Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвЭаПг 1х жильный на напряжение 35 кВ: полный технический анализ

Кабель марки АПвЭаПг 1х жильный на напряжение 35 кВ представляет собой современное высоковольтное кабельное изделие, предназначенное для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Данная маркировка расшифровывается следующим образом: А – алюминиевая токопроводящая жила; П – изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE); в – внутренний экран из полупроводящего сшитого полиэтилена; Э – экран из медных проволок; а – алюминиевая оболочка; П – наружная защитная оболочка из полиэтилена; г – герметизация продольная (чаще всего подразумевается гидрофобный заполнитель в экране). Конструкция кабеля оптимизирована для работы в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью.

Конструктивные элементы кабеля АПвЭаПг 1х35 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную электрическую и механическую функцию.

• Токопроводящая жила: Изготавливается из алюминия (марок А5, А5Е или А6 по ГОСТ 22483), круглой или секторной формы. Для сечения 35 мм² жила, как правило, круглая. Алюминий обеспечивает легкость и экономичность кабеля по сравнению с медными аналогами.
• Внутренний полупроводящий экран (экран жилы): Наносится экструзионным методом поверх токопроводящей жилы. Выполнен из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его функция – выравнивание распределения электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений на границе с изоляцией, предотвращая тем самым возникновение частичных разрядов.
• Изоляция: Основной изоляционный слой из сшитого полиэтилена (XLPE). Толщина изоляции нормируется стандартами (например, ГОСТ 15125 или ТУ 16-705.500-2006) и для напряжения 35 кВ составляет несколько миллиметров. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу повышенную термостойкость (допустимая температура жилы до +90°C в длительном режиме) и стойкость к деформациям.
• Внешний полупроводящий экран (экран изоляции): Аналогичен внутреннему экрану. Наносится поверх изоляции. Вместе с внутренним экраном создает идеально коаксиальную конструкцию, ограничивающую электрическое поле внутри изоляционного слоя.
• Экран (металлическая оплетка): Выполнен в виде повива медных проволок (реже – медной ленты). Предназначен для защиты от внешних электромагнитных влияний, обеспечения симметрии электрического поля, а также служит в качестве заземляющего и нулевого проводника для токов короткого замыкания. Является обязательным элементом для кабелей на напряжение 6 кВ и выше.
• Гидрофобный заполнитель: Располагается в межпроволочном пространстве экрана. Предотвращает продольное распространение влаги в случае повреждения внешней оболочки.
• Алюминиевая оболочка: Герметичная оболочка, выполненная из алюминиевой ленты методом сварки встык или внахлест. Обеспечивает абсолютную продольную герметизацию кабеля, защищает от проникновения влаги, механических повреждений, а также служит дополнительным экраном. Является барьером от грызунов.
• Защитный шланг (наружная оболочка): Выполняется из полиэтилена (обычно полиэтилена высокого давления, ПЭВП). Защищает алюминиевую оболочку от химических и атмосферных воздействий, обеспечивает стойкость к ультрафиолету, выполняет функцию антикоррозионной защиты. Цвет оболочки, как правило, черный.

Область применения и условия эксплуатации

Кабель АПвЭаПг 1х35 кВ предназначен для прокладки в земле (траншеях), кабельных каналах, туннелях, шахтах, коллекторах, а также в помещениях, включая помещения с повышенной влажностью. Благодаря алюминиевой герметичной оболочке, кабель рекомендуется для прокладки в грунтах с повышенной коррозионной активностью и в условиях возможного блуждающих токов. Он не распространяет горение при одиночной прокладке.

Основные условия эксплуатации:

• Номинальное напряжение: 35 кВ (между фазами).
• Максимальное рабочее напряжение (U_max): 40,5 кВ.
• Температура окружающей среды при прокладке: от -20°C до +40°C.
• Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -20°C.
• Допустимая температура жилы в длительном режиме: +90°C.
• Допустимая температура жилы при коротком замыкании (до 4 сек): +250°C.
• Минимальный радиус изгиба при прокладке: не менее 20 наружных диаметров кабеля.
• Срок службы: не менее 30 лет.

