Кабель АПвЭмПг 20 кВ 70 мм²: полный технический обзор и область применения
Кабель марки АПвЭмПг 20 кВ с номинальным сечением токопроводящей жилы 70 мм² представляет собой силовой кабель для стационарной прокладки на напряжение 20 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), экранированной медной лентой и внешней оболочкой из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести. Данный кабель предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках трехфазного переменного тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением 20 кВ. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, длительный срок службы и соответствие современным требованиям к безопасности и эффективности распределительных сетей среднего напряжения.
Расшифровка маркировки АПвЭмПг
Маркировка кабеля выполнена согласно ГОСТ и отражает ключевые конструктивные особенности:
- А – токопроводящая жила из алюминия.
- Пв – изоляция жилы из полиэтилена вулканизированного (сшитого).
- Э – наличие общего экрана в виде электропроводящей ленты (медной).
- м – наличие медной ленты в качестве экрана по каждой жиле.
- Пг – внешняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката горючего (пониженной горючести).
- 20 кВ – номинальное напряжение 20 000 Вольт.
- 70 мм² – номинальное сечение основной токопроводящей жилы.
- Токопроводящая жила: Алюминиевая, круглой формы, многопроволочная, секторной или сегментной формы в зависимости от количества жил для обеспечения компактности. Класс гибкости 1 или 2 по ГОСТ 22483. Для сечения 70 мм² жила, как правило, многопроволочная.
- Экран по жиле (продольная герметизация): Полупроводящий экструдированный слой, наложенный поверх жилы. Выравнивает электрическое поле у поверхности жилы, устраняя локальные перенапряжения.
- Изоляция: Основной диэлектрический слой из сшитого полиэтилена (СПЭ). Толщина изоляции нормирована в зависимости от класса напряжения (например, для 20 кВ обычно 5.5-8.0 мм). СПЭ обладает высокой электрической прочностью, термостойкостью (допустимая температура жилы до 90°C в длительном режиме) и стойкостью к трекингу.
- Экран по изоляции (радиальная герметизация): Второй слой полупроводящего экструдированного материала. Вместе с экраном по жиле формирует цилиндрический конденсатор с равномерным радиальным электрическим полем внутри изоляции.
- Поэлементный экран: Электропроводящая медная лента, наложенная поверх экрана по изоляции каждой жилы. Служит для замыкания токов утечки и обеспечения симметрии электрического поля. Является частью нулевой последовательности для защиты от однофазных замыканий.
- Заполнение: Пространство между изолированными и экранированными жилами заполняется эластичным негигроскопичным материалом (например, ПЭ или ПВХ пониженной горючести) для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.
- Поясная изоляция: Обмотка из электропроводящей бумаги или полимерной ленты, наложенная поверх скрученных жил.
- Общий экран (дренажный проводник): Поверх поясной изоляции накладывается медная лента (или оплетка из медных проволок) с перекрытием. Вместе с дренажными проволоками (медными, уложенными под ленту) служит для заземления экранов, защиты от внешних электромагнитных помех и в качестве элемента системы защиты.
- Разделительный слой: Полимерная лента или обмотка, отделяющая экран от оболочки.
- Внешняя оболочка: Защитный слой из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести (Пг). Цвет оболочки, как правило, черный. Защищает внутренние элементы от механических повреждений, влаги, агрессивных сред и обеспечивает требуемые противопожарные свойства.
- Городские и промышленные кабельные сети (распределение от ЦП, ГПП к ТП, РП).
- Питание мощных электроприемников (двигатели, насосные станции, компрессоры) на промышленных предприятиях.
- Электроснабжение объектов инфраструктуры (аэропорты, вокзалы, метрополитен).
- Вводы на территории с повышенными требованиями к пожарной безопасности благодаря оболочке «Пг».
- Прокладка в кабельных сооружениях, где не требуется бронезащита от грызунов или значительных механических воздействий.
- АПвЭмПг vs АПвПу(г): Кабель АПвПу(г) имеет экран из медных проволок (оплетки) вместо ленты («у» – усиленный экран из проволок). Проволочный экран более гибкий и лучше выдерживает многократные изгибы, но ленточный экран (в АПвЭмПг) обеспечивает лучшую защиту от внешних электромагнитных воздействий и, как правило, имеет меньший внешний диаметр и стоимость.
