Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвЭмПг 30 кВ: конструкция, применение, технические характеристики

Кабель марки АПвЭмПг на напряжение 30 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевыми жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), в экранированной и герметизированной металлической оболочке, с защитным покровом в виде пластмассового шланга. Данная марка предназначена для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 30 кВ частотой 50 Гц. Кабель рассчитан на эксплуатацию в электрических сетях с изолированной, компенсированной или эффективно заземленной нейтралью.

Расшифровка маркировки АПвЭмПг

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• П – изоляция жил из сшитого полиэтилена (в общепринятой классификации, хотя буква «П» исторически обозначала полиэтилен, для СПЭ часто используется уточнение).
• в – наличие внутреннего экрана поверх изолированной жилы (экран по жиле).
• Э – наличие общего экрана поверх скрученных изолированных жил (экран по изоляции).
• м – герметичная металлическая оболочка (обычно алюминиевая или свинцовая, в данном контексте чаще алюминиевая).
• Пг – наружный защитный покров в виде выпрессованного (гофрированного) пластмассового шланга (полиэтиленового или поливинилхлоридного).
• 30 кВ – номинальное напряжение 30 киловольт.

Конструкция кабеля АПвЭмПг 30 кВ

Конструкция кабеля является многослойной и обеспечивает высокую надежность, механическую прочность и защиту от внешних воздействий.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (материал – АВЕ, АВЕТ). Жилы могут быть однопроволочными (секторной или круглой формы) для сечений до 240 мм² включительно и многопроволочными (круглой или секторной формы) для всех сечений, согласно ГОСТ 22483. Класс гибкости – 1 или 2. Секторная форма жил позволяет оптимально заполнять внутреннее пространство кабеля, уменьшая его общий диаметр и вес.

2. Внутренний полупроводящий экран (экран по жиле)

Наносится экструзионным способом непосредственно на токопроводящую жилу. Выполнен из стойкого к температуре полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей композиции. Выравнивает распределение электрического поля у поверхности жилы, предотвращая локальные перенапряжения и микропробои в изоляции.

3. Изоляция из сшитого полиэтилена (СПЭ)

Основной изолирующий слой, наносится экструзией поверх внутреннего экрана. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу повышенные термические и механические свойства по сравнению с термопластичным полиэтиленом. Рабочая температура жилы увеличивается до +90°C в продолжительном режиме и до +130°C – в режиме короткого замыкания (до 4 сек). Толщина изоляции нормирована стандартами (например, ТУ 16.К71-335-2004) и для 30 кВ составляет несколько миллиметров, точно рассчитываясь для обеспечения электрической прочности.

4. Внешний полупроводящий экран (экран по изоляции)

Наносится экструзионно поверх изоляции каждой жилы. Материал аналогичен внутреннему экрану. Имеет вид гладкого или легкоотделяемого слоя. Совместно с внутренним экраном создает цилиндрическое концентрическое электрическое поле в изоляции, исключая тангенциальные составляющие.

5. Поясная изоляция и заполнитель

Поверх скрученных изолированных и экранированных жил может накладываться поясная изоляция из полупроводящих или нетканых материалов. Межфазное пространство заполняется эластичным материалом (например, жгутами из полимерной пленки) для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.

6. Экран (общий) из медных проволок или ленты

Выполняет функцию нулевой жилы (при необходимости) и экрана для замыкания токов утечки и емкостных токов. Может быть выполнен в виде медной ленты, наложенной по спирали с перекрытием, или в виде оплетки из медных проволок. Часто комбинируется с дренажной медной проволокой, уложенной поверх экрана.

7. Металлическая герметичная оболочка

Обычно алюминиевая (реже – свинцовая) гофрированная оболочка. Обеспечивает:

• Абсолютную защиту от проникновения влаги и газов в изоляцию (радиальная герметизация).
• Механическую защиту от внешних воздействий (грызуны, удары).
• Экран для электромагнитных полей.
• Нулевой рабочий или защитный проводник (при соответствующем подключении).

Гофрирование повышает гибкость кабеля без потери прочности.

8. Защитный шланг (покров Пг)

Наружная оболочка из полиэтилена (ПЭ) или поливинилхлоридного пластиката (ПВХ), накладываемая поверх металлической оболочки методом экструзии. Защищает металлическую оболочку от коррозии, химических воздействий и механических повреждений. Цвет покрова, как правило, черный. Может иметь продольную цветную полосу для идентификации.

