Кабель АПвЭмПг 1-х жильный 10 кВ

Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвЭмПг 1х жильный на напряжение 10 кВ: полный технический анализ

Кабель марки АПвЭмПг является современным представителем класса силовых кабелей среднего напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE), предназначенных для стационарной прокладки в земле (в траншеях) и кабельных сооружениях. Его конструкция и характеристики строго регламентированы техническими условиями, в частности, ТУ 16.К71-304-2001, и соответствуют актуальным требованиям надежности и безопасности в электрических сетях 6-10 кВ.

Расшифровка маркировки АПвЭмПг

Маркировка кабеля построена по буквенно-цифровой системе, где каждый символ несет информацию о материале и конструкции:

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• П – проводящая жила (однопроволочная или многопроволочная).
• в – внутренняя оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.
• Э – экран по изоляции жилы в виде медной ленты или проводящего полимера.
• м – наличие медной ленты в качестве экрана поверх скрученных изолированных жил (для многожильных кабелей). В случае одножильного кабеля 1х, обозначение «м» указывает на наличие герметизирующего слоя (гидробарьера) под оболочкой.
• Пг – наружная прочная герметизированная оболочка из полиэтилена высокого давления (ПЭВП) или аналогичного материала, стойкого к влаге и механическим воздействиям.
• 1х – количество токопроводящих жил (одна).
• 10 кВ – номинальное напряжение сети, для которой предназначен кабель.

Таким образом, АПвЭмПг 1х 10 кВ – это одножильный алюминиевый кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, с экраном по жиле, герметизирующим слоем и прочной полиэтиленовой оболочкой.

Конструкция кабеля АПвЭмПг 1х 10 кВ

Конструкция кабеля представляет собой сложную многослойную систему, каждый слой которой выполняет строго определенную функцию.

• 1. Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия марки не ниже АЕ (по ГОСТ 22483). Для сечений до 240 мм² включительно жила может быть однопроволочной (монолитной). Для сечений 300 мм² и более – исключительно многопроволочной (скрученной из отдельных проволок). Класс гибкости – 1 или 2. Жила имеет круглую форму.
• 2. Экран по жиле (полупроводящей слой). Наносится поверх токопроводящей жилы методом экструзии. Выполнен из полупроводящего сшитого полиэтилена или термопластичного полупроводящего состава. Его ключевая задача – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений на границе с изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – основной причины старения изоляции.
• 3. Изоляция. Основной диэлектрический слой, выполненный из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивания (вулканизации) молекул полиэтилена придает материалу выдающиеся свойства: высокую температурную стойкость (допустимая температура длительной работы +90°C), устойчивость к тепловым ударам, высокую механическую прочность и отличные диэлектрические характеристики. Толщина изоляции нормирована в зависимости от номинального напряжения (10 кВ).
• 4. Экран по изоляции. Состоит из двух обязательных элементов:
  • Полупроводящей ленты или экструдированного полупроводящего слоя, плотно прилегающего к изоляции.
  • Медной ленты или наложенных с заданным шагом медных проволок (спиральных проволок). Этот слой является основным токоведущим экраном, предназначенным для отвода токов утечки и обеспечения симметрии электрического поля. В одножильных кабелях экран также служит для пропускания тока при однофазных замыканиях на землю.
• 5. Разделительный слой (под оболочкой). Представляет собой битумобумажную или полимерную ленту, наложенную поверх экрана. Он выполняет функцию защиты экрана от коррозии и обеспечивает легкое снятие оболочки при монтаже.
• 6. Герметизирующий слой (обозначение «м»). Ключевой элемент для кабелей, предназначенных для прокладки в земле. Обычно выполняется в виде алюмополимерной ленты, наложенной продольной или спиральной обмоткой. Его назначение – создание продольного барьера против проникновения влаги и предотвращение распространения воды вдоль кабеля в случае повреждения внешней оболочки.
• 7. Наружная оболочка (Пг). Изготавливается из полиэтилена высокого давления (ПЭВП) черного цвета. Оболочка «Пг» обладает повышенной стойкостью к механическим повреждениям, истиранию, агрессивным химическим веществам, содержащимся в грунтах, и обладает минимальным водопоглощением. Толщина оболочки нормирована в зависимости от диаметра кабеля.

Основные технические характеристики и условия применения

Электрические параметры

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 6/10 (12) кВ. Где U₀ = 6 кВ – напряжение между жилой и землей/экраном, U = 10 кВ – междуфазное напряжение, U_m = 12 кВ – максимальное длительно допустимое напряжение.
• Частота: 50 Гц.
• Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 25 кВ в течение 10 минут после монтажа.
• Допустимая длительная температура нагрева жилы: +90°C.
• Максимальная температура жилы при коротком замыкании: +250°C (продолжительность КЗ не более 4 секунд).
• Допустимая температура нагрева жилы в режиме перегрузки: +130°C.
• Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -15°C.
• Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля.

