слоя между экраном и металлической оболочкой/броней может выполнять следующий слой.
6. Медный экран (экранирующая оболочка)
Поверх экрана на изоляции накладывается экран в виде медных лент или оплетки из медных проволок. В кабелях на напряжение 3 кВ и выше это обязательный элемент. Его функции:
Для одножильных кабелей сечением 50 мм² и более сечение этого экрана нормируется. Например, для жил 50-120 мм² сечение экрана должно быть не менее 16 мм², для 150-300 мм² – не менее 25 мм² (согласно типовым ТУ).
7. Оболочка (внутренняя)
Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Защищает нижележащие слои, в первую очередь медный экран, от механических повреждений и воздействия влаги. Цвет оболочки, как правило, черный.
8. Бронепокров
Выполнен из двух стальных оцинкованных лент (обозначение «Бб»), наложенных с зазором так, чтобы верхняя лента перекрывала зазор нижней. Толщина лент нормируется в зависимости от диаметра кабеля под броней. Основная функция – защита кабеля от механических воздействий (сдавливания, ударов, растяжения), а также от грызунов.
9. Защитный шланг (наружная оболочка)
Внешний слой в виде выпрессованного шланга из полиэтилена (обозначение «Шп»). Полиэтилен низкого давления (ПНД) обладает высокой стойкостью к истиранию, агрессивным химическим средам (кислотам, щелочам, солям, нефтепродуктам), а также к солнечному излучению. Это делает кабель АПвБбШпз пригодным для прокладки в земле (в т.ч. с высокой коррозионной активностью), в коллекторах, тоннелях, по мостам и в других условиях с повышенными требованиями к коррозионной стойкости внешней оболочки.
Основные технические характеристики
Электрические параметры
Таблица 1. Токовые нагрузки для кабеля АПвБбШпз 1х 3 кВ (прокладка в земле)
Приведены ориентировочные значения для прокладки в траншее (глубина 0.7-1.0 м) при температуре земли +15°C, удельном тепловом сопротивлении грунта 1.0 К·м/Вт. Для других условий вводятся поправочные коэффициенты.
| Сечение жилы, мм² | Наружный диаметр кабеля, мм (приблиз.) | Масса 1 км, кг (приблиз.) | Длительно допустимый ток, А (однокабельная прокладка) |
|---|---|---|---|
| 50 | 27-30 | 1400-1600 | 190-205 |
| 70 | 30-33 | 1750-1950 | 235-250 |
| 95 | 33-36 | 2150-2400 | 285-305 |
| 120 | 36-39 | 2500-2800 | 330-350 |
| 150 | 39-42 | 3000-3300 | 375-400 |
| 185 | 42-46 | 3600-4000 | 430-455 | 240 | 47-51 | 4500-5000 | 505-535 |
Таблица 2. Поправочные коэффициенты к токам нагрузки для разных условий прокладки
| Условие | Коэффициент | Примечание |
|---|---|---|
| Температура воздуха/грунта отличная от +15°C | Kt | Определяется по таблицам ПУЭ. Например, при +25°C в земле Kt ≈ 0.93. |
| Прокладка нескольких кабелей в одной траншее | Kn | Зависит от количества и расстояния между кабелями. При расстоянии 100 мм между кабелями для 2-х кабелей Kn ≈ 0.9. |
| Удельное тепловое сопротивление грунта отличное от 1.0 К·м/Вт | Kgr | Для сухого песка (3.0 К·м/Вт) Kgr может быть 0.75-0.8. |
Область применения и способы прокладки
Кабель АПвБбШпз 1х 3 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Основные сферы применения:
Важное замечание по прокладке одножильных кабелей: При прокладке кабелей на переменном токе в стальной броне или металлических трубах возникают значительные потери на вихревые токи из-за возникновения магнитного поля вокруг одиночной жилы. Для уменьшения этих поток необходимо соблюдать одно из условий:
При несоблюдении этих мер броня будет перегреваться, что приведет к снижению пропускной способности кабеля и сокращению срока его службы.
Преимущества и недостатки кабеля АПвБбШпз 1х 3 кВ
Преимущества:
Недостатки и ограничения:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Вопрос 1: В чем ключевое отличие АПвБбШп от АПвБбШв?
