Кабель силовой АПвБВнг(А)-LS на напряжение 35 кВ: полный технический анализ

Кабель АПвБВнг(А)-LS 3-х жильный на напряжение 35 кВ представляет собой современное высоковольтное кабельное изделие, предназначенное для стационарной прокладки в электрических сетях на номинальное переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы подобраны для обеспечения высокой надежности, пожарной безопасности и длительного срока службы в условиях интенсивной эксплуатации. Расшифровка маркировки является ключом к пониманию его характеристик: А – алюминиевая токопроводящая жила, Пв – изоляция из сшитого полиэтилена, Б – броня из двух стальных оцинкованных лент, Внг(А) – виниловый оболочка пониженной горючести с индексом пожарной опасности «А» (не распространяющая горение при групповой прокладке), LS – Low Smoke (пониженное дымовыделение).

Конструкция кабеля АПвБВнг(А)-LS 35 кВ

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

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий высокой электропроводности) по ГОСТ 22483. Для сечения 35 мм² жила, как правило, имеет круглую форму и является однопроволочной (ож) для кабелей до 35 мм² включительно, либо многопроволочной для больших сечений. Алюминий обеспечивает оптимальное соотношение проводимости, механической прочности и стоимости, что делает кабель экономически эффективным для магистральных линий.

2. Экранирующий слой над жилой (полупроводящий экран)

Непосредственно на токопроводящую жилу накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его задача – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов, которые разрушительно действуют на изоляцию.

3. Основная изоляция

Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Это ключевой элемент, определяющий высокое рабочее напряжение. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу исключительные свойства: высокую температурную стойкость (до 90°C в продолжительном режиме), отличные диэлектрические характеристики, стойкость к термодеструкции и механическую прочность. Толщина изоляции нормирована стандартами и для 35 кВ составляет несколько миллиметров.

4. Экранирующий слой над изоляцией (полупроводящий экран)

Поверх основной изоляции накладывается второй экструдированный полупроводящий слой. Вместе с экраном жилы он создает коаксиальную конструкцию, равномерно распределяющую электрическое поле только в объеме изоляции и исключающую его воздействие на внешние элементы.

5. Поясная изоляция

Представляет собой обмотку из полупроводящей ленты или экструзию. Она служит для выравнивания потенциала по периметру кабеля и является переходным элементом к металлическому экрану.

6. Металлический экран (заземляющий)

Выполняется в виде медной ленты, наложенной продольно с перекрытием, или в виде медных проволок, спирально наложенных поверх поясной изоляции. Основные функции: защита от электромагнитных помех, замыкание тока на землю в случае пробоя изоляции, обеспечение симметрии электрического поля. Для трехжильных кабелей экран, как правило, является общим.

7. Заполнитель и разделительный слой

Между экранированными жилами и под оболочкой укладывается заполнитель из негорючего материала (например, мелонаполненной резины) для придания кабелю круглой формы. Может присутствовать разделительный слой из полимерной пленки или обмотки для защиты оболочки от контакта с броней.

8. Броня

Состоит из двух оцинкованных стальных лент, наложенных с зазором так, чтобы верхняя лента перекрывала зазор нижней. Броня обеспечивает механическую защиту от сдавливания, растяжения, грызунов и случайных повреждений при прокладке и эксплуатации.

9. Внешняя оболочка

Выполняется из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности (Внг). Оболочка маркировки LS обладает пониженным дымовыделением и газообразованием при горении. Цвет оболочки, как правило, черный. Толщина оболочки нормирована в зависимости от диаметра кабеля под броней.

Основные технические характеристики

Параметры кабеля регламентируются ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ» (для общих принципов) и ТУ производителей, разработанных для высоковольтных кабелей. Ниже приведены ключевые характеристики для кабеля 3х35 мм² на 35 кВ.

Таблица 1. Основные технические и электрические параметры

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	20,5 / 35 кВ (40,5 кВ)
Количество и сечение жил	3 жилы, 35 мм² (номинальное)
Максимальная рабочая температура жилы	90 °C (длительно), 130 °C (при КЗ, не более 4 с)
Минимальная температура прокладки (без подогрева)	-15 °C
Минимальный радиус изгиба при прокладке	Не менее 15 наружных диаметров кабеля
Допустимый длительный ток нагрузки (Iдоп)*	~140-160 А (зависит от способа прокладки и условий охлаждения)
Сопротивление жилы постоянному току при 20°C, не более	0,868 Ом/км (для однопроволочной)
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты	65 кВ (в течение 10 мин. для готового кабеля)
Сопротивление изоляции, не менее	1000 МОм·км
Индекс пожарной опасности по ГОСТ 31565	П1.8.2.2.2 (А-категория по нераспространению горения)

• Точное значение I_доп требует расчета по методике ГОСТ Р МЭК 60287 с учетом всех влияющих факторов (глубина залегания, температура грунта, тепловое сопротивление среды и др.).

Области применения и способы прокладки

Кабель АПвБВнг(А)-LS 35 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Основные сферы применения:

• Магистральные и распределительные линии в сетях 35 кВ.
• Вводы электроэнергии на промышленные предприятия, крупные объекты инфраструктуры.
• Питание мощных трансформаторных подстанций и распределительных пунктов.
• Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах) и производственных помещениях.
• Прокладка в земле (траншеях) при условии защиты от коррозии и механических повреждений, несмотря на наличие брони.

