Кабель силовой АПвБВнг(А)-LS 35 кВ: конструкция, характеристики и область применения

Кабель АПвБВнг(А)-LS 35 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) на номинальное напряжение 35 кВ, предназначенный для стационарной прокладки в электрических сетях переменного напряжения частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, пожарную безопасность и длительный срок службы в условиях интенсивной эксплуатации. Расшифровка маркировки кабеля является ключом к пониманию его свойств: А – алюминиевая токопроводящая жила; Пв – изоляция из вулканизированного (сшитого) полиэтилена; Б – броня из двух стальных оцинкованных лент; В – оболочка из поливинилхлоридного пластиката; нг(А) – нераспространяющий горение по категории А; LS – Low Smoke, пониженное дымовыделение при горении.

Конструктивные элементы кабеля АПвБВнг(А)-LS 35 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим элементы конструкции от центра к периферии.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или аналогичной) круглой формы. Для сечений от 50 мм² и выше жила может быть секторной или сегментной формы для оптимизации диаметра кабеля. Жила может быть однопроволочной (монолитной) для сечений до 240-300 мм² и многопроволочной для больших сечений, что обеспечивает необходимую гибкость.

2. Экран на жиле (полупроводящей слой)

Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный экран из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его назначение – выравнивание электрического поля у поверхности жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов, которые разрушают основную изоляцию.

3. Изоляция

Основной изолирующий слой выполнен из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал, подвергнутый процессу вулканизации (сшивке молекул), обладает выдающимися характеристиками: высокими электрической прочностью и рабочими температурами (до 90°C в длительном режиме, до 130°C в режиме перегрузки, до 250°C при коротком замыкании), стойкостью к термодеструкции и влаге. Толщина изоляции строго нормирована стандартами (например, ГОСТ 31996-2012) и зависит от номинального напряжения.

4. Экран на изоляции (полупроводящей слой)

Поверх основной изоляции накладывается второй экструдированный экран из полупроводящего материала. Он предназначен для симметрирования электрического поля и заключения его внутри изоляционного слоя.

5. Поясная изоляция

В трехжильных кабелях поверх каждого изолированного и экранированного сердечника (фазы) накладывается поясная изоляция, обычно в виде обмотки из полупроводящей бумаги или ленты. Она служит для выравнивания поля в межфазном пространстве.

6. Медные экраны

Каждая жила экранирована медной лентой или оплеткой (в соответствии с конструкцией). Основные функции экранов: защита от внешних электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля, использование в качестве проводника для токов утечки и, что критически важно, в качестве пути для тока короткого замыкания в системах с эффективно заземленной нейтралью.

7. Заполнитель и поясная оболочка

Пространство между экранированными жилами заполняется негорючим эластичным материалом (например, резиновой смесью или ПВХ-пластикатом). Это придает кабелю круглую форму и механическую стабильность. Поверх заполнения может накладываться поясная оболочка из ПВХ или полиэтилена.

8. Броня

Выполнена из двух стальных оцинкованных лент, наложенных спирально с перекрытием. Броня обеспечивает механическую защиту от сдавливания, растяжения, грызунов и случайных повреждений при прокладке и эксплуатации. Оцинковка предотвращает коррозию.

9. Наружная оболочка

Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности с индексами «нг(А)-LS». Это означает, что кабель не распространяет горение при групповой прокладке по категории А (наиболее жесткие условия испытаний) и выделяет пониженное количество дыма и газа (Low Smoke) при воздействии пламени. Оболочка защищает броню от коррозии и внешних воздействий.

Основные технические характеристики

Характеристики кабеля АПвБВнг(А)-LS 35 кВ регламентируются ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66, 1 и 3 кВ» (для общих требований к кабелям с ПВХ оболочкой) и ТУ 16.К71-335-2004 или более новыми. Ключевые параметры представлены в таблицах.

Таблица 1. Электрические и температурные характеристики

Параметр	Значение	Примечание
Номинальное напряжение U0/U, кВ	20.5 / 35	U0 – напряжение между жилой и землей/экраном
Частота, Гц	50
Максимальная рабочая температура жилы, °C	90	Длительный режим
Допустимая температура жилы при перегрузке, °C	130	Продолжительность до 8 ч в сутки, не более 1000 ч за срок службы
Максимальная температура при КЗ, °C	250	Продолжительность до 5 с
Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева, °C	-15
Температура эксплуатации, °C	от -50 до +50
Сопротивление изоляции, МОм·км	Не менее 1000	При температуре 20°C
Испытательное переменное напряжение, кВ	65	Продолжительность 10 мин после прокладки

Таблица 2. Пожаробезопасные характеристики оболочки (нг(А)-LS)

Параметр	Норма по ГОСТ 31565-2012 (категория П1б.8.2.2.2)	Пояснение
Распространение горения при групповой прокладке	Категория А	Испытание в лотке с самой высокой тепловой нагрузкой. Горение не распространяется.
Кислородный индекс, %	Не менее 30	Минимальная концентрация кислорода, при которой возможно горение.
Дымообразование	Коэффициент светопропускания не менее 50%	Пониженное дымовыделение (Low Smoke).
Выделение коррозионно-активных газов (газовыделение)	Значение pH не менее 4,3; проводимость не более 10 мкСм/мм; потеря массы не более 40%	Пониженная коррозионная активность продуктов горения.
Токсичность продуктов горения	Индекс токсичности более 40	Относится к классу малоопасных.

