Кабель АПвЭгаПу 20 кВ 70 мм²: полный технический анализ
Кабель АПвЭгаПу 20 кВ с номинальным сечением жилы 70 мм² представляет собой силовой кабель для стационарной прокладки на напряжение 20 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ). Его конструкция и материалы оптимизированы для надежной работы в современных электрических сетях среднего напряжения, включая кабельные линии в земле (траншеях), коллекторах, туннелях и по эстакадам, где предъявляются повышенные требования к пожарной безопасности и стойкости к внешним воздействиям.
Расшифровка маркировки АПвЭгаПу
Маркировка кабеля построена в соответствии с ГОСТ 31996-2012 и несет полную информацию о его конструкции:
- А – токопроводящая жила из алюминия.
- П – проводящий слой (экран) по изоляции жилы.
- в – внешняя оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.
- Э – экран общий из медных проволок (поверх скрученных жил).
- га – герметизация жил алюминиевой лентой (водоблокирующие ленты).
- Пу – повышенной устойчивости горения (не распространяющий горение при одиночной прокладке).
- 20 кВ – номинальное напряжение 20000 В.
- 70 мм² – номинальное сечение основной токопроводящей жилы.
- Кабельные линии распределительных сетей 6-20 кВ (воздушные линии, переустроенные в кабельные).
- Питание мощных потребителей: трансформаторных подстанций, насосных станций, промышленных предприятий.
- Прокладка в кабельных коллекторах, туннелях, по эстакадам и в галереях.
- Прокладка в земле (траншеях) при наличии условий, исключающих механические повреждения (защита плитами, сигнальной лентой).
- Участки трасс, где предъявляются требования по нераспространению горения.
- Радиус изгиба: При монтаже и укладке необходимо соблюдать минимальный радиус изгиба. Для данного кабеля он составляет не менее 15 его наружных диаметров. Нарушение этого правила может привести к повреждению изоляции и экранов.
- Температура монтажа: Прокладка без подогрева допускается при температуре не ниже -15°C. При более низких температурах кабель необходимо выдержать в теплом помещении или использовать термочехлы для подогрева.
- Концевые и соединительные муфты: Для монтажа применяются специальные концевые и соединительные муфты на 20 кВ, рассчитанные на работу с кабелями с изоляцией из СПЭ и алюминиевыми жилами. Качественная разделка и герметизация муфт – залог долговечности линии.
- Заземление: Медный экран (оплетка) кабеля подлежит обязательному двухстороннему заземлению для обеспечения безопасности и нормальной работы защит. Заземление должно иметь малое сопротивление.
- Испытания после прокладки: После монтажа кабельная линия подвергается приемо-сдаточным испытаниям повышенным напряжением постоянного тока (48 кВ в течение 15 мин) или переменного тока (30 кВ в течение 10 мин).
- АПвЭгаПу vs АПвПгаПу: Основное отличие – материал общего экрана. У АПвЭгаПу это медные проволоки («Э»), у АПвПгаПу – медная гофрированная лента («П»). Проволочный экран обладает большей гибкостью, лучшей стойкостью к многократным изгибам и, как правило, большей проводимостью для токов КЗ. Ленточный экран может давать выигрыш в диаметре и весе.
- АПвЭгаПу vs АПвЭВПу: Отличие в материале оболочки. «в» – ПВХ, «В» – полиэтилен. Полиэтиленовая оболочка (АПвЭВПу) обладает лучшими диэлектрическими и влагозащитными свойствами, но ПВХ оболочка (АПвЭгаПу) имеет лучшую стойкость к распространению горения и к ультрафиолету.
- АПвЭгаПу vs СГ (старопромышленный кабель с бумажной изоляцией): Кабель с СПЭ-изоляцией (АПвЭгаПу) имеет существенные преимущества: меньший вес и диаметр, более высокую допустимую температуру жилы (+90°C против +70-80°C), отсутствие необходимости в сложной системе маслоподпитки, возможность прокладки на трассах с большими перепадами уровней. Он является современной заменой бумажным кабелям.
