Кабель АПвЭгП 1-х жильный
Кабель АПвЭгП 1-х жильный: полный технический обзор и область применения
Кабель АПвЭгП представляет собой одножильный силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 6, 10, 20 или 35 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность в протяженных кабельных линиях, в том числе в сложных условиях эксплуатации. Расшифровка маркировки АПвЭгП по ГОСТ 18410-73 и ТУ 16.К71-335-2004 следующая: А – алюминиевая токопроводящая жила; П – изоляция из сшитого полиэтилена (в маркировке используется символ «П» для СПЭ); в – внутренняя экранирующая оболочка (экран) по жиле из полупроводящего сшитого полиэтилена; Э – общий экран в виде медной ленты или проволок; г – герметизация, в данном случае продольная, алюмополимерной лентой; П – наружная защитная оболочка из полиэтилена.
Конструкция кабеля АПвЭгП 1х
Конструкция кабеля является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее подробно, начиная от центра.
- Токопроводящая жила (ТПЖ): Изготавливается из алюминия (материал — А5Е, А5 или А6 по ГОСТ 22483). Для сечений от 50 мм² и выше жила, как правило, секторной или сегментной формы для оптимального заполнения пространства и снижения диаметра кабеля. Жила может быть однопроволочной (монолитной) для сечений до 240-300 мм² (в зависимости от ТУ) и многопроволочной для больших сечений.
- Внутренний полупроводящий экран (электропроводящий слой): Непосредственно накладывается на токопроводящую жилу. Выполняется из экструдированного полупроводящего сшитого полиэтилена. Его ключевая задача – выравнивание электрического поля, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов (коронных разрядов) на границе жилы и основной изоляции.
- Изоляция: Основной диэлектрический слой из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивания (вулканизации) молекул полиэтилена придает материалу повышенные температурные характеристики по сравнению с термопластичным ПЭ. Рабочая температура жилы повышается до +90°C, а допустимая температура при коротком замыкании достигает +250°C. Изоляция обладает высокой электрической прочностью, низкими диэлектрическими потерями и стойкостью к тепловому старению.
- Внешний полупроводящий экран: Аналогичен внутреннему, накладывается поверх основной изоляции. Также изготавливается из экструдированного полупроводящего СПЭ. Формирует идеально гладкую цилиндрическую поверхность для наложения металлического экрана.
- Металлический экран: Выполняется в виде медных лент, наложенных спирально с перекрытием, или оплетки из медных проволок. В некоторых конструкциях применяется комбинация медных проволок и ленты. Основные функции: защита от внешних электромагнитных влияний, замыкание тока на землю в случае пробоя изоляции (ток однофазного КЗ), а также использование в качестве жилы для токов нулевой последовательности в схемах защит. Для одножильных кабелей экран является обязательным элементом для нормальной работы линии.
- Герметизирующий слой: Обозначается буквой «г» в маркировке. В кабелях АПвЭгП применяется продольная герметизация алюмополимерной лентой (ЛАП), которая накладывается поверх металлического экрана. Этот слой предотвращает продольное распространение влаги внутри кабеля в случае повреждения наружной оболочки, что критически важно для обеспечения долговечности.
- Наружная оболочка: Защитный шланг из полиэтилена (ПЭ) черного цвета. Обозначается буквой «П». Полиэтиленовая оболочка обеспечивает высокую стойкость к агрессивным химическим средам, влаге, ультрафиолетовому излучению и механическим воздействиям. Для кабелей, предназначенных для прокладки в земле, может применяться оболочка из полиэтилена повышенной прочности.
- Одностороннее заземление экранов: Все экраны на одном конце линии соединяются и надежно заземляются, а на другом конце изолируются. Эта схема разрывает путь для циркулирующих токов, но при этом экран не может выполнять функцию обратного проводника при КЗ на всем протяжении. Требует установки устройств защиты от перенапряжений на изолированном конце.
