Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвЭВнгд на напряжение 15 кВ: конструкция, характеристики, применение

Кабель марки АПвЭВнгд является современным силовым кабелем высокого напряжения, предназначенным для стационарной прокладки в электрических сетях на номинальное переменное напряжение 15 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы подобраны для обеспечения высокой надежности, долговечности и безопасности при эксплуатации в условиях повышенных требований к пожарной безопасности и механической стойкости. Расшифровка маркировки по ГОСТ 31565-2012 и другим нормативным документам следующая: А – алюминиевая токопроводящая жила; П – изоляция из сшитого полиэтилена (Пв – обозначение по старому ГОСТ, где «в» указывает на вулканизацию, т.е. сшивку); Э – экран по изоляции из электропроводящего материала; В – оболочка из поливинилхлоридного пластиката; нгд – не распространяющий горение, с пониженным дымо- и газовыделением при групповой прокладке.

Конструктивные элементы кабеля АПвЭВнгд 15 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим элементы от центра к периферии.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марки А5, А5Е, А6, А7 по ГОСТ 22483), круглой или секторной (сегментной) формы. Секторная форма жил применяется для кабелей больших сечений (как правило, от 120 мм²) с целью уменьшения общего диаметра кабеля и экономии материалов изоляции и оболочки. Жила может быть однопроволочной (для сечений до 240-300 мм², в зависимости от ТУ) или многопроволочной, скрученной из отдельных проволок.

2. Экран по жиле (полупроводящий экран)

Представляет собой слой экструдированного полупроводящего сшитого полиэтилена или наложенную экструзией полупроводящую полимерную композицию. Его основная функция – выравнивание электрического поля и предотвращение возникновения частичных разрядов (коронных) на границе между металлом жилы и диэлектриком изоляции, где из-за микронеровностей может создаваться высокая напряженность поля.

3. Изоляция

Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE – Cross-Linked Polyethylene). Это ключевой элемент, определяющий электрическую прочность и долговечность кабеля. Процесс сшивки (вулканизации) молекул полиэтилена под высоким давлением и температурой превращает термопластичный материал в термореактивный, что резко повышает его стойкость к тепловой деформации, термическому старению и растрескиванию. Толщина изоляции нормируется стандартами (например, ГОСТ 15150) и для напряжения 15 кВ составляет, как правило, 4.5 мм или 5.5 мм в зависимости от конкретного стандарта и типа кабеля (с заземляющим проводником или без).

4. Экран по изоляции (полупроводящий экран)

Аналогичен экрану по жиле. Наносится поверх изоляции экструзией и служит для создания равномерной цилиндрической поверхности, на которую будет наложен металлический экран. Также выравнивает электрическое поле.

5. Металлический экран

Выполняется в виде медной или алюминиевой ленты, наложенной продольно или в виде оплетки из медных проволок. В кабелях АПвЭВнгд чаще применяется медная лента. Основные функции: защита от внешних электромагнитных помех, замыкание емкостных токов на землю, а также выполнение роли заземляющего проводника при коротких замыканиях на землю (функция нулевой последовательности).

6. Поясная изоляция

Лента или экструдированный слой, накладываемый поверх металлического экрана. Служит для его механической и коррозионной защиты, а также для предотвращения возможного контакта металла с внешней оболочкой.

7. Заполнитель

В многожильных кабелях (3 и более жилы) пространство между изолированными жилами заполняется жгутами из ПВХ-пластиката, невулканизированной резины или другими материалами для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.

8. Оболочка

Внешний защитный слой из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ) пониженной горючести с низким дымо- и газовыделением (индекс «нгд»). Оболочка обеспечивает защиту от механических повреждений, агрессивных сред (масла, химикаты, влага), а также выполняет противопожарную функцию. Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические характеристики и условия эксплуатации

Кабель АПвЭВнгд 15 кВ рассчитан на долговременную работу в специфических условиях, регламентируемых техническими условиями и стандартами.