Основные технические характеристики и условия эксплуатации

Таблица 1. Ключевые параметры кабеля АПвЭмПг 30 кВ

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	18/30 (36) кВ
Количество и сечение жил	1, 3 жилы. Сечения: от 50 до 800 мм² (по алюминию)
Максимальная рабочая температура жилы	+90°C
Допустимая температура при КЗ (до 4 сек)	+250°C (для алюминиевых жил)
Минимальная температура прокладки (без предварительного подогрева)	-20°C
Минимальный радиус изгиба при прокладке	Не менее 15 наружных диаметров кабеля
Допустимая температура окружающей среды при эксплуатации	От -50°C до +50°C
Относительная влажность воздуха (при +35°C)	До 98%
Срок службы	Не менее 30 лет
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты	45 кВ (на переменном токе) в течение 10 мин.
Испытательное постоянное напряжение	75 кВ (на постоянном токе) в течение 15 мин.

Области применения

Кабель АПвЭмПг 30 кВ предназначен для прокладки в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, в кабельных каналах, туннелях, шахтах, коллекторах, а также на открытом воздухе при условии защиты от прямого солнечного излучения. Благодаря герметичной металлической оболочке он особенно рекомендован для применения:

• В сетях с высоким уровнем грунтовых вод и в условиях возможного подтопления.
• В районах с повышенной химической агрессивностью грунтов (при условии соответствия внешнего шланга).
• На трассах с риском механических повреждений (активность грызунов, подвижки грунта).
• Для вводов в здания и распределительные устройства через зоны с разной влажностью.
• В качестве магистральных и распределительных линий в сетях 6-35 кВ городского электроснабжения, промышленных предприятий, объектов нефтегазовой отрасли.

Преимущества и недостатки по сравнению с другими типами кабелей на 30 кВ

Таблица 2. Сравнение с кабелями в свинцовой оболочке (АСБ) и кабелями СПЭ без металлической оболочки (АПвПг)

Параметр	АПвЭмПг	АСБ (бумажная изоляция, свинцовая оболочка)	АПвПг (СПЭ, без металлооболочки)
Вес	Средний. Легче АСБ.	Наибольший из-за свинца и пропитки.	Наименьший.
Радиальная герметичность	Абсолютная (металлическая оболочка).	Абсолютная (свинцовая оболочка).	Относительная, зависит от полимерного шланга.
Чувствительность к изгибам	Высокая гибкость, гофрированная оболочка.	Низкая, риск повреждения свинца.	Очень высокая.
Монтаж при низких температурах	Ограничен (-20°C).	Сильно ограничен, требуется подогрев.	Ограничен (-20°C).
Требования к трассе	Минимальные, стойкость к влаге и агрессии.	Требуется защита от электрокоррозии, блуждающих токов.	Требуется сухая трасса, защита от влагопроницаемости.
Токовая нагрузка	Высокая (допустимая t° +90°C).	Ниже (допустимая t° +70°C для бумажной изоляции).	Высокая (аналогично АПвЭмПг).
Монтажные концевые муфты	Специфичные для металлооболочки, требуют герметизации.	Тяжелые, громоздкие, требуют опрессовки свинца.	Более простые, для кабелей СПЭ.

Преимущества АПвЭмПг: Сочетание преимуществ СПЭ-изоляции (высокая допустимая температура, низкие диэлектрические потери, простота монтажа) с абсолютной радиальной герметичностью металлической оболочки. Устойчивость к динамическим нагрузкам и вибрациям благодаря гофрированной оболочке. Отсутствие необходимости в сложных системах контроля и подпитки масла, как у маслонаполненных кабелей.

