Кабель АПвБПу 3-х жильный 10 кВ

Маркировка кабеля АПвБПу, утвержденная ГОСТ и ТУ, раскрывает его ключевые конструктивные элементы и материалы:

• А – Алюминиевая токопроводящая жила. Материал жилы, определяющий основную токонесущую способность кабеля.

• П – Проводниковая изоляция из полиэтилена. Указывает на тип диэлектрика, окружающего жилу.

• в – Внешняя оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.

• Б – Броня, выполненная из двух стальных оцинкованных лент.

• П – Покров брони, в данном случае отсутствует как самостоятельный элемент (бронеленты наносятся поверх поясной изоляции).

• у – Усиленная конструкция (толстостенная изоляция), предназначенная для работы в сетях на напряжение 10 кВ.

Таким образом, полное наименование расшифровывается как Кабель с алюминиевыми жилами, с изоляцией из сшитого полиэтилена, в оболочке из ПВХ пластиката, бронированный двумя стальными лентами, предназначенный для напряжения 10 кВ.

Область применения и назначение

Кабель АПвБПу 3х жильный 10 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках в сетях трехфазного переменного тока с изолированной нейтралью или нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор или резистор, на номинальное напряжение 10 кВ (U₀/U = 6/10 кВ) частотой 50 Гц.

Основные сферы применения:

• Прокладка кабельных линий электропередачи (КЛ) 6/10 кВ в земле (траншеях) с низкой, средней и высокой коррозионной активностью, включая участки с блуждающими токами.

• Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, эстакадах и галереях.

• Прокладка по стенам зданий и сооружений, в производственных помещениях.

• Подводка питания к мощным промышленным потребителям: трансформаторным подстанциям, насосным станциям, компрессорным установкам, крупным цехам.

• Создание распределительных сетей в городской инфраструктуре.

Наличие брони делает кабель устойчивым к механическим повреждениям, растягивающим усилиям и воздействию грызунов, что критически важно при прокладке в земле.

Конструкция кабеля АПвБПу 3х жильный 10 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее от центра к периферии.

1. Токопроводящая жила

• Материал: алюминий марки не ниже АЕ (алюминий электротехнический) по ГОСТ 22483.

• Форма: секторная (сегментная) для кабелей с поясной изоляцией. Это позволяет оптимизировать заполнение внутреннего пространства, уменьшить диаметр и вес кабеля по сравнению с кабелем с круглыми жилами аналогичного сечения.

• Класс гибкости: 1 или 2 (однопроволочная или многопроволочная). Для сечений до 240 мм² включительно, как правило, используются однопроволочные (монолитные) жилы. Для сечений 300 мм² и более – многопроволочные.

2. Экран по жиле

• Назначение: выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение местных перенапряжений и микроскопических разрядов на границе диэлектрика и проводника.

• Конструкция: выполнен в виде полупроводящего экструдированного слоя из сшитого полиэтилена с полупроводящими свойствами (semiconducting cross-linked polyethylene). Наносится непосредственно на жилу коэкструзией вместе с основным слоем изоляции, что обеспечивает идеальный контакт и отсутствие воздушных зазоров.

3. Изоляция

• Материал: сшитый полиэтилен (XLPE — Cross-Linked Polyethylene).

• Технология: процесс сшивки (вулканизации) молекул полиэтилена под высоким давлением и температурой придает материалу повышенные термостойкие и механические свойства. Рабочая температура жилы увеличивается до +90°C, а температура в режиме перегрузки может достигать +130°C (против +70°C для ПВХ изоляции).

• Толщина: нормируется ГОСТ 15150 и является расчетной величиной, зависящей от номинального напряжения. Для кабеля 10 кВ толщина изоляции составляет несколько миллиметров.

4. Экран по изоляции

• Назначение: защита от воздействия внешних электрических полей, отвод токов утечки и емкостных токов, а также для использования в системах релейной защиты (например, дифференциальной защиты кабельных линий).

