Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвБПг 3-х жильный на напряжение 10 кВ: полный технический анализ
Кабель марки АПвБПг является современным силовым кабелем среднего напряжения, предназначенным для стационарной прокладки в электрических сетях на номинальное переменное напряжение 10 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы отвечают требованиям надежности, долговечности и безопасности в условиях эксплуатации в распределительных сетях, на промышленных предприятиях, в городской инфраструктуре и объектах генерации. Расшифровка маркировки по ГОСТ 31996-2012 и ТУ 16.К71-335-2004: А – алюминиевая токопроводящая жила, Пв – изоляция из сшитого полиэтилена (ПВС), Б – броня из двух стальных оцинкованных лент, Пг – защитный покров (оболочка) из полимерной композиции, не поддерживающей горение, без подушки под броней. Цифра «3» указывает на три основные жилы, а «10 кВ» – на номинальное линейное напряжение.
Конструкция кабеля АПвБПг 3х… 10 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее от центра к периферии.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия (Al) степени чистоты не менее 99,5%. Жила может быть однопроволочной (секторной или круглой) для сечений до 240 мм² включительно или многопроволочной (круглой) для больших сечений. Использование алюминия обеспечивает легкость и экономичность кабеля по сравнению с медными аналогами.
2. Экран по жиле (полупроводящей экран)
Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Его назначение – выравнивание электрического поля и предотвращение локальных концентраций напряженности на микронеровностях жилы, что критически важно для изоляции среднего напряжения.
3. Основная изоляция
Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE, ПВС). Толщина изоляции нормирована в зависимости от номинального напряжения (например, для 10 кВ – не менее 3,4 мм). Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу повышенные температурные характеристики: длительно допустимая температура жилы увеличивается до +90°C, а стойкость к тепловым деформациям и токам короткого замыкания (до +250°C) существенно выше, чем у ПВХ или невулканизированного полиэтилена.
4. Экран по изоляции (полупроводящей экран)
Аналогичный слой, наносимый поверх основной изоляции. Вместе с экраном по жиле образует коаксиальную систему, ограничивающую электрическое поле внутри изоляционного слоя.
5. Поясная изоляция
Выполняется из полупроводящих лент или экструзии. Объединяет три экранированные жилы в общий пакет, обеспечивая их фиксацию и дополнительное выравнивание поля в межжильном пространстве.
6. Медные экраны (проволоки)
Поверх каждой изолированной жилы накладываются медные проволоки (или комбинация проволок и лент). Их функции: проведение токов утечки через изоляцию, обеспечение симметрии электрического поля, проведение токов однофазного короткого замыкания на землю. Сечение экранов нормируется (например, 16 или 25 мм² для кабелей 10 кВ).
7. Разделительный слой (подброневой)
В кабеле марки АПвБПг, в отличие от АПвБГ, подушка под броней как отдельный слой из битума, ПЭТ-лент или крепированной бумаги отсутствует. Вместо этого может использоваться обмотка из полимерных лент для предотвращения заливания брони полимерным составом оболочки и обеспечения легкого снятия брони при монтаже.
8. Броня
Выполнена из двух стальных оцинкованных лент, наложенных спирально с перекрытием. Назначение – защита от механических повреждений (ударов, сдавливания), от грызунов, а также от растягивающих нагрузок (не как основное назначение). Оцинковка обеспечивает антикоррозионную стойкость.
9. Защитная оболочка (покров)
Наружная оболочка из полимерной композиции на основе поливинилхлорида (ПВХ) или полиэтилена, не распространяющего горение (индекс «г»). Защищает броню от коррозии, выполняет функцию изоляции от соприкосновения с другими кабелями или металлоконструкциями, обеспечивает стойкость к атмосферным воздействиям, влаге и агрессивным средам.
Основные технические и эксплуатационные характеристики
Электрические параметры
| Параметр | Значение / Условие |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 8,7/10 кВ (12 кВ) |
| Длительно допустимая температура токопроводящей жилы | +90°C |
| Максимальная температура жилы при КЗ (до 4 сек) | +250°C |
| Допустимый нагрев жилы в режиме перегрузки | +130°C |
| Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева | -15°C |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15 наружных диаметров кабеля |
| Сопротивление изоляции при +20°C | Не менее 100 МОм·км |
| Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц после прокладки | 2U0 + 1 кВ (18,5 кВ) в течение 15 мин. |
Механические и климатические характеристики
- Стойкость к механическим воздействиям: Броня из стальных лент обеспечивает защиту от продавливания и ударов по стандарту ГОСТ 7006.
- Огнестойкость: Оболочка из материала «Пг» не распространяет горение при одиночной прокладке (категория П1.8.2.1.1 по ГОСТ 31565).
- Влагостойкость: Кабель предназначен для прокладки в земле (траншеях) с высокой влажностью, а также в кабельных сооружениях.
- Стойкость к агрессивным средам: Оболочка и броня с оцинковкой устойчивы к воздействию почвенной коррозии, блуждающих токов, химически активных веществ.
- Распределительные сети 6-10 кВ (воздушные линии, переведенные в кабель, питающие центры, ответвления от ВЛ).
- Питание мощного оборудования на промышленных предприятиях (насосы, вентиляторы, компрессоры, печи).
- Кабельные линии в городской инфраструктуре (районные и квартальные сети).
- Вводы на территории подстанций и ГРЩ.
- Прокладка в кабельных туннелях, коллекторах, по эстакадам и в помещениях.
- Раскатка: Запрещена раскатка бронированного кабеля с барабана методом сбрасывания колец. Необходимо использовать кабельные чулки или транспортеры.