Область применения и способы прокладки

Кабель АПвЭмПг предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение до 10 кВ включительно.

• Прокладка в земле (траншеях): Является основным способом. Кабель укладывается на подготовленную подушку из песчаного грунта, защищается сигнально-защитной лентой или кирпичом и засыпается. Наличие герметизирующего слоя («м») и прочной полиэтиленовой оболочки («Пг») делает его устойчивым к влаге, механическим нагрузкам от грунта и агрессивным химическим средам.
• Прокладка в кабельных сооружениях: Тоннелях, коллекторах, эстакадах, галереях, по стенам зданий. В этих случаях необходимо учитывать требования пожарной безопасности. Кабель АПвЭмПг не распространяет горение при одиночной прокладке (соответствует категории «нг» по ГОСТ 31565). Однако для групповой прокладки в помещениях и сооружениях следует применять его модификацию с индексом «нг(А)-HF» – не распространяющий горение при групповой прокладке, с пониженным дымо- и газовыделением.
• Важное ограничение: Прокладка в воздухе (по воздушным линиям) без дополнительной защиты от прямых солнечных лучей не рекомендуется, так как полиэтиленовая оболочка подвержена фотостарению. Для ВЛ применяются специальные марки кабелей с УФ-стабилизированной оболочкой или самонесущие изолированные провода (СИП).

Сечения жил и электрические параметры (таблицы)

Таблица 1. Основные параметры кабеля АПвЭмПг 1х 10 кВ

Данные приведены для кабеля с алюминиевой жилой, с изоляцией из сшитого полиэтилена, номинальным напряжением 10 кВ.

Номинальное сечение жилы, мм²	Максимальный внешний диаметр, мм	Масса 1 км кабеля, кг	Допустимый длительный ток нагрузки при прокладке в земле (глубина 0.7 м, tгрунта=+15°C, тепловое сопротивление 1.0 К·м/Вт), А	Допустимый длительный ток нагрузки при прокладке в воздухе (tвозд=+25°C), А	Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более
50	32	1100	215	200	0.641
70	35	1350	260	245	0.443
95	38	1650	310	295	0.320
120	41	1950	350	340	0.253
150	44	2300	395	390	0.206
185	47	2750	450	445	0.167
240	52	3450	525	525	0.125
300	57	4200	595	605	0.100

Таблица 2. Сопротивления изоляции и индуктивность

Параметр	Значение	Условия измерения
Сопротивление изоляции, МОм·км, не менее	1000	При +20°C
Удельное активное сопротивление экрана, Ом/км, не более	2.0	Для экрана из медных проволок
Индуктивное сопротивление, Ом/км	~0.11 — 0.14	Зависит от сечения и конструкции, при частоте 50 Гц
Емкость, мкФ/км	~0.25 — 0.35	Зависит от сечения и толщины изоляции

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами кабелей 10 кВ

По сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией (АСБл, ЦАСБл):

Преимущества АПвЭмПг:

• Более высокая допустимая температура жилы (+90°C против +70-80°C).
• Отсутствие риска течи пропиточного состава и необходимости сложных концевых муфт с системой уровней.
• Меньший вес и внешний диаметр при одинаковом сечении и напряжении.
• Большая допустимая разность уровней при прокладке трассы.
• Проще и быстрее монтаж, включая монтаж соединительных и концевых муфт.
• Более высокая стойкость к термическим перегрузкам и коротким замыканиям.

Недостатки:

• Более высокая чувствительность к частичным разрядам при наличии дефектов монтажа (острые кромки, неправильная заделка экрана).
• Более высокая стоимость самого кабеля (хотя общие затраты на проект с учетом монтажа могут быть ниже).

По сравнению с кабелями в ПВХ изоляции (АВВГ):

Преимущества АПвЭмПг:

• Значительно более высокое номинальное напряжение (10 кВ против 1 кВ у АВВГ).
• Наличие экранов, что является обязательным для сетей выше 1 кВ.
• Более высокая температурная стойкость и стойкость к тепловым деформациям.