• Конструкция: представляет собой полупроводящий слой, аналогичный экрану по жиле, который наносится поверх основной изоляции.

5. Поясная изоляция

• Назначение: Объединение трех экранированных фазных жил в единый сердечник. Защита элементов сердечника от повреждения бронелентами.

• Материал: обычно выполняется из термопластичного полиэтилена (ПЭ) или ПВХ пластиката.

6. Броня

• Назначение: защита кабеля от механических воздействий, растяжения и повреждения грызунами.

• Конструкция: две стальные оцинкованные ленты, наложенные повивом поверх поясной изоляции с перекрытием. Толщина лент нормируется в зависимости от диаметра кабеля.

7. Защитный шланг (оболочка)

• Материал: ПВХ пластикат.

• Назначение: защита брони от коррозии, обеспечение герметичности кабеля, защита от воздействия влаги, агрессивных сред и ультрафиолетового излучения. Оболочка может быть разных цветов, чаще всего черного.

Технические характеристики и параметры

Электрические параметры

• Номинальное напряжение, U₀/U: 6/10 кВ.

• U₀ = 6 кВ – напряжение между жилой и землей (экраном).

• U = 10 кВ – напряжение между жилами.

• Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 25 кВ в течение 10 минут.

• Испытательное постоянное напряжение: 60 кВ в течение 15 минут (для приемо-сдаточных испытаний после монтажа).

• Максимально допустимая рабочая температура жилы: +90°C.

• Допустимая температура жилы в режиме перегрузки: +130°C (не более 100 часов в год и 8 часов подряд).

• Температура жилы при коротком замыкании: +250°C (при длительности КЗ не более 5 секунд).

• Минимальная температура прокладки без предварительного прогрева: -15°C.

• Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля.

Механические и эксплуатационные параметры

• Срок службы: не менее 30 лет.

• Стойкость к нагреву: класс нагревостойкости изоляции XLPE позволяет длительно работать при высоких температурах.

• Герметичность: конструкция кабеля обеспечивает стойкость к проникновению влаги.

• Сопротивление брони: Бронеленты обеспечивают стойкость к растяжению и сдавливанию.

Сечения и массо-габаритные показатели

В таблице приведены ориентировочные данные для кабеля АПвБПу 3х жильного 10 кВ. Фактические значения могут незначительно отличаться в зависимости от производителя.

Таблица 1. Основные параметры кабеля АПвБПу 3х жильного 10 кВ

*Примечание: Допустимые токи нагрузки приведены для условий прокладки в земле с удельным тепловым сопротивлением 1,2 К·м/Вт, температуре земли +15°C и глубине прокладки 0,7 м. При прокладке в воздухе значения токов будут ниже на 10-15%. Точный расчет должен производиться по методике, указанной в ПУЭ 7 изд., гл. 1.3.

Сравнение с аналогами и выбор кабеля

АПвБПу vs. АПвПу

Кабель АПвПу не имеет брони (отсутствует индекс «Б»). Он предназначен для прокладки в помещениях, кабельных каналах и туннелях, где исключен риск механических повреждений. Использование АПвПу для прокладки в земле без дополнительных защитных мер (например, труб) недопустимо.

АПвБПу vs. АСБл / ААБл

Кабели марок АСБл (с бумажной пропитанной изоляцией, алюминиевыми жилами, броней, в lead sheath — свинцовой оболочке) долгое время были стандартом для сетей 10 кВ. Ключевые отличия:

• Изоляция: Бумажная пропитанная изоляция (АСБл) имеет ограничения по температуре (до +80°C), склонна к старению и требует строгого соблюдения уклонов трассы и применения муфт для предотвращения стекания пропитки. СШП-изоляция (АПвБПу) лишена этих недостатков.

• Вес и гибкость: Кабель АПвБПу значительно легче и более гибок, что упрощает транспортировку и монтаж.

• Экологичность: Отсутствие маслопропитанной бумаги и свинца делает АПвБПу более экологичным.

