Кабель АПвЭгП 1-х жильный 15 кВ
Кабель АПвЭгП 1-х жильный 15 кВ: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель АПвЭгП 1х… 15 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 15 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, долговечность и эффективность работы в распределительных сетях среднего напряжения. Расшифровка маркировки: А – алюминиевая токопроводящая жила, Пв – изоляция из сшитого полиэтина, Э – экран на жиле, г – герметизация продольная (гидрофобный заполнитель), П – наружная защитная оболочка из полиэтилена.
Конструкция кабеля АПвЭгП 15 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию, обеспечивая механическую прочность, электрическую изоляцию и защиту от внешних воздействий.
- Токопроводящая жила: Изготавливается из алюминия (марка А5, А6 или А7 по ГОСТ 22483). Жила может быть однопроволочной (сечением до 240 мм² включительно) или многопроволочной (сечением 300 мм² и выше). Класс гибкости 1 или 2. Жила имеет круглую форму.
- Экран на жиле (полупроводящей слой): Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтина. Выравнивает электрическое поле вокруг жилы, предотвращая локальные концентрации напряженности, которые могут привести к пробою изоляции.
- Основная изоляция: Выполняется из сшитого полиэтина (Пв). Толщина изоляции нормируется в зависимости от номинального напряжения (15 кВ) и составляет, как правило, 4.5 мм. Сшивка молекул полиэтина (химическая или радиационная) придает материалу повышенные температурные и механические характеристики по сравнению с термопластичным полиэтином.
- Экран на изоляции (полупроводящей слой): Наносится поверх основной изоляции. Также выполняется из полупроводящего сшитого полиэтина. Вместе с экраном на жиле формирует коаксиальную конструкцию, ограничивающую силовые линии электрического поля внутри изоляции.
- Металлический экран: Располагается поверх экрана на изоляции. Выполняется в виде медной или алюминиевой ленты, наложенной продольно или в виде оплетки из медных проволок. Основные функции: защита от электромагнитных помех, замыкание на землю в случае повреждения изоляции (путь для тока короткого замыкания), механическая защита. Для одножильных кабелей является обязательным элементом для компенсации индуктивного сопротивления и снижения потерь.
- Заполнитель: Пространство под оболочкой заполняется гидрофобным компаундом или жгутами, что обеспечивает продольную герметизацию конструкции (обозначение «г» в маркировке). Это предотвращает распространение влаги вдоль оси кабеля в случае локального повреждения наружной оболочки.
- Поясная изоляция: Может накладываться поверх заполнителя в виде обмотки из полимерной ленты для придания кабелю круглой формы и дополнительной механической стабильности.
- Наружная оболочка: Выполняется из полиэтилена (П) черного цвета. Толщина оболочки нормируется. Полиэтиновая оболочка обеспечивает высокую стойкость к влаге, агрессивным химическим средам, ультрафиолетовому излучению и механическим воздействиям.
- Распределительные сети городской и промышленной инфраструктуры (питание РП, ТП, КТП).
- Питание мощных электродвигателей и другого оборудования на промышленных предприятиях.
- Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах).
- Прокладка в земле (траншеях) при условии защиты от механических повреждений (бронеплитами, сигнальной лентой).
- Прокладка на специальных кабельных конструкциях по стенам зданий и сооружений.
- Высокие диэлектрические характеристики: Изоляция из сшитого полиэтина обладает высокой электрической прочностью и низкими диэлектрическими потерями.
- Повышенная термостойкость: Допустимая температура жилы +90°C против +70°C для кабелей с бумажно-пропитанной изоляцией (например, АСБ).
- Меньший вес и внешний диаметр: При одинаковом сечении и напряжении кабель с изоляцией из СПЭ легче и компактнее кабеля с бумажной изоляцией.
- Отсутствие ограничений по перепаду высот: В отличие от маслонаполненных или бумажно-пропитанных кабелей, в изоляции из СПЭ нет миграции пропиточного состава.
- Высокая стойкость к влаге и агрессивным средам благодаря полиэтиленовой оболочке и герметизации.
- Простота монтажа и монтажных соединений.
- Чувствительность к механическим повреждениям (точечным ударам) при отсутствии брони.
- Необходимость тщательной подготовки и разделки концов при монтаже концевых муфт для обеспечения равномерного распределения электрического поля.
- Более высокая стоимость по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией, но часто более низкая общая стоимость жизненного цикла.
- Для одножильных кабелей обязательна правильная прокладка с учетом взаимного расположения фаз для минимизации потерь в металлических экранах.
- Потери в экране (оплетке): В экранах одножильных кабелей при протекании тока нагрузки наводятся вихревые токи, вызывающие дополнительные потери и нагрев. Для их снижения применяют одноточечное или двухточечное заземление экранов.
- Способы заземления экранов:
- Одноточечное заземление: Экран кабеля заземляется только в одной точке, обычно на одном конце. На другом конце экран изолируется. Это разрывает путь для циркулирующих токов, но требует установки ограничителей перенапряжения на изолированном конце для защиты от статических зарядов.
- Двухточечное (поперечное) заземление: Экран заземляется с обоих концов. При этом по экрану могут протекать значительные циркулирующие токи, особенно при большой длине линии и несимметричном расположении фаз. Применяется на коротких линиях.
- Скрещенное заземление: Используется для трех одножильных кабелей в одной линии. Позволяет свести к минимуму результирующий ток в экранах.
- Прокладка фаз: Для снижения несимметрии и потерь рекомендуется треугольное или плоское расположение кабелей с соблюдением расстояний, указанных в проектной документации и ПУЭ.
- Пв – изоляция из сшитого полиэтина, стойкого к термоокислительному старению.