Область применения и способы прокладки

Кабель АПвБВнг(А)-LS 35 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Благодаря броне и оболочке с улучшенными пожарными свойствами, его применение оптимально в следующих условиях:

• Прокладка в земле (траншеях) при условии отсутствия растягивающих нагрузок и агрессивности грунта, не опасной для материалов брони и оболочки. Требуется защита от механических повреждений (кирпич, плиты) при прокладке на глубине менее 1 м.
• Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, шахтах, этажах распределительных устройств, производственных помещениях.
• Прокладка в помещениях и на объектах с массовым пребыванием людей (вокзалы, торговые центры, метро, аэропорты), где предъявляются повышенные требования к пожарной безопасности (низкое дымовыделение и отсутствие распространения огня).
• Прокладка на электростанциях и промышленных предприятиях.
• Не рекомендуется для прокладки в блоках, трубах, в воде, а также в грунтах с высокой коррозионной активностью без дополнительной защиты.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества перед кабелем с бумажно-пропитанной изоляцией (АСБл, ЦАСБл):

• Более высокая допустимая температура жилы (90°C против 70-80°C).
• Отсутствие ограничений по перепаду высот при прокладке.
• Меньший вес и наружный диаметр при аналогичных параметрах.
• Проще монтаж муфт и концевых заделок.
• Не требуется контроль уровня маслопропитки.
• Пожаробезопасность (оболочка нг(А)-LS).

Преимущества перед кабелем в ПВХ изоляции на 35 кВ:

• Более высокие электрические характеристики и стойкость к тепловому старению.
• Лучшие диэлектрические потери.

Недостатки:

• Более высокая чувствительность к механическим повреждениям изоляции при транспортировке и монтаже по сравнению с бумажной изоляцией (требуется аккуратность).
• Чувствительность к точечным воздействиям (удары, зажимы) – риск возникновения деревьев старения.
• Относительно высокая стоимость по сравнению с АСБл, но часто экономически оправдана за счет упрощения монтажа и эксплуатации.

Особенности монтажа и эксплуатации

• Радиус изгиба при прокладке: не менее 20 наружных диаметров кабеля для одножильных и 15 для трехжильных в броне.
• При прокладке в земле необходимо использовать песчаную подушку и засыпку, а также сигнальную ленту.
• Концевые заделки и соединительные муфты должны быть предназначены specifically для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на 20.5/35 кВ.
• Обязательно заземление медных экранов и брони с двух концов кабельной линии. В линиях большой длины может применяться поперечное заземление экранов.
• Перед включением под напряжение после монтажа кабельная линия должна быть испытана повышенным напряжением переменного тока 65 кВ в течение 10 минут.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между АПвБВнг(А)-LS и АПвПуг?

Основное отличие – в материале наружной оболочки. У АПвПуг оболочка выполнена из полиэтилена, который обладает отличными влагозащитными свойствами, но горит с выделением большого количества тепла и капель. Кабель АПвБВнг(А)-LS имеет оболочку из ПВХ пониженной пожарной опасности, что делает его применимым внутри помещений и в коллекторах. АПвПуг чаще используется для прокладки исключительно в земле (траншеях).

Можно ли прокладывать кабель АПвБВнг(А)-LS открыто по фасаду здания?

Прямая прокладка по фасадам не рекомендуется без дополнительной защиты от ультрафиолетового излучения, так как ПВХ оболочка подвержена фотостарению. Для таких целей существуют кабели с УФ-стабилизированной оболочкой (часто обозначаются индексом «нг(А)-HF» или «нг(А)-FR»). Если прокладка неизбежна, необходимо использовать защитные короба или трубы.

Какой срок службы у данного кабеля?

Номинальный срок службы, заявленный производителями и стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации зависит от условий прокладки, режимов работы (температурных нагрузок, перегрузок), качества монтажа и отсутствия внешних повреждений.

Обязательно ли использовать концевые муфты с заземляющим выводом на экран?

Да, это обязательное требование. Заземление экранов (по концам линии) необходимо для безопасности персонала (снятие потенциала), для обеспечения нормального режима работы кабеля (симметрия поля) и для прохождения тока короткого замыкания в сетях с эффективно заземленной нейтралью.

Чем обусловлено требование по минимальной температуре прокладки без подогрева (-15°C)?

При температурах ниже указанной ПВХ оболочка и изоляция из СПЭ теряют эластичность и становятся хрупкими. При размотке, изгибах и монтаже могут возникнуть микротрещины в изоляции и оболочке, что в дальнейшем приведет к пробою. При необходимости работ в более холодных условиях кабель необходимо предварительно прогреть в отапливаемом помещении или с помощью специальных трансформаторов прогрева.

В чем разница между категориями нераспространения горения «нг(А)» и просто «нг»?

Категория «нг» означает, что кабель не распространяет горение при одиночной прокладке. Категория «нг(А)» – наиболее строгая, означает, что кабель не распространяет горение при групповой прокладке в пучках (испытание проводится в лотке с самой высокой тепловой нагрузкой – категория А по ГОСТ 31565-2012). Для объектов энергетики и инфраструктуры обычно требуется именно категория «нг(А)».

Можно ли использовать этот кабель в туннелях и коллекторах атомных электростанций?

Да, кабель АПвБВнг(А)-LS 35 кВ полностью соответствует требованиям пожарной безопасности для прокладки в кабельных сооружениях АЭС, включая низкое дымовыделение и отсутствие распространения горения при групповой прокладке. Однако окончательный выбор кабеля для конкретного объекта АЭС регламентируется строгими внутренними нормами и проектной документацией.