АПвБПу vs. ПвБПу

Кабель ПвБПу имеет медную (Cu) токопроводящую жилу. Медь обладает более высокой электропроводностью по сравнению с алюминием, что позволяет при прочих равных условиях использовать кабель меньшего сечения для передачи той же мощности. Однако медный кабель значительно дороже. Выбор между алюминием и медью является технико-экономическим и зависит от стоимости проекта, токовых нагрузок и требований к потерям напряжения.

Особенности монтажа и эксплуатации

1. Прокладка в земле: Перед укладкой в траншею необходимо убедиться в отсутствии острых камней, мусора. Дно траншеи должно быть уплотнено и отсыпано слоем песка или мягкого грунта толщиной не менее 100 мм. После укладки кабель засыпается таким же слоем, а затем защищается кирпичом или сигнальной лентой перед полной засыпкой.

2. Радиус изгиба: Строгое соблюдение минимального радиуса изгиба (15D) обязательно для предотвращения повреждения изоляции и экранов.

3. Заземление: Бронеленты и экраны по изоляции должны быть надежно заземлены с обеих сторон кабельной линии. Это требование электробезопасности и необходимое условие для корректной работы релейной защиты.

4. Монтаж муфт: Для соединения и ответвления применяются специальные соединительные и концевые муфты для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на 10 кВ. Технология монтажа требует строгого соблюдения инструкций производителя муфт, обеспечения чистоты и герметичности.

5. Испытания: После монтажа кабельная линия подлежит приемо-сдаточным испытаниям постоянным напряжением 60 кВ в течение 15 минут.

---

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1: В чем ключевое преимущество изоляции из сшитого полиэтилена (XLPE) перед бумажной пропитанной?
Ответ: Основные преимущества: более высокая допустимая температура эксплуатации (+90°C против +70-80°C), отсутствие ограничений по разности уровней при прокладке, высокая стойкость к влаге и термостабильность, меньший вес и большая гибкость, что упрощает монтаж.

Вопрос 2: Обязательно ли заземлять броню и экраны кабеля АПвБПу?
Ответ: Да, обязательно. Заземление брони обеспечивает электробезопасность персонала при пробое изоляции на броню. Заземление экранов по изоляции необходимо для отвода токов утечки, выравнивания потенциалов и корректной работы устройств релейной защиты (дифзащиты), которые используют трансформаторы тока, установленные на экранах.

Вопрос 3: Можно ли проложить кабель АПвБПу открыто по фасаду здания?
Ответ: Да, можно. Броня обеспечивает механическую защиту, а оболочка из ПВХ обладает достаточной стойкостью к ультрафиолетовому излучению и атмосферным воздействиям. Однако при длительной прокладке на солнце рекомендуется дополнительная защита (например, в гофротрубе) для увеличения срока службы оболочки.

Вопрос 4: Какое сечение кабеля АПвБПу 10 кВ выбрать для передачи мощности 5 МВт?
Ответ: Для грубой оценки можно использовать формулу: I = S / (√3 * U). Для 5 МВт (5000 кВА) ток составит ~288 А. Согласно таблице 1, ближайшее сечение с запасом – 3х150 мм² (допустимый ток 375-390 А). Однако точный расчет должен учитывать способ прокладки, температуру окружающей среды, количество параллельных линий и экономическую плотность тока согласно ПУЭ.

Вопрос 5: Что означает маркировка «6/10 кВ» и почему U0 меньше U?
Ответ: U₀/U = 6/10 кВ. U₀ – это напряжение между любой фазной жилой и землей (или экраном). В трехфазной сети с изолированной нейтралью или нейтралью, заземленной через компенсирующее устройство, напряжение между фазой и землей в нормальном режиме составляет примерно фазное напряжение (U / √3 ≈ 10 / 1.73 ≈ 5.8 кВ), что округляется до 6 кВ. U – это линейное (межфазное) напряжение. Таким образом, изоляция кабеля рассчитывается на работу при 6 кВ относительно земли и должна выдерживать межфазное напряжение 10 кВ.