- Изгиб: Минимальный радиус изгиба – 15D (где D – наружный диаметр кабеля). При монтаже в холодное время года (ниже -15°C) требуется предварительный прогрев.
- Оконцевание: Обязательно применение специализированных кабельных муфт (концевых и соединительных) для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на 10 кВ. Процесс включает ступенчатую зачистку изоляции, монтаж полупроводящих экранов, установку изоляционного корпуса и заземление брони и экранов.
- Заземление: Медные экраны каждой жилы и стальная броня должны быть надежно заземлены с обеих сторон кабельной линии для безопасности и нормальной работы релейной защиты.
Области применения и способы прокладки
Кабель АПвБПг 3х… 10 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Основные сферы применения:
Способы прокладки: Наиболее типична прокладка в земле (траншеях) с защитой песчаной подсыпкой и сигнальной лентой. Допускается прокладка в воздухе (по фасадам, конструкциям) при отсутствии риска значительных механических воздействий, кроме собственного веса. Прокладка в трубах, блоках, тоннелях также возможна. Важно обеспечить отсутствие натяжения и соблюдение радиуса изгиба.
Сравнение с кабелями других марок
| Марка кабеля | Ключевые отличия от АПвБПг | Предпочтительное применение |
|---|---|---|
| АПвБГ | Наличие битумной подушки под броней. Оболочка из обычного ПВХ. | Устаревающая конструкция. Склонность к растеканию битума при высоких температурах. |
| АПвБбШп | Броня из стальных оцинкованных проволок (не лент). Защитный покров – полиэтиленовый шланг. | Условия с возможными растягивающими нагрузками, сдвигами грунта. |
| АПвПг | Отсутствие брони. Только оболочка. | Прокладка в кабельных сооружениях, где исключен механический риск. |
| ЦАПвБПг | Токопроводящая жила – из сплава алюминия (чаще всего Al-Mg-Si, термообработанный). | Требования к повышенной механической прочности жилы. |
Особенности монтажа и оконцевания
Монтаж кабеля АПвБПг требует соблюдения ряда правил:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается кабель АПвБПг от АПвБГ?
Основные отличия: у АПвБПг отсутствует битумная подушка под броней (индекс «Пг» означает «покров из полимерной композиции»), а оболочка выполнена из материала, не распространяющего горение. Это делает кабель более технологичным в монтаже (нет битума) и безопасным с точки зрения пожарной опасности при групповой прокладке.
Можно ли прокладывать кабель АПвБПг в земле без дополнительной защиты?
Да, это основной способ прокладки. Броня из стальных лент и полимерная оболочка обеспечивают защиту от коррозии и механических воздействий со стороны грунта. Однако рекомендуется прокладка в траншее с песчаной подсыпкой (слой 10 см снизу и сверху) и укрытие сигнальной лентой. В каменистых грунтах или при риске повреждения техникой рекомендуется дополнительная защита кирпичом или плитами.
Как правильно выбрать сечение жил кабеля АПвБПг 10 кВ?
Выбор сечения осуществляется по току длительной нагрузки с учетом условий прокладки (температура грунта, удельное тепловое сопротивление, группировка кабелей), по термической стойкости к токам короткого замыкания и по потере напряжения. Стандартный ряд сечений: 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240, 300, 400 мм². Для точного расчета необходимо обратиться к ПУЭ 7-го издания и использовать расчетные таблицы или специализированное ПО.
Нужно ли заземлять экраны и броню, и если да, то как?
Да, это обязательное требование ПУЭ и условие безопасности. Медные экраны (проволоки) и стальная броня должны быть заземлены с обоих концов кабельной линии. Для этого на конце кабеля экраны жил и броня объединяются медной оплеткой или проводом и подключаются к контуру заземления. В соединительных муфтах для этого предусмотрены специальные зажимы и выводы.
Каков срок службы кабеля АПвБПг?
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, монтажа, эксплуатации (непревышение допустимых токовых и температурных нагрузок, отсутствие хронических перегрузок, повреждений оболочки).
В чем преимущество сшитого полиэтилена (XLPE) перед бумажно-масляной изоляцией (СБ)?
Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE), к которым относится АПвБПг, имеют ряд преимуществ: более высокая допустимая рабочая температура (+90°C против +70°C), меньший вес и внешний диаметр, отсутствие риска течи масла, простота монтажа и обслуживания, возможность прокладки на вертикальных участках с большим перепадом высот, экологическая безопасность. Они практически полностью вытеснили бумажно-масляные кабели в новых проектах на напряжение до 35 кВ.
Можно ли соединять кабель АПвБПг с кабелем другой марки, например, со старым СБ?
Прямое соединение кабелей с разным типом изоляции (XLPE и бумажно-масляной) в одной муфте не рекомендуется и технически сложно. Для таких соединений используются специальные переходные муфты, конструкция которых учитывает особенности обоих типов изоляции и предотвращает миграцию масла в зону сшитого полиэтилена. Работы должны выполняться высококвалифицированным персоналом.
Заключение
Кабель АПвБПг 3-х жильный на 10 кВ представляет собой современное, надежное и технологичное решение для строительства и модернизации распределительных сетей среднего напряжения. Его конструкция, сочетающая преимущества изоляции из сшитого полиэтилена, алюминиевых жил, стальной брони и негорючей оболочки, обеспечивает длительную и безопасную эксплуатацию в широком диапазоне условий. Правильный выбор сечения, соблюдение норм прокладки и монтажа, а также квалифицированное выполнение работ по оконцеванию являются залогом безаварийной работы кабельной линии на протяжении всего срока службы.