Недостатки АПвЭмПг: Более высокая стоимость по сравнению с кабелями без металлической оболочки. Необходимость специального инструмента и навыков для оконцевания и соединения металлической оболочки. Больший вес и радиус изгиба по сравнению с кабелями АПвПг.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабеля АПвЭмПг требует соблюдения специфических правил:

• Раскатка: Допускается раскатка с барабана методом волочения или с использованием роликов. Не допускаются резкие изгибы, превышающие минимальный радиус (15D). Запрещено ронять барабан.
• Прокладка в траншее: Глубина прокладки – не менее 0,7 м до верха кабеля. Подготовка песчаной подушки и засыпка, укладка сигнальной ленты, установка защитных плит при необходимости.
• Монтаж муфт: Для соединения и оконцевания применяются специальные муфты для кабелей с изоляцией из СПЭ и алюминиевой оболочкой. Процесс включает:
  • Разделку концов кабеля с ступенчатым снятием слоев.
  • Подготовку и заземление алюминиевой оболочки.
  • Монтаж изоляционного корпуса муфты (чаще всего термоусаживаемой или холодноусаживаемой).
  • Герметизацию вводов на металлическую оболочку с помощью специальных герметиков или манжет.
  • Подключение заземляющего проводника к оболочке и экрану.
• Заземление: Алюминиевая оболочка и экран должны быть надежно заземлены с обоих концов кабельной линии для безопасности и отвода токов утечки.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие АПвЭмПг от АПвПу?

Основное отличие – в конструкции наружного защитного покрова. АПвЭмПг имеет металлическую оболочку и поверх нее – пластмассовый шланг (Пг). АПвПу не имеет металлической оболочки, его защитный покров – это усиленная броня из стальных оцинкованных проволок или лент, поверх которой наложен наружный шланг. АПвЭмПг обеспечивает лучшую герметизацию, АПвПу – большую стойкость к механическим растягивающим нагрузкам.

Можно ли проложить кабель АПвЭмПг 30 кВ в воде?

Да, можно. Герметичная алюминиевая оболочка и наружный полимерный шланг обеспечивают стойкость к длительному воздействию воды. Однако необходимо убедиться в соответствии материала шланга (обычно ПЭ) условиям эксплуатации, а также обеспечить защиту от возможных механических повреждений (течения, плавучесть, якоря) с помощью дополнительных мероприятий (укладка в трубы, защитные плиты).

Как правильно выбрать сечение жил кабеля АПвЭмПг?

Выбор сечения производится по двум основным критериям:

1. По допустимому длительному току нагрузки: Используются таблицы ПУЭ (Глава 1.3) или данные производителя, учитывая способ прокладки (в земле, воздухе), температуру грунта/воздуха, количество работающих кабелей вплотную и поправочные коэффициенты.
2. По термической стойкости к токам короткого замыкания: Проверяется, что выбранное сечение удовлетворяет условию S ≥ I(кз)
3. √t / A, где A – коэффициент для алюминия (около 90), t – время действия защиты.

Рекомендуется выполнять расчет с участием проектировщика.

Требуется ли для кабеля АПвЭмПг система постоянного контроля изоляции?

Для кабелей с изоляцией из СПЭ, в отличие от маслонаполненных, система постоянного контроля изоляции (например, с применением присоединенных через ёмкостные делители устройств) не является обязательной. Однако в ответственных сетях 35 кВ и выше могут применяться системы частичного разряда для мониторинга состояния. Обязательным является периодическое проведение высоковольтных испытаний постоянным напряжением после монтажа и в процессе эксплуатации.

Какой документ является основным для определения технических условий на кабель АПвЭмПг 30 кВ?

Основным документом являются Технические Условия завода-изготовителя, разработанные с учетом требований национальных стандартов. В России часто применяются ТУ 16.К71-335-2004 «Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 10, 20 и 35 кВ» или их более современные аналоги. Также учитываются требования ГОСТ Р 53769-2010 (МЭК 60502-2:2005) «Кабели силовые на номинальное напряжение от 6 кВ до 30 кВ».

Каков порядок приемки и ввода в эксплуатацию кабельной линии на основе АПвЭмПг?

Порядок регламентирован ПУЭ (Глава 1.8, 2.3) и ведомственными инструкциями. Включает:

• Визуальную проверку целостности барабанов и наружных покровов.
• Измерение сопротивления изоляции мегаомметром на 2.5 или 5 кВ.
• Испытание повышенным выпрямленным напряжением 75 кВ в течение 15 минут (для кабелей 30 кВ).
• Проверку целостности и фазировки жил.
• Проверку срабатывания устройств защиты от перегрузки по току и от однофазных замыканий на землю.
• Оформление исполнительной документации, включая протоколы испытаний и акты на скрытые работы.