Кабель АПвКаП 1-х жильный 10 кВ: полное техническое описание и область применения

Кабель АПвКаП 1х…/10 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 6, 10 или 15 кВ частотой 50 Гц. Расшифровка его маркировки по ГОСТ 31565-2012 (и более ранним нормам) является ключом к пониманию его конструкции и свойств: А – алюминиевая токопроводящая жила, П – изоляция из сшитого полиэтилена (Пв – вулканизированный, cross-linked polyethylene, XLPE), К – экран по жиле из полупроводящего (электропроводящего) материала, а – алюминиевая оболочка, П – наружный защитный покров (полимерная шланговая оболочка). Цифра «1» перед «х» указывает на одножильное исполнение, а «10 кВ» – на номинальное напряжение сети, для которой кабель предназначен.

Конструкция кабеля АПвКаП

Конструкция кабеля АПвКаП является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая высокую надежность и безопасность эксплуатации в сетях среднего напряжения.

• Токопроводящая жила (ТПЖ): Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или ААЕ по ГОСТ 22483), круглой или секторной формы. Жила может быть однопроволочной (монолитной) для сечений до 240-300 мм² и многопроволочной для всех сечений, что обеспечивает необходимую гибкость.
• Экран по жиле (полупроводящая экранирующая оболочка): Наносится поверх токопроводящей жилы методом экструзии. Изготавливается из специального сшитого полиэтилена с добавлением сажи или других электропроводящих наполнителей. Его основная функция – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений на границе раздела и предотвращение возникновения частичных разрядов (коронного разряда), которые разрушают изоляцию.
• Изоляция: Основной слой из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивания (вулканизации) молекул полиэтилена под высоким давлением и температурой придает материалу выдающиеся свойства: высокую температурную стойкость (до 90°C в длительном режиме и до 250°C в режиме короткого замыкания), отличные диэлектрические характеристики, стойкость к термодеформациям и трекингу.
• Экран по изоляции: Состоит из двух элементов. Непосредственно на изоляцию накладывается полупроводящий (электропроводящий) слой, аналогичный экрану по жиле. Поверх него накладывается экран из медных или алюминиевых проволок (или лент). Этот экран выполняет несколько функций: является нулевым (заземляющим) проводником для тока утечки, обеспечивает симметрию электрического поля, защищает от внешних электромагнитных помех и служит элементом системы безопасности, отводя ток при пробое изоляции на землю.
• Герметизирующая оболочка (алюминиевая оболочка): Гладкая или гофрированная алюминиевая лента, наложенная продольной или спиральной обмоткой и сваренная по шву. Это ключевой элемент защиты от влаги. Алюминиевая оболочка обеспечивает абсолютную радиальную герметичность, предотвращая проникновение влаги и агрессивных веществ извне к изоляции, а также выход влаги и газов из изоляции (при ее старении) наружу. Одновременно она выполняет механическую защитную функцию.
• Защитный покров (наружная оболочка): Экструдируемая оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката или полиэтилена (ПЭ), наносимая поверх алюминиевой оболочки. Защищает алюминий от механических повреждений и коррозионного воздействия химически агрессивных сред (почвы, промышленных атмосфер). Обычно имеет желтую окраску для кабелей на 10 кВ.

Основные технические характеристики и параметры

Кабель АПвКаП производится в соответствии с ГОСТ 31565-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 1, 3, 6, 10, 20, 35 кВ». Его основные параметры приведены в таблицах ниже.

Таблица 1. Номинальные сечения токопроводящих жил и масса кабеля

Номинальное сечение жилы, мм²	Максимальный наружный диаметр, мм (примерно)	Масса 1 км кабеля, кг (примерно)
50	38	1700
70	41	2000
95	44	2400
120	47	2800
150	50	3300
185	54	3900
240	59	4800
300	64	5800

Таблица 2. Электрические характеристики (при температуре жилы +90°C)

Сечение жилы, мм²	Сопротивление жилы постоянному току, Ом/км, не более	Допустимый длительный ток нагрузки, А (проложен в земле)*	Индуктивное сопротивление, Ом/км (примерно)
50	0.641	185	0.11
70	0.443	225	0.105
95	0.320	270	0.10
120	0.253	310	0.095
150	0.206	350	0.09
185	0.167	395	0.088
240	0.130	460	0.085
300	0.106	525	0.082

• Значения приведены для ориентировки. Фактический допустимый ток зависит от конкретных условий прокладки: температуры земли, удельного теплового сопротивления грунта, глубины заложения, количества работающих кабелей в траншее и их взаимного расположения. Расчет должен производиться по методике ПУЭ гл. 1.3.

Таблица 3. Испытательные напряжения

Номинальное напряжение кабеля, кВ	Испытательное переменное напряжение 50 Гц, кВ (в течение 10 мин.)	Испытательное постоянное напряжение, кВ (в течение 10 мин.)
6	12	24
10	18	36
15	23	46

Область применения и способы прокладки

Кабель АПвКаП предназначен для эксплуатации в электрических сетях на номинальное напряжение 10 кВ (фактически до 12 кВ). Благодаря алюминиевой герметизирующей оболочке, его основная сфера применения – прокладка в земле (траншеях) без дополнительной защиты (в трубах, блоках), за исключением мест с повышенной механической опасностью. Он может прокладываться в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, по эстакадам и в помещениях. Кабель не распространяет горение при одиночной прокладке. При групповой прокладке необходимо учитывать требования пожарной безопасности, так как полимерные материалы оболочек могут поддерживать горение.