Технические характеристики и параметры

Для кабеля АПвЭаПг 1х35 мм² на 35 кВ ключевые параметры регламентируются техническими условиями. Ниже приведены типовые данные.

Таблица 1. Основные электрические и конструктивные параметры кабеля АПвЭаПг 1х35 кВ

Параметр	Значение / Описание
Номинальное сечение жилы, мм²	35
Класс жилы	1 или 2 (по гибкости)
Толщина изоляции из СПЭ, мм	10,5 (типовое значение по ГОСТ 15125)
Толщина алюминиевой оболочки, мм	~1.5 — 2.0
Толщина наружной оболочки из ПЭ, мм	~3.0
Наружный диаметр кабеля, мм (ориентировочно)	55 — 65
Масса 1 км кабеля, кг (ориентировочно)	2500 — 3000
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более	0,868 (для жилы класса 1)
Индуктивное сопротивление, Ом/км (ориентировочно)	0,15 — 0,18
Емкостное сопротивление, Ом/км (ориентировочно)	~0,2
Допустимый длительный ток нагрузки (Iдл), А*	~180 — 220 (зависит от условий прокладки)
Ток короткого замыкания (до 4 сек), кА	~8 — 10

• Точное значение I_дл определяется по ПУЭ 7 изд., глава 1.3, с учетом способа прокладки, температуры грунта, удельного теплового сопротивления и количества работающих кабелей вплотную.

Преимущества и недостатки кабеля АПвЭаПг

Преимущества:

• Высокая надежность и долговечность: Комбинация изоляции из СПЭ и алюминиевой герметичной оболочки обеспечивает стабильность параметров в течение всего срока службы.
• Продольная герметичность: Алюминиевая оболочка полностью исключает проникновение влаги вдоль кабеля, что критически важно для надежной работы высоковольтных линий.
• Коррозионная стойкость: Полиэтиленовая оболочка надежно защищает алюминиевую оболочку от химических и электрохимических воздействий.
• Высокая пропускная способность: Допустимая температура жилы +90°C позволяет пропускать большие токи по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией того же сечения.
• Удобство монтажа: Относительно малый радиус изгиба и отсутствие ограничений по перепаду уровней при прокладке.
• Пожароопасность: Не распространяет горение при одиночной прокладке.

Недостатки и ограничения:

• Высокая стоимость: Значительно дороже кабелей с бумажной изоляцией (например, АСБл) на аналогичное напряжение.
• Чувствительность к механическим повреждениям оболочки: При повреждении полиэтиленового шланга алюминиевая оболочка может подвергаться коррозии в агрессивных средах.
• Сложность монтажа концевых и соединительных муфт: Требует высокой квалификации персонала и специального оборудования для разделки и монтажа.
• Большая масса и жесткость: По сравнению с кабелями без металлической оболочки.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабеля АПвЭаПг требует соблюдения строгих правил. Прокладка осуществляется с обеспечением минимального радиуса изгиба. При подземной прокладке обязательна песчаная подушка и засыпка, а также защита кирпичом или плитами в местах с риском механических повреждений. При протяжке в кабельных сооружениях необходимо использовать ролики и направляющие, исключающие трение об острые кромки.

Для соединения и оконцевания применяются специальные муфты:

• Соединительные муфты: Предназначены для электрического и механического соединения двух отрезков кабеля. Включают в себя изоляционные и экранирующие компоненты, а также герметичный корпус, обеспечивающий защиту места соединения.
• Концевые муфты (концевая разделка): Устанавливаются на концах кабеля для подключения к шинам распределительного устройства, трансформатора или воздушной линии. Обеспечивают плавный вывод электрического поля и герметизацию торца кабеля. Для кабелей с алюминиевой оболочкой обязателен надежный контакт экрана (медных проволок) и алюминиевой оболочки с землей.