- Поперечное соединение экранов (система cross-bonding): Применяется на длинных линиях. Трасса разбивается на три примерно равных участка. Экран каждой фазы на границах участков перекрещивается (фаза A подключается к экрану фазы B, B к C, C к A) и заземляется только в точках перекрещивания и на концах линии. Это позволяет свести наведенное напряжение в экранах к минимуму, сохранив их электрическую непрерывность.
Основные технические характеристики и параметры
Технические параметры кабеля АПвЭгП регламентируются техническими условиями завода-изготовителя, разработанными на основе ГОСТ 18410-73. Ниже приведены ключевые характеристики.
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U, кВ | 6/10, 8,7/15, 20/35 |
| Частота, Гц | 50 |
| Климатическое исполнение | УХЛ и Т, категории размещения 1-5 по ГОСТ 15150 (для прокладки в земле, туннелях, каналах, на открытом воздухе, в помещениях). |
| Диапазон рабочих температур жилы | От -50°C до +90°C (длительно допустимая температура нагрева жилы). |
| Максимальная температура жилы при КЗ | +250°C (продолжительность не более 5 сек). |
| Минимальный радиус изгиба при монтаже | Не менее 15 наружных диаметров кабеля для одножильных кабелей с секторной жилой. |
| Строительная длина | Не менее 250 м для сечений до 3х240 мм², не менее 200 м для больших сечений (по согласованию возможны отрезки короче). |
| Срок службы | Не менее 30 лет. |
Область применения и особенности монтажа
Кабель АПвЭгП 1-х жильный предназначен для прокладки в земле (в траншеях), кабельных каналах, туннелях, шахтах, коллекторах, на специальных эстакадах, а также в помещениях. Благодаря полиэтиленовой оболочке он может использоваться в условиях повышенной влажности и в агрессивных средах (за исключением непосредственного контакта с бензином, маслами).
Критически важной особенностью применения одножильных кабелей на напряжение 6-35 кВ является правильное выполнение их металлических экранов. При протекании по жиле переменного тока вокруг кабеля возникает переменное магнитное поле. В металлическом экране (броне, оболочке) это поле наводит ЭДС, которая может привести к возникновению циркулирующих токов, вызывающих дополнительные потери и нагрев. Для борьбы с этим применяются специальные схемы соединения экранов (заземления):
Выбор схемы заземления экранов является обязательным этапом проектирования кабельной линии и требует точного расчета.
Сравнение с аналогами (АПвПгП, АСБл, АПвПу)
| Марка кабеля | Материал изоляции | Конструктивные отличия | Ключевые преимущества и недостатки |
|---|---|---|---|
| АПвЭгП | Сшитый полиэтилен (XLPE) | Экструдированные полупроводящие экраны, алюмополимерная лента для герметизации, полиэтиленовая оболочка. | Преимущества: Меньший вес и диаметр, высокая допустимая температура (90°C), отличные диэлектрические характеристики, стойкость к влаге. Недостаток: Чувствительность к точечным механическим повреждениям оболочки. |
| АПвПгП | Сшитый полиэтилен (XLPE) | Отсутствие экструдированных полупроводящих экранов («вЭ»), вместо них могут применяться полупроводящие ленты. Часто имеет только ленточный экран. | Более дешевая конструкция, но с худшим выравниванием электрического поля. Применяется, как правило, на напряжение 6 кВ. |
| АСБл | Пропитанная бумажная изоляция | Бумажно-масляная изоляция, свинцовая оболочка, броня из стальных лент, защитный покров. | Преимущества: Высокая электрическая надежность, долгая история применения. Недостатки: Большой вес и радиус изгиба, ограничение по перепаду высот (стекание пропиточного состава), горючесть, необходимость в специальных муфтах. |
| АПвПу | Сшитый полиэтилен (XLPE) | Усиленная наружная оболочка из полиэтилена, может не иметь продольной герметизации («г»). | Предназначен для прокладки в земле без дополнительной защиты (труб, лотков). Более стойкий к механическим воздействиям при укладке. |
Требования к приемке, хранению и монтажу
Приемка кабеля осуществляется по сопроводительным документам (сертификат качества, паспорт) с проверкой целостности оболочки и упаковки. Хранить барабаны с кабелем следует под навесом, защищая от прямых солнечных лучей. При перекатке барабанов необходимо фиксировать наружный конец кабеля. Монтаж должен производиться при температуре не ниже -20°C без предварительного подогрева. При прокладке в траншеях необходимо обеспечить песчаную подушку толщиной не менее 10 см и защиту от механических повреждений (кирпичом, сигнальной лентой или специальными плитами). Запрещается прокладывать кабель с натяжением.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем принципиально отличается кабель АПвЭгП от АПвПгП?