Важно: Прокладка в земле (траншеях) требует дополнительных мер: использование песчаной подушки и засыпки, защитных плит или кирпича в местах с повышенной нагрузкой, сигнальной ленты. Броня кабеля должна быть заземлена с двух сторон.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества:

• Пожарная безопасность: Сочетание индекса Внг(А) и LS минимизирует риск распространения пламени при групповой прокладке и выделение коррозионно-активных газов и дыма в случае пожара.
• Надежность изоляции: Сшитый полиэтилен обладает высокой стойкостью к тепловому старению и частичным разрядам.
• Механическая защита: Стальная броня надежно защищает от механических воздействий.
• Коррозионная стойкость: Оцинкованная броня и герметичная оболочка обеспечивают защиту от влаги и агрессивных сред.
• Удобство монтажа: По сравнению со свинцовыми или маслонаполненными кабелями старых типов, обладает меньшим весом и большей гибкостью.

Недостатки / Ограничения:

• Чувствительность к точечным механическим воздействиям: При повреждении оболочки и брони влага может распространяться вдоль кабеля по экранам.
• Большой радиус изгиба: Требует аккуратности при монтаже на поворотах трассы.
• Стоимость: Выше, чем у кабелей с бумажно-пропитанной изоляцией на то же напряжение, но эксплуатационные расходы ниже.
• Необходимость квалифицированного монтажа муфт: Термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты требуют тщательной подготовки и заземления экранов.

Требования к монтажу, соединению и заземлению

Монтаж должен производиться в соответствии с ПУЭ 7-го издания, «Инструкцией по монтажу силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена» и проектной документацией.

• Перед прокладкой необходимо проверить целостность оболочки и изоляции (мегаомметром на 5-10 кВ).
• Заземление металлического экрана и брони является обязательным. Экран должен быть заземлен с двух сторон кабельной линии для обеспечения циркуляции токов нулевой последовательности и безопасности. В случае большой длины линии применяют поперечное или продольное секционирование экрана.
• Соединение жил и ответвление производятся с помощью специальных кабельных муфт: соединительных, концевых (в т.ч. для КРУ) и стопорных. Герметичность муфты – критически важный параметр.
• При переходе из земли в воздух или в помещение необходимо установить концевую муфту, а участок кабеля по стене защитить от УФ-излучения (кабель в оболочке из PVC нестоек к прямому солнечному свету).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кабель АПвБВнг(А)-LS от АПвБбШвнг(А)-LS?

Основное отличие – в конструкции брони. Буква «Б» в маркировке АПвБВнг(А)-LS означает броню из двух стальных лент. В маркировке АПвБбШвнг(А)-LS «Бб» означает броню из стальных оцинкованных профилированных (гофрированных) лент, а «Шв» – защитный шланг из ПВХ. Кабель с броней типа «Бб» часто имеет несколько лучшую гибкость и более гладкую внешнюю поверхность под оболочкой, но сущностных различий в защитных функциях нет.

Можно ли прокладывать данный кабель в одном лотке или тоннеле с кабелями на 0,4 кВ?

Да, такая прокладка допустима согласно ПУЭ, однако необходимо учитывать требования к категориям пожарной опасности. Кабель с индексом «нг(А)-LS» удовлетворяет самым строгим требованиям по нераспространению горения для групповой прокладки. Рекомендуется разделять пучки кабелей разных напряжений перегородками или размещать на разных полках лотка для удобства обслуживания и снижения взаимного теплового влияния.

Как правильно выбрать сечение жилы 35 мм² для проекта?

Сечение 35 мм² является стандартным для сетей 35 кВ, но его достаточность должна быть подтверждена расчетом:

1. По допустимому длительному току нагрузки (I_доп).
2. По потере напряжения (для протяженных линий).
3. По термической стойкости к токам короткого замыкания.
4. По экономической плотности тока (для сетей с большим числом часов использования максимума нагрузки).

Для ответственных линий часто выбирают сечение с запасом (например, 50 или 70 мм²) для обеспечения резерва по току и снижения потерь.

Требуется ли для кабеля АПвБВнг(А)-LS 35 кВ дополнительная защита при прокладке в земле?

Броня из стальных лент обеспечивает защиту от механических повреждений, но не от коррозии в агрессивных грунтах. При прокладке в земле обязательно:

• Использование песчаной подсыпки и засыпки (толщиной не менее 100 мм сверху и снизу).
• Укладка защитных плит или кирпича в местах с повышенной нагрузкой (под дорогами, въездами).
• При наличии блуждающих токов или в агрессивных грунтах рекомендуется прокладка в асбестоцементных или полиэтиленовых трубах с последующей продувкой сухим воздухом или заполнением гидрофобным гелем.

Какой срок службы у данного кабеля?

Номинальный срок службы кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена, при соблюдении условий эксплуатации, транспортировки, монтажа и хранения, составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс может превышать 40-50 лет. Критическими факторами, сокращающими срок службы, являются: постоянная перегрузка по току, работа при температурах, близких к предельным, повреждение оболочки и проникновение влаги, некачественный монтаж соединительных муфт.

Чем обосновано использование алюминиевой жилы вместо медной в кабелях на 35 кВ?

Использование алюминия в высоковольтных кабелях экономически и технически обосновано:

• Стоимость: Кабели с алюминиевыми жилами значительно дешевле медных аналогов при сопоставимых электрических характеристиках на высоком напряжении.
• Вес: Кабель легче, что упрощает транспортировку и монтаж.
• Достаточная проводимость: На высоком напряжении основным ограничивающим фактором часто является не активное сопротивление жилы, а емкостные токи и тепловой режим изоляции. Сечение жилы подбирается с учетом этих факторов, и алюминиевое сечение, как правило, оказывается экономически оптимальным.

Для внутристанционных соединений или на особо ответственных участках, где требуется максимальная компактность и стойкость к многочисленным изгибам, могут применяться кабели с медными жилами (маркировка «А» заменяется на отсутствие буквы или «М»).