- ПвП – изоляция из сшитого полиэтина, стойкого к термоокислительному старению, с пониженным содержанием влаги.
- ПвВ – изоляция из сшитого полиэтина, стойкого к термоокислительному старению, вулканизированного в среде нейтрального газа.
Основные технические и электрические характеристики
Кабель АПвЭгП 15 кВ соответствует требованиям таких стандартов, как ГОСТ 31996-2012 (и его более ранних редакций) и ТУ 16.К71-335-2004. Ниже приведены ключевые параметры.
Таблица 1. Электрические параметры кабеля АПвЭгП 15 кВ
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 8,7/15 кВ (17,5 кВ) |
| Система испытательного напряжения переменным током промышленной частоты | 30 кВ (на протяжении 10 мин.) |
| Система испытательного напряжения постоянным током (для приемо-сдаточных испытаний) | 34 кВ (на протяжении 15 мин.) |
| Максимально допустимая рабочая температура жилы | +90°C |
| Допустимая температура жилы при коротком замыкании (длительность до 4 сек.) | +250°C |
| Допустимая температура жилы при перегрузке | +130°C |
| Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева | -15°C |
| Температурный диапазон эксплуатации | от -50°C до +50°C |
| Сопротивление изоляции при +20°C | Не менее 1000 МОм·км |
| Емкость жилы относительно экрана | Зависит от сечения, примерно 0,3-0,5 мкФ/км |
Таблица 2. Допустимые длительные токовые нагрузки (пример для прокладки в земле, кабель в трубе, температура земли +15°C)
| Сечение жилы, мм² | Допустимый длительный ток, А |
|---|---|
| 50 | 190 |
| 70 | 235 |
| 95 | 285 |
| 120 | 330 |
| 150 | 375 |
| 185 | 430 |
| 240 | 505 |
| 300 | 580 |
Примечание: Точные значения нагрузочной способности определяются по ПУЭ 7-го издания, глава 1.3, с учетом всех поправочных коэффициентов: на температуру земли, на количество работающих кабелей вплотную, на термическое сопротивление грунта и др.
Область применения и способы прокладки
Кабель АПвЭгП 15 кВ предназначен для эксплуатации в сетях среднего класса напряжения 6-10 кВ, но с запасом по испытательному напряжению до 15 кВ. Основные сферы применения:
Важное замечание: Для прокладки в земле без дополнительных защитных труб или лотков рекомендуется использовать кабель с броней, например, АПвБбШп или АПвПу. Кабель АПвЭгП не имеет бронепокрова, поэтому при прямом заглублении в грунт требуется дополнительная механическая защита.
Преимущества и недостатки кабеля АПвЭгП по сравнению с аналогами
Преимущества:
Недостатки / Особенности:
Особенности монтажа и эксплуатации одножильных кабелей 15 кВ
При работе с одножильными кабелями среднего напряжения необходимо учитывать специфику, связанную с наличием металлического экрана.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальная разница между кабелями АПвЭгП и АПвПу?
Основное отличие – в конструкции внешней оболочки и герметизации. АПвЭгП имеет полиэтиленовую оболочку (П) и продольную герметизацию гидрофобным заполнителем (г). АПвПу имеет усиленную полиэтиленовую оболочку (Пу) и не имеет продольной герметизации заполнителем. Кабель АПвПу часто используется для прокладки в агрессивных грунтах и воде.
Можно ли прокладывать кабель АПвЭгП 15 кВ в земле без защиты?
Не рекомендуется. Отсутствие бронепокрова делает кабель уязвимым к механическим повреждениям при раскопках, давлению грунта, грызунам. При прокладке в траншее необходимо использовать защитные плиты, кирпич или трубы. Для прямой прокладки в землю предпочтительны бронированные марки (АПвБбШп, АПвБп).
Какой срок службы у кабеля АПвЭгП?
Номинальный срок службы, заявленный производителями и стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать 40-50 лет при соблюдении условий прокладки, монтажа и эксплуатационных нагрузок.
Как правильно выбрать сечение жилы для конкретной нагрузки?
Выбор сечения производится по двум основным критериям: по допустимому длительному току нагрузки (с учетом всех поправочных коэффициентов на условия прокладки) и по потере напряжения. Расчет должен выполняться в соответствии с требованиями ПУЭ гл. 1.3 на основе проектных данных (мощность, cos φ, длина линии, способ прокладки, температура окружающей среды).
Чем отличается изоляция «Пв» от «ПвП» или «ПвВ»?
Все обозначения относятся к сшитому полиэтину, но могут указывать на разные технологии сшивки или стабилизации:
Для кабелей на напряжение 15 кВ эти различия могут быть критичны с точки зрения стойкости к водяным триингам, и производитель должен подтвердить соответствие изоляции требованиям стандартов.
Обязательно ли использовать концевые муфты при переходе с кабеля АПвЭгП на открытую шину?
Да, обязательно. Концевая кабельная муфта (КНМ, ПСТк) обеспечивает плавный градиент электрического поля в зоне среза изоляции и экранов, герметизирует торец кабеля, обеспечивает необходимое крепление и изоляцию. Монтаж кабеля без концевой муфты недопустим.
Заключение
Кабель АПвЭгП 1-х жильный 15 кВ является современным, надежным и технологичным решением для создания распределительных сетей среднего напряжения. Его конструкция с изоляцией из сшитого полиэтина, системой экранирования и герметизации обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики, долговечность и минимальные эксплуатационные расходы. Правильный выбор сечения, соблюдение норм прокладки и монтажа, а также грамотная организация заземления экранов являются ключевыми факторами для безаварийной и эффективной работы кабельной линии на протяжении всего срока службы.