Особенности монтажа и эксплуатации

• Заземление экрана: Экран одножильного кабеля 10 кВ должен быть заземлен с обоих концов. Это необходимо для обеспечения прохождения тока однофазного КЗ на землю и безопасности персонала. В случае большой длины линии (более нескольких километров) могут возникать значительные циркулирующие токи в оболочке/экране, что требует применения специальных схем заземления (через ограничители напряжения).
• Монтаж муфт: Требует высокой квалификации персонала. Необходима тщательная ступенчатая зачистка изоляции, обработка поверхности изоляции, правильное соединение экранов и герметизация. Используются термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты.
• Прокладка: При укладке в траншею необходимо исключить механические повреждения оболочки (удары, натяжение). Запрещена прокладка на неровное, каменистое дно траншеи без песчаной подушки. Расстояние между параллельно проложенными кабелями должно быть не менее 100 мм для обеспечения теплоотвода.
• Маркировка: На оболочку кабеля наносится маркировка с указанием завода-изготовителя, года выпуска, марки кабеля, сечения, напряжения и метража. Это позволяет контролировать правильность применения и вести учет.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1: В чем принципиальная разница между кабелями АПвЭмПг и АПвПуГ?

Основное отличие – в материале наружной оболочки. У АПвЭмПг оболочка из полиэтилена (Пг), который обладает высокой стойкостью к влаге, кислотам, щелочам и истиранию, что оптимально для прокладки в земле. У АПвПуГ оболочка из полиуретана (Пу), который обладает исключительной механической прочностью на разрыв и истирание, высокой гибкостью при низких температурах, но может иметь более высокую стоимость. Выбор зависит от условий прокладки: для каменистых грунтов, риска механических повреждений – АПвПуГ; для стандартных условий – АПвЭмПг.

Вопрос 2: Можно ли использовать одножильный кабель АПвЭмПг для прокладки в трехфазной сети 10 кВ?

Да, можно. Для трехфазной сети требуется три одножильных кабеля, по одному на каждую фазу. Их необходимо прокладывать в треугольнике или в одной плоскости с определенным расстоянием между ними, чтобы минимизировать взаимный нагрев и обеспечить нормальные условия теплоотвода. Часто три одножильных кабеля поставляются и прокладываются вместе, будучи скрученными на барабане.

Вопрос 3: Почему экран одножильного кабеля заземляется с двух концов, и какие проблемы это может вызвать?

Двухстороннее заземление экрана необходимо для обеспечения электробезопасности (снятие потенциала с экрана) и создания пути для тока однофазного замыкания на землю для корректной работы релейной защиты. Проблема заключается в том, что при больших длинах линий и значительных рабочих токах в электромагнитном поле фазы наводится ЭДС в замкнутом контуре «экран-земля». Это приводит к циркуляции значительных токов по экрану (до сотен ампер), вызывая дополнительные потери мощности и перегрев кабеля. Для борьбы с этим применяют поперечное сечение экрана (cross-bonding), при котором экраны секций кабельной линии перекрещиваются, чтобы скомпенсировать наведенные напряжения.

Вопрос 4: Каков срок службы кабеля АПвЭмПг и от чего он зависит?

Номинальный срок службы, заявленный производителями, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации зависит от:

• Соблюдения условий прокладки и монтажа (радиус изгиба, отсутствие повреждений).
• Соблюдения режимов нагрузки и перегрузки.
• Качества монтажа соединительных и концевых муфт (более 80% отказов кабельных линий происходят в муфтах).
• Агрессивности среды прокладки (химический состав грунта, наличие блуждающих токов).
• Регулярности и качества проведения диагностических измерений (измерение сопротивления изоляции, диагностика частичных разрядов).

Вопрос 5: Как отличить качественный кабель АПвЭмПг при визуальном осмотре?

При приемке кабеля следует обратить внимание на:

• Маркировку: Она должна быть четкой, несмываемой, содержать все необходимые данные.
• Целостность оболочки: Отсутствие вмятин, порезов, вздутий.
• Поверхность оболочки: Должна быть гладкой, без пузырей, гранул непромеса, посторонних включений.
• Упаковка: Кабель должен поставляться на исправном деревянном барабане с защитными бортами, с надежным креплением конца кабеля и наличием бирки с паспортными данными.
• Сертификаты: Наличие полного пакета документов: сертификат соответствия, паспорт качества, протоколы испытаний.

Заключение

Кабель АПвЭмПг 1х 10 кВ представляет собой надежное и технологичное решение для создания кабельных линий распределительных сетей среднего напряжения. Его конструкция, включающая изоляцию из сшитого полиэтилена, систему экранирования, гидробарьер и прочную полиэтиленовую оболочку, обеспечивает длительный срок службы в сложных условиях прокладки в земле и кабельных сооружениях. Правильный выбор сечения, соблюдение норм прокладки и монтажа, а также квалифицированное обслуживание являются залогом безаварийной эксплуатации линии на протяжении всего ее жизненного цикла. При проектировании новых сетей 6-10 кВ кабель данного типа является основным конкурентом устаревающим кабелям с бумажно-масляной изоляцией и в большинстве случаев предпочтителен благодаря совокупности эксплуатационных и экономических преимуществ.