Основное отличие заключается в конструкции экранирующего слоя вокруг токопроводящей жилы и изоляции. В АПвЭгП применяются экструдированные (нанесенные методом экструзии) слои полупроводящего сшитого полиэтилена, которые обеспечивают идеально гладкий и однородный контакт с изоляцией, что критически важно для выравнивания электрического поля на напряжениях 10 кВ и выше. В АПвПгП часто используются полупроводящие ленты, что является более дешевой технологией, но может оставлять микроскопические воздушные зазоры, потенциально снижая долговременную надежность кабеля на высокое напряжение.
Как правильно выбрать сечение жилы кабеля АПвЭгП?
Выбор сечения производится по двум основным критериям: по допустимому длительному току нагрузки (ПУЭ, гл. 1.3) и по экономической плотности тока (ПУЭ, гл. 1.3). Расчет должен учитывать способ прокладки (в земле, в воздухе), температуру окружающей среды, количество работающих кабелей вплотную и допустимую потерю напряжения. Для предварительной оценки можно использовать таблицы ПУЭ, но окончательный расчет должен выполнять проектировщик с учетом всех конкретных условий.
Обязательно ли использовать концевые муфты для кабеля АПвЭгП?
Да, обязательно. Концевая кабельная муфта (КНС, ПСТк) выполняет несколько ключевых функций: обеспечивает электрическое соединение жилы кабеля с шинами распределительного устройства, восстанавливает целостность и заземляет металлический экран кабеля, обеспечивает необходимую длину пути утечки по поверхности для отвода от открытой токоведущей части. Монтаж муфт должен производиться квалифицированным персоналом с использованием специального инструмента и материалов.
Можно ли прокладывать несколько одножильных кабелей АПвЭгП в одной траншее?
Да, можно, но с соблюдением норм ПУЭ. Кабели рекомендуется укладывать в траншее треугольником или пучком. Расстояние между кабелями в свету должно быть не менее 100 мм для кабелей на напряжение 10-35 кВ. При параллельной прокладке нескольких кабелей необходимо учитывать коэффициент снижения допустимого тока нагрузки (коэффициент k1 по ПУЭ, табл. 1.3.26), который зависит от количества кабелей и расстояния между ними.
Что означает требование «не допускается прокладка с перепадом уровней» для кабелей с СПЭ-изоляцией?
Это требование, характерное для кабелей с бумажно-масляной изоляцией (типа АСБ), для кабелей АПвЭгП не является критичным. Поскольку изоляция из сшитого полиэтилена представляет собой твердый диэлектрик, в котором нет жидкой пропитки, кабель можно прокладывать с любым перепадом высот без риска стекания пропиточного состава и образования воздушных включений в верхней части трассы. Это одно из ключевых эксплуатационных преимуществ кабелей с изоляцией из СПЭ.
Как осуществляется контроль состояния изоляции кабеля АПвЭгП в эксплуатации?
Основными методами являются измерение сопротивления изоляции мегаомметром на напряжение 2500 В и, что более информативно, измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) и емкости жилы на землю. Для кабелей 10 кВ и выше рекомендуется проведение испытаний повышенным выпрямленным напряжением (например, 6U0 в течение 10 мин. после монтажа). Также современным методом является диагностика частичных разрядов (ЧР), позволяющая выявить локальные дефекты в изоляции на ранней стадии.