Конструкция кабеля АПвЭгаПу 20 кВ 70 мм²
Конструкция кабеля многослойна, каждый слой выполняет строго определенную функцию.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий, твердый, для кабелей) по ГОСТ 22483. Для сечения 70 мм² жила, как правило, выполняется многопроволочной круглой формы (класс 2 по ГОСТ 22483), что обеспечивает достаточную гибкость для транспортировки и монтажа. Возможно также исполнение из секторных жил для уменьшения общего диаметра кабеля.
2. Экранирующий слой по жиле (проводящий)
Поверх изоляции жилы накладывается экструдированный полупроводящий слой. Он служит для выравнивания электрического поля и предотвращения возникновения частичных разрядов на границе между изоляцией и металлическим экраном.
3. Изоляция
Выполняется из сшитого полиэтилена (СПЭ, англ. XLPE). Номинальная толщина изоляции для кабеля на 20 кВ составляет 8.0 мм (для сечения 70 мм²). Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу высокую термостойкость (допустимая длительная температура жилы +90°C), отличные диэлектрические и механические свойства, стойкость к тепловым ударам.
4. Экранирующий слой по изоляции (проводящий)
Аналогичен слою по жиле, накладывается поверх изоляции.
5. Металлический экран (общий)
Выполнен в виде оплетки из медных проволок (обозначение «Э» в маркировке). Предназначен для защиты от внешних электромагнитных помех, обеспечения симметрии электрического поля, а также служит в качестве элемента цепи для протекания токов короткого замыкания. Для сечения 70 мм² на 20 кВ сечение медных проволок нормируется и обычно составляет не менее 25 мм².
6. Герметизация (водоблокирование)
Обозначение «га» указывает на наличие гидрофобного (водоблокирующего) заполнителя в виде лент или нитей под оболочкой. При контакте с влагой материал разбухает, герметизируя возможные повреждения оболочки и предотвращая продольное распространение воды вдоль кабеля.
7. Оболочка
Внешняя защитная оболочка из ПВХ пластиката пониженной горючести (индекс «Пу»). Цвет оболочки, как правило, черный. Толщина оболочки нормируется в зависимости от диаметра кабеля под ней. Она обеспечивает механическую защиту, стойкость к агрессивным средам, ультрафиолету и отвечает требованиям нераспространения горения.
Основные технические характеристики и параметры
Электрические параметры (при температуре жилы +90°C)
| Параметр | Значение для АПвЭгаПу 20 кВ 70 мм² | Примечание / Стандарт |
|---|---|---|
| Напряжение, U0/U (Um) | 12/20 (24) кВ | U0 – напряжение между жилой и землей; U – между жилами; Um – максимальное |
| Максимально допустимая длительная температура жилы | +90°C | В нормальном режиме |
| Допустимая температура жилы при КЗ | +250°C | Продолжительность не более 5 сек |
| Максимальная температура при перегрузке | +130°C | Согласно ГОСТ 31996-2012 |
| Сопротивление жилы постоянному току, не более | 0.443 Ом/км | При +20°C для многопроволочной жилы |
| Емкость | ~0.30 мкФ/км | Ориентировочное значение |
| Индуктивное сопротивление | ~0.15 Ом/км | Ориентировочное значение |
| Испытательное переменное напряжение промышленной частоты | 30 кВ | Продолжительность 10 мин после прокладки |
| Испытательное постоянное напряжение | 48 кВ | Продолжительность 15 мин на барабане |
Механические и климатические параметры
| Параметр | Характеристика |
|---|---|
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | Не менее 15 наружных диаметров кабеля |
| Диапазон температур монтажа | Не ниже -15°C (без предварительного подогрева) |
| Диапазон рабочих температур окружающей среды | От -50°C до +50°C |
| Стойкость к распространению горения | Не распространяет горение при одиночной прокладке (категория П1б.8.2.2.2 по ГОСТ 53315) |
| Допустимая температура монтажа без дополнительного подогрева | До -15°C |
Допустимые длительные токовые нагрузки
Токовая нагрузка зависит от условий прокладки. Приведены значения для наиболее распространенных способов (согласно ПУЭ 7 изд., ГОСТ Р 52796-2007).
| Условия прокладки | Допустимый длительный ток, А | Примечания |
|---|---|---|
| В земле (траншее), в одной трубе | ~205 А | Глубина 0.7 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт, температура грунта +15°C |
| В воздухе (на открытом воздухе, в туннеле) | ~220 А | Температура воздуха +25°C, отсутствие солнечной радиации |
| В кабельном канале (блоке) | ~190 А | С учетом ухудшения теплоотвода |
Внимание: Точные значения нагрузок должны рассчитываться для каждого конкретного проекта с учетом всех поправочных коэффициентов (на температуру, количество работающих кабелей, тепловое сопротивление среды и т.д.).