Электрические параметры

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 8.7/15 кВ (20.5 кВ). Где U₀ – напряжение между жилой и землей (8.7 кВ), U – междуфазное напряжение (15 кВ), U_m – максимальное рабочее напряжение (20.5 кВ).
• Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 30 кВ (для новых кабелей после прокладки) в течение 5-10 минут.
• Испытательное постоянное напряжение: 45 кВ (для кабелей после эксплуатации при проведении профилактических испытаний) в течение 15 минут.
• Допустимая длительная температура нагрева жилы: +90°C.
• Допустимая температура при коротком замыкании (не более 4 сек): +250°C.
• Допустимая температура перегрузки: +130°C (не более 8 часов в году, суммарно не более 100 часов за срок службы).
• Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -15°C.
• Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля для одножильных и 10 диаметров для многожильных кабелей.

Пожарная безопасность (индексы «нгд»)

Кабель соответствует категории «не распространяющий горение при групповой прокладке» (нг). Индекс «д» означает, что при горении и тлении выделение дыма и газов имеет пониженный уровень. Это критически важно для прокладки в тоннелях, коллекторах, метро, на электростанциях, в многоэтажных зданиях и других объектах с массовым пребыванием людей. Кабель проходит испытания по ГОСТ Р МЭК 60332-3-22 на нераспространение горения при вертикальной прокладке пучком.

Области применения

Кабель АПвЭВнгд 15 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Основные сферы применения:

• Магистральные и распределительные сети напряжением 6-10 кВ (фактически работающие на линейном напряжении 6.3 или 10.5 кВ).
• Питание мощных электродвигателей, насосов, компрессоров на промышленных предприятиях (нефтегаз, химия, металлургия).
• Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах, галереях), где предъявляются высокие требования к пожарной безопасности.
• Прокладка в земле (траншеях) при условии защиты от механических повреждений (в трубах, плитах, лотках). Важно: ПВХ-оболочка не является абсолютно стойкой к грунтовым водам и химикатам в долгосрочной перспективе, для агрессивных сред предпочтительны кабели в оболочке из полиэтилена (АПвПуг).
• На объектах атомной и тепловой энергетики, где требуется кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена.

Сравнительная таблица аналогов и выбор кабеля

Марка кабеля	Материал жилы	Изоляция	Оболочка / Защита	Ключевые отличия и применение
АПвЭВнгд	Алюминий	Сшитый полиэтилен (XLPE)	ПВХ нгд	Базовая модель для групповой прокладки внутри помещений и сооружений с требованиями по дыму.
АПвЭВнг	Алюминий	XLPE	ПВХ нг	Не распространяет горение, но без ограничения дымогазовыделения (индекс «д»).
АПвПуг	Алюминий	XLPE	Полиэтиленовая, герметизированная	Для прокладки в земле (траншеях), в т.ч. в грунтах с высокой коррозионной активностью и высокой влажностью.
АПвВнгд	Алюминий	XLPE	ПВХ нгд	Устаревшее обозначение, где «Пв» уже означает изоляцию из сшитого полиэтилена. Фактически аналог АПвЭВнгд.
ПвПуг	Медь	XLPE	Полиэтиленовая, герметизированная	Медный аналог для ответственных объектов, где требуется высокая проводимость и стойкость к коррозии в земле.
ААБл, ААШв	Алюминий	Бумажная, пропитанная	Алюминиевая/Свинцовая, ПВХ	Кабели с бумажной изоляцией. Требуют особых условий монтажа (ограничение по перепаду высот), морально устаревают, но еще применяются.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж кабеля АПвЭВнгд 15 кВ должен производиться в соответствии с ПУЭ 7-го издания, «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭЭП) и инструкциями завода-изготовителя.