Монтаж муфт является ответственной операцией, требующей тщательной послойной разделки кабеля специальным инструментом, очистки поверхностей и точного совмещения изоляционных и экранирующих элементов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие АПвЭаПг от кабеля АПвПу?

Основное отличие заключается в материале герметизирующей оболочки. У кабеля АПвЭаПг – это алюминиевая (а) оболочка, а у АПвПу – усиленная (у) полиэтиленовая оболочка. Алюминиевая оболочка обеспечивает абсолютную продольную герметичность и лучшую защиту от влаги и грызунов, но кабель тяжелее и дороже. Кабель АПвПу легче и дешевле, но его нельзя прокладывать в условиях с высоким риском механических повреждений и в грунтах с блуждающими токами.

Как правильно выбрать сечение жилы для проекта?

Выбор сечения жилы (в данном случае 35 мм²) производится на основе расчета по допустимому длительному току нагрузки (нагрев) и потере напряжения, а также проверке на термическую стойкость при токах короткого замыкания. Исходными данными являются мощность нагрузки, схема электроснабжения, способ прокладки, температура окружающей среды/грунта и количество параллельных кабелей. Основным руководящим документом являются Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ), главы 1.3 и 2.3.

Обязательно ли заземлять экран (медные проволоки) и алюминиевую оболочку с двух сторон?

Да, это обязательное требование для кабелей на напряжение 35 кВ. Заземление металлических элементов экрана с обоих концов необходимо для обеспечения безопасности персонала, отвода токов короткого замыкания на землю и обеспечения нормального режима работы экрана как элемента, выравнивающего электрическое поле. При одностороннем заземлении на изолированном конце может возникнуть опасный потенциал.

Можно ли прокладывать кабель АПвЭаПг в воде?

Конструкция кабеля с алюминиевой герметичной оболочкой теоретически позволяет кратковременное или постоянное нахождение в воде. Однако для постоянной подводной прокладки существуют специальные исполнения кабелей с бронепокровом (например, АПвЭаПб), который защищает алюминиевую оболочку от механических повреждений (натяжение, камни, якоря). Прокладка АПвЭаПг в водных преградах без дополнительной защиты не рекомендуется.

Как контролировать состояние изоляции кабеля после прокладки?

Основным методом приемо-сдаточных испытаний после монтажа является испытание повышенным выпрямленным напряжением постоянного тока. Для кабелей на 35 кВ согласно ПУЭ (гл. 1.8) испытательное напряжение составляет 85 кВ, а длительность приложения – 10 минут. Также проводится измерение сопротивления изоляции мегаомметром на 2500 В. В процессе эксплуатации применяются методы неразрушающего контроля: мониторинг частичных разрядов, диагностика методом спектрального анализа возвратного напряжения (SAR), измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ).

Что означает цифра «1» в маркировке «1х жильный»?

Цифра «1» указывает на количество токопроводящих жил в кабеле. Кабель АПвЭаПг 1х35 кВ – одножильный. Для трехфазных систем необходимо прокладывать три таких кабеля. Одножильные кабели на высокое напряжение имеют преимущества в виде отсутствия потерь в оболочке (при правильном способе прокладки) и большей гибкости по сравнению с трехжильными кабелями большого сечения, но требуют большего внимания к взаимному расположению фаз для компенсации электромагнитных полей.

Какой документ является основным для заказа и приемки данного кабеля?

Основным техническим документом являются Технические Условия (ТУ) завода-изготовителя, которые разработаны на основе государственных стандартов (например, ГОСТ 15125 или отраслевых стандартов). В ТУ детально прописаны все конструктивные, электрические и эксплуатационные параметры, требования к материалам и методы испытаний. Паспорт и сертификат соответствия на партию кабеля должны предоставляться производителем.