Область применения
Кабель АПвЭгаПу 20 кВ 70 мм² предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Основные сферы применения:
Не рекомендуется для прокладки в воде (водоемах), в болотах, в грунтах с высокой коррозионной активностью без дополнительной защиты, а также для подвижного подключения.
Особенности монтажа и эксплуатации
Монтаж кабеля АПвЭгаПу должен производиться с соблюдением правил ПУЭ, ПТЭЭП и инструкций завода-изготовителя.
Сравнение с аналогами
Кабель АПвЭгаПу часто сравнивают с другими марками кабелей на 20 кВ:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. В чем ключевое преимущество кабеля АПвЭгаПу перед кабелем с бумажной изоляцией?
Основные преимущества: высокая допустимая рабочая температура (+90°С), что позволяет пропускать большие токи нагрузки; отсутствие пропиточного состава, что исключает риск утечки и позволяет прокладывать на трассах с любым перепадом уровней; меньшие масса и габариты; простота монтажа и обслуживания; большая стойкость к тепловым перегрузкам.
2. Что означает индекс «га» и насколько он важен?
Индекс «га» указывает на наличие гидрофобного заполнителя под оболочкой. Это критически важно для прокладки в земле и коллекторах, где есть риск проникновения влаги при повреждении оболочки. Заполнитель локализует место протечки, предотвращая распространение воды вдоль кабеля на сотни метров, что значительно снижает стоимость и сложность последующего ремонта.
3. Можно ли прокладывать кабель АПвЭгаПу 20 кВ 70 мм² в одном лотке с кабелями низкого напряжения?
Да, можно, но с соблюдением требований ПУЭ (Глава 2.1, 2.3). Кабели на напряжение выше 1 кВ, как правило, рекомендуется прокладывать выше кабелей до 1 кВ. Также необходимо учитывать, что при коротком замыкании на кабеле 20 кВ могут возникнуть значительные электродинамические и термические воздействия на соседние кабели. Должны быть выполнены расчеты и обеспечены меры защиты.
4. Как правильно выбрать сечение медных проволок экрана?
Сечение медного экрана нормируется стандартом и выбирается заводом-изготовителем исходя из условий стойкости к токам короткого замыкания. Для кабеля 20 кВ сечением 70 мм² стандартное минимальное сечение экрана составляет 25 мм². В проекте важно проверить, что это сечение удовлетворяет расчетному току КЗ на конкретном участке сети (по тепловой стойкости).
5. Требуется ли дополнительная защита при прокладке в земле?
При прокладке в траншее кабель должен быть защищен от механических повреждений. Согласно ПУЭ, при вероятности таких повреждений кабель следует прокладывать в асбоцементных или пластиковых трубах, либо защищать кирпичом или бетонными плитами. Обязательна укладка сигнальной ленты на 200-250 мм выше кабеля.
6. Какой срок службы у данного кабеля?
Номинальный срок службы кабеля АПвЭгаПу, заявленный производителями и стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации сильно зависит от условий прокладки, качества монтажа (особенно муфт), режимов работы (наличия перегрузок) и коррозионной активности окружающей среды.
Заключение
Кабель АПвЭгаПу 20 кВ 70 мм² является современным, надежным и технологичным решением для строительства и модернизации распределительных сетей среднего напряжения. Его конструкция, включающая алюминиевую жилу, изоляцию из сшитого полиэтилена, медный проволочный экран, систему водоблокировки и нераспространяющую горение оболочку, обеспечивает высокие электрические, механические и эксплуатационные характеристики. Правильный выбор, монтаж и эксплуатация данного кабеля в соответствии с нормативной документацией и условиями конкретного объекта являются основой для создания долговечной и безопасной кабельной линии.