- АПвЭмПг vs АПвБбШп: Кабель АПвБбШп имеет броню из двух стальных оцинкованных лент («Бб») и защитный шланг из полиэтилена («Шп»). Он предназначен для прокладки в земле (траншеях) без дополнительных защитных конструкций, так как броня защищает от механических повреждений и грызунов. АПвЭмПг для прокладки в земле требует защиты в виде пластиковых или асбестоцементных труб, лотков.
- Алюминий vs Медь: Алюминиевая жила (А) делает кабель АПвЭмПг значительно легче и дешевле аналога с медной жилой (например, ПвПг). Однако медь имеет более высокую проводимость, что позволяет при одинаковом сечении пропускать больший ток или использовать меньшее сечение для той же нагрузки. Выбор зависит от экономического расчета и требований к токовой нагрузке.
- Сброса емкостных токов, наведенных на экран.
- Обеспечения возможности работы устройств релейной защиты, реагирующих на токи нулевой последовательности при однофазных замыканиях.
- Защиты персонала от поражения электрическим током (потенциал на экране при обрыве заземления может достигать опасных значений).
- Защиты кабеля от перенапряжений.
Конструкция кабеля АПвЭмПг 20 кВ 70 мм²
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Для трехжильного кабеля сечением 70 мм² конструкция выглядит следующим образом (от центра к периферии):
Основные технические и электрические характеристики
Параметры кабеля АПвЭмПг 20 кВ 70 мм² регламентируются ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 6, 10, 20 и 35 кВ».
Таблица 1. Ключевые электрические параметры (для трехжильного кабеля)
| Параметр | Значение / Условие | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 12/20 (24) кВ | U0 – напряжение между жилой и землей; U – междуфазное; Um – максимальное рабочее |
| Частота | 50 Гц | Для переменного тока |
| Максимальная рабочая температура жилы | +90°C | В длительном режиме работы |
| Допустимая температура при КЗ | +250°C | Продолжительность не более 5 сек |
| Допустимая температура при перегрузке | +130°C | Согласно ПУЭ |
| Минимальная температура монтажа | -15°C | Без предварительного прогрева |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, не более | 0.443 Ом/км | Для алюминиевой жилы 70 мм² |
| Испытательное переменное напряжение промышленной частоты | 45 кВ | Продолжительность 10 мин после прокладки |
| Испытательное постоянное напряжение | 67.5 кВ | Продолжительность 15 мин на барабане |
| Емкость | ~0.4 мкФ/км | Приблизительное значение, зависит от конструкции |
| Индуктивное сопротивление | ~0.15 Ом/км | Приблизительное значение |
Таблица 2. Механические и эксплуатационные характеристики
| Параметр | Характеристика |
|---|---|
| Строительная длина | Не менее 250 м (может быть оговорена в заказе) |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | Не менее 15 наружных диаметров кабеля |
| Срок службы | Не менее 30 лет |
| Группа горючести оболочки по ГОСТ 31565 | Пг (пониженной горючести) – не распространяющий горение при одиночной прокладке |
| Стойкость к распространению горения при групповой прокладке | Категория А (F/R) – с огнезащитным покрытием или в специальных условиях |
| Допустимые среды прокладки | Воздух (кабельные эстакады, галереи), кабельные каналы, тоннели, производственные помещения. Прокладка в земле (траншеях) возможна, но требует дополнительной защиты от механических повреждений (броня не предусмотрена конструкцией АПвЭмПг). |
Область применения и особенности монтажа
Кабель АПвЭмПг 20 кВ 70 мм² применяется для создания и модернизации распределительных сетей среднего напряжения 6-20 кВ в следующих объектах:
Особенности монтажа и соединения: Монтаж должен производиться при температуре не ниже -15°C. При более низких температурах кабель требует предварительного прогрева. Резка и разделка кабеля должны выполняться специальным инструментом с соблюдением технологии для сохранения целостности экранов и изоляции. Для соединения жил используются кабельные муфты (соединительные, концевые) на напряжение 20 кВ, рассчитанные на работу с кабелями с изоляцией из СПЭ и экранами из медных лент. Обязательным требованием является качественное заземление медных экранов с обеих сторон кабельной линии для обеспечения корректной работы релейной защиты и безопасности персонала.