Ответ: Отличие в материале наружного защитного шланга. У АПвБбШп – шланг из полиэтилена (ПЭ), у АПвБбШв – шланг (оболочка) из поливинилхлорида (ПВХ). Полиэтилен обладает более высокой стойкостью к химической коррозии, истиранию и влагопоглощению, что делает кабель с индексом «Шп» предпочтительным для прокладки в агрессивных грунтах и воде. Кабель с индексом «Шв» более распространен для обычных грунтов без повышенной агрессивности.
Вопрос 2: Можно ли прокладывать несколько одножильных кабелей АПвБбШпз в одной траншее для трехфазной линии?
Ответ: Да, можно и нужно для трехфазной системы. Однако их необходимо прокладывать вплотную друг к другу, образуя треугольник. При этом на длине трассы (примерно через каждые 15-20 метров) рекомендуется выполнять перекладку (транспозицию) кабелей, меняя их взаимное положение по схеме «1-2-3» -> «2-3-1» -> «3-1-2». Это позволяет выровнять индуктивные сопротивления фаз и снизить потери в броне. Прокладка в одной плоскости (рядом) недопустима для больших токов из-за несимметрии магнитных полей.
Вопрос 3: Как правильно заземлять броню и экран кабеля АПвБбШпз?
Ответ: Согласно ПУЭ, броня и металлические экраны силовых кабелей на напряжение выше 1 кВ должны быть заземлены с обеих сторон. Это необходимо для безопасности (снятие напряжения с брони при пробое) и для обеспечения нормального протекания токов короткого замыкания. На практике, медный экран (оплетка) и стальные бронеленты часто соединяются между собой и подключаются к контуру заземления через специальные заземляющие проводники в концевых и соединительных муфтах. В одножильных кабелях особенно важно заземлять экраны для предотвращения наведения на них высокого потенциала.
Вопрос 4: Каков реальный срок службы этого кабеля и от чего он зависит?
Ответ: Номинальный срок службы кабеля АПвБбШпз, установленный производителем, составляет не менее 30 лет. Фактический срок зависит от условий эксплуатации: соблюдения токовых нагрузок и температурных режимов, отсутствия частых перегрузок и токов КЗ, качества монтажа муфт, коррозионной стойкости брони и шланга в конкретном грунте. Наиболее уязвимыми местами являются кабельные муфты и участки с механическими повреждениями оболочки.
Вопрос 5: Что означает индекс «з» в маркировке для одножильного кабеля? Это ошибка?
Ответ: Для одножильного кабеля индекс «з» (заполнение) не несет конструктивной нагрузки, так как заполнять в сердечнике нечего – там только одна жила. Однако в типовых технических условиях (ТУ) и ГОСТ маркировка для всего типа кабелей (и одножильных, и многожильных) часто унифицирована. Поэтому на одножильном кабеле может быть нанесена полная маркировка АПвБбШпз. Это не ошибка, а следствие унификации обозначений. В спецификациях иногда пишут «АПвБбШп(з)», указывая на необязательность индекса для одножильного исполнения.
Вопрос 6: Какой аналог у этого кабеля с медной жилой?
Ответ: Прямым аналогом с медной жилой является кабель ПвБбШпз (ранее иногда обозначался как ПвБбШв). Буква «А» в начале маркировки отсутствует, что по ГОСТ указывает на медную жилу. Все остальные элементы конструкции (изоляция СПЭ, броня, шланг) идентичны. Медный аналог имеет примерно на 20-30% большую пропускную способность при том же сечении, но существенно дороже и тяжелее.
Заключение
Кабель АПвБбШпз 1-х жильный на 3 кВ представляет собой современное, надежное решение для построения распределительных сетей среднего напряжения в условиях, требующих механической защиты и высокой коррозионной стойкости. Его конструкция, основанная на изоляции из сшитого полиэтилена, обеспечивает высокие электрические и термические характеристики. Ключевым аспектом при проектировании и монтаже линий на основе одножильных кабелей данного типа является правильный учет электромагнитных потерь и выполнение мер по их снижению (транспозиция, использование немагнитной брони). Грамотный выбор сечения, соблюдение условий прокладки и правил монтажа муфт гарантируют долговечную и бесперебойную работу кабельной линии на протяжении всего срока службы.