• Раскатка: Запрещается сбрасывать барабан с кабелем с транспортного средства. Раскатка осуществляется с применением кабельных роликов, установленных на прямых участках и в углах поворота трассы. Необходимо контролировать, чтобы не был превышен минимальный радиус изгиба.
• Подогрев: При температуре окружающего воздуха ниже -15°C прокладка без предварительного подогрева запрещена. Подогрев осуществляется в тепляках или термоусадочными чехлами до температуры не ниже 0°C.
• Концевая разделка: Требует высокой квалификации персонала. Необходимо аккуратно снять оболочку и экраны, установить концевую муфту (концевой задел) соответствующего типа и напряжения. Особое внимание уделяется заземлению металлического экрана – он должен быть заземлен с двух сторон кабельной линии для устранения наведенного напряжения.
• Соединение: Соединение жил производится с помощью соединительных муфт, опрессовкой или сваркой. Изоляция восстанавливается специальными соединительными муфтами (стопорными, соединительными), рассчитанными на напряжение 15 кВ и тип изоляции кабеля (XLPE).
• Испытания после монтажа: Обязательным этапом является проведение приемо-сдаточных испытаний повышенным постоянным напряжением 45 кВ в течение 15 минут для проверки состояния изоляции после монтажных работ.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие АПвЭВнгд от АПвПуг?

Ключевое отличие – в материале внешней оболочки и ее назначении. АПвЭВнгд имеет оболочку из ПВХ пластиката с индексами «нгд», что оптимизирует его для внутренней и групповой прокладки с высокими требованиями к пожарной безопасности. АПвПуг имеет оболочку из полиэтилена, часто с герметизацией, что делает его стойким к влаге и агрессивным грунтам, и предназначен он в первую очередь для прокладки в земле (траншеях).

Почему в маркировке иногда пишут «15 кВ», а в характеристиках «8.7/15 кВ»?

Это стандартное обозначение класса напряжения. Цифра 15 кВ – это номинальное междуфазное напряжение сети, в которой будет работать кабель. Обозначение 8.7/15 кВ указывает на то, что кабель рассчитан на работу в сети с изолированной или компенсированной нейтралью, где напряжение между жилой и землей (U₀) составляет 8.7 кВ (15 / √3 ≈ 8.66). Это более точная и полная характеристика.

Обязательно ли заземлять металлический экран с двух сторон?

Да, это обязательное требование ПУЭ (п. 1.7.82, 2.3.74 и др.) для кабелей на напряжение выше 1 кВ. Заземление экрана с двух сторон обеспечивает путь для токов короткого замыкания на землю, снижает опасность поражения персонала, уменьшает электромагнитное влияние на смежные цепи и предотвращает возникновение опасных потенциалов на экране. При одностороннем заземлении на отключенном конце может накапливаться опасный статический заряд или индуцироваться высокое напряжение.

Можно ли прокладывать АПвЭВнгд в земле без защиты?

Прямая прокладка в земле (траншее) кабеля в ПВХ оболочке (АПвЭВнгд) не рекомендуется для постоянной эксплуатации, особенно в грунтах с высокой влажностью, наличием блуждающих токов или химической агрессией. ПВХ со временем подвержен набуханию и старению под воздействием постоянной влаги. Для прокладки в земле следует выбирать кабели в полиэтиленовой оболочке (АПвПуг), которая обладает лучшими влагозащитными свойствами, либо защищать кабель АПвЭВнгд в трубах (ПНД, асбоцементных) или лотках с последующей засыпкой.

Какой срок службы у кабеля АПвЭВнгд 15 кВ?

Номинальный срок службы, заявленный производителями и регламентированный стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может быть больше и зависит от условий прокладки (температура, влажность, механические воздействия), режима работы (нагрузка, количество циклов включения, наличие перегрузок), качества монтажа и обслуживания.

Что означает «сшитый полиэтилен» и чем он лучше бумажной изоляции?

Сшитый полиэтилен (XLPE) – это полимер, молекулы которого «сшиты» в трехмерную сетку химическими или радиационными методами. По сравнению с бумажно-масляной изоляцией он имеет следующие преимущества: более высокая допустимая температура жилы (+90°C против +70-80°C), меньший вес и диаметр кабеля, отсутствие ограничений по перепаду высот при прокладке (нет течения пропиточного состава), высокая стойкость к влаге, простота монтажа и обслуживания. Кабели с XLPE практически вытеснили бумажные в новых проектах.