Сравнение с аналогами и выбор кабеля
Выбор конкретной марки кабеля для проекта определяется условиями прокладки и техническими требованиями.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие кабеля с изоляцией из СПЭ (АПвЭмПг) от кабеля с бумажно-масляной изоляцией (АСБл)?
Кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена не содержит масла, что исключает риск утечек и упрощает монтаж (нет необходимости в специальных концевых воронках для маслонаполненных кабелей). Он имеет меньший вес и внешний диаметр, более высокую допустимую температуру жилы (90°C против 70-80°C), не требует сложных систем подпитки и контроля давления масла. СПЭ-кабель более экологичен и безопасен при пожаре (не растекается горячее масло).
Можно ли прокладывать кабель АПвЭмПг 20 кВ 70 мм² в земле (траншее)?
Да, но с существенными оговорками. Поскольку кабель не имеет бронепокрова (армирования), он не защищен от механических воздействий при раскопках, давления грунта, деятельности грызунов. ПУЭ и технические условия рекомендуют прокладку таких кабелей в земле только в случае обеспечения дополнительной защиты: использование пластиковых или асбестоцементных труб, защитных коробов или лотков, либо устройство защитной кирпичной или бетонной плиты над кабелем. Предпочтительна прокладка в кабельной канализации.
Как правильно выбрать сечение кабеля 70 мм²? Достаточно ли его для конкретной нагрузки?
Сечение 70 мм² для алюминиевой жилы при напряжении 20 кВ является стандартным для распределительных сетей. Его выбор осуществляется на основе расчета по допустимому длительному току нагрузки с учетом способа прокладки (в воздухе, в земле), температуры окружающей среды, количества параллельно проложенных кабелей и системы их охлаждения. Например, для одиночного кабеля, проложенного в воздухе при температуре +25°C, допустимый длительный ток составляет примерно 200-220 А. Для точного определения необходимо выполнить электротехнический расчет или использовать таблицы ПУЭ (Глава 1.3). Также обязателен проверочный расчет по потере напряжения и термической стойкости к токам короткого замыкания.
Обязательно ли заземлять экраны кабеля АПвЭмПг с двух сторон?
Да, это обязательное требование ПУЭ и условие безопасной эксплуатации. Заземление медных ленточных экранов с обоих концов кабельной линии необходимо для:
В очень длинных линиях (более нескольких километров) для снижения циркулирующих токов по экрану может применяться одностороннее заземление или установка устройств поперечной компенсации, но это требует специального обоснования и проектных решений.
Что означает индекс «Пг» в маркировке и каковы его противопожарные свойства?
Индекс «Пг» означает, что внешняя оболочка кабеля выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести. Согласно ГОСТ 31565-2012 (МЭК 60332-1-2), такой кабель относится к категории не распространяющих горение при одиночной прокладке. Это означает, что при одиночной прокладке и воздействии источника огня кабель не поддерживает горение после его удаления. Однако при групповой прокладке (пучки, пакеты) кабель АПвЭмПг без дополнительных мер (огнезащитные покрытия, разделительные перегородки) может способствовать распространению пламени. Для групповой прокладки в помещениях и сооружениях с повышенной пожарной опасностью следует выбирать кабели с индексом «-нг(А)-LS» или «-нг(А)-HF», имеющие более высокий класс пожарной безопасности.
Заключение
Кабель АПвЭмПг 20 кВ 70 мм² является современным, надежным и технологичным решением для распределительных сетей среднего напряжения. Его конструкция с изоляцией из сшитого полиэтилена и комбинированным медным экранированием обеспечивает высокие электрические характеристики, долговечность и удобство монтажа. Применение алюминиевой жилы делает его экономически выгодным для протяженных линий. Критически важными для корректной и безопасной эксплуатации являются соблюдение правил монтажа (особенно заземления экранов) и выбор условий прокладки, соответствующих конструкции кабеля (преимущественно воздушные трассы и кабельные сооружения). Правильный подбор сечения, учет условий окружающей среды и требований пожарной безопасности позволяют эксплуатировать кабельные линии на базе АПвЭмПг в течение всего заявленного срока службы с минимальными рисками отказов.