Особое внимание при прокладке одножильных кабелей среднего напряжения уделяется способу их расположения и заземлению экранов. При протекании тока по жиле вокруг кабеля возникает переменное магнитное поле, которое наводит ЭДС в алюминиевой и медной экранирующих оболочках. Если экраны заземлены с двух сторон, в них циркулируют уравнительные токи, приводящие к дополнительным потерям мощности и нагреву. Для их снижения применяют несколько схем:

• Поперечное расположение («в треугольник»): Кабели трех фаз укладываются вплотную друг к другу в виде треугольника. Это обеспечивает взаимную компенсацию магнитных полей и значительное снижение потерь в оболочках.
• Продольное расположение с перекладкой: При прокладке в одной плоскости кабели через равные промежутки (обычно на длине, кратной длине сближения) меняют местами (перекладывают), чтобы усреднить индуктивность каждой фазы.
• Заземление экранов в одной точке: При небольшой длине линии (обычно до 500-1000 м) экраны заземляют только с одной стороны. Это полностью устраняет циркуляцию токов, но на свободном конце экрана возникает опасное напряжение относительно земли, требующее установки ограничителей перенапряжения (ОПН) или защитных экранных разъединителей.

Преимущества и недостатки кабеля АПвКаП

Преимущества перед кабелями старых типов (например, АСБ, ААБл):

• Высокая надежность изоляции: Сшитый полиэтилен обладает высокой электрической прочностью и стойкостью к тепловому старению.
• Меньший вес и наружный диаметр: При одинаковом сечении жилы кабель с изоляцией из XLPE компактнее и легче кабеля с бумажно-пропитанной изоляцией.
• Отсутствие ограничений по перепаду высот: Не требует специальных стопорных муфт при прокладке на трассах с большим перепадом уровней, в отличие от маслонаполненных или бумажно-пропитанных кабелей.
• Простота монтажа и эксплуатации: Допускает меньшие радиусы изгиба при прокладке, не требует сложных систем контроля и подпитки маслом.
• Абсолютная радиальная герметичность: Алюминиевая оболочка надежно защищает изоляцию от влаги на протяжении всего срока службы.

Недостатки и особенности:

• Чувствительность к механическим повреждениям при монтаже: Необходимо соблюдать осторожность, чтобы не повредить изоляцию и экраны.
• Чувствительность к дендритному старению («водным деревьям»): Хотя современные материалы (трекингостойкий полиэтилен) минимизируют этот риск, проникновение влаги в случае повреждения оболочек может со временем привести к развитию дендритов и пробою.
• Необходимость квалифицированного монтажа концевых и соединительных муфт: Требуется безупречная зачистка, обработка и герметизация, так как муфта является самым слабым звеном в линии.
• Наличие потерь в экранах: Требует правильного выбора схемы прокладки и заземления для минимизации дополнительных потерь.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между АПвКаП и АПвПу?

Основное отличие – в материале внешней защитной оболочки. У АПвКаП – это полимерная шланговая оболочка (П), у АПвПу – усиленная защитная оболочка из полиэтилена (Пу). Конструктивно АПвПу часто имеет броню из стальных оцинкованных проволок или лент под наружной оболочкой, что придает ему повышенную стойкость к механическим воздействиям (растяжению, сдавливанию, грызунам). АПвКаП такой брони не имеет, его основная защита – алюминиевая герметизирующая оболочка.

Можно ли прокладывать кабель АПвКаП в воздухе (по фасадам, эстакадам)?

Да, можно. Однако при этом необходимо учитывать воздействие ультрафиолетового излучения. Наружная полимерная оболочка (ПВХ или ПЭ) должна быть устойчивой к УФ-излучению (обычно это указывается в ТУ). Для длительной эксплуатации на открытом воздухе рекомендуется прокладка в лотках или коробах, обеспечивающих частичную защиту от прямых солнечных лучей.

Как правильно выбрать сечение кабеля АПвКаП?

Выбор сечения производится по трем основным критериям, указанным в ПУЭ гл. 1.3:
1. По допустимому длительному току нагрузки (нагреву).
2. По потере напряжения (для удаленных потребителей).
3. По термической стойкости к токам короткого замыкания (проверка выполняется, если известно предполагаемое время отключения КЗ защитой).
Расчет должен выполняться с учетом всех реальных условий прокладки: температуры окружающей среды (земли или воздуха), количества параллельно работающих кабелей, способа их расположения и типа грунта.

Как заземлять экраны одножильных кабелей АПвКаП?

Существует три основные схемы:
1. Двухстороннее заземление: Экран заземляется на обоих концах линии. Простая и безопасная схема, но приводит к циркуляции уравнительных токов и потерям. Применяется на коротких линиях (где потери незначительны) или при поперечном расположении кабелей («треугольником»).
2. Одностороннее заземление: Экран заземляется только в одной точке (обычно на источнике питания). На другом конце устанавливается защитный аппарат (ОПН или разъединитель экрана) для ограничения напряжения на экране при переходных процессах. Устраняет циркуляционные токи.
3. Заземление через устройства поперечного соединения (cross-bonding): Сложная схема для длинных линий, где экраны секционируются и перекрестно соединяются между фазами, что позволяет свести наведенное напряжение к минимуму и заземлить экраны в нескольких точках без значительных потерь. Требует специальных соединительных муфт с изолирующими разрывами экрана.

Каков срок службы кабеля АПвКаП?

Номинальный срок службы, заявленный производителями и нормируемый стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации зависит от условий прокладки, режима работы (температурных перегрузок), качества монтажа и отсутствия механических повреждений. Регулярный мониторинг состояния изоляции (диагностика частичных разрядов, измерение тангенса дельта) позволяет прогнозировать остаточный ресурс.

Чем отличается кабель на 6/10 кВ от кабеля на 8,7/10 кВ или 8,7/15 кВ?

Разница в значениях номинального (U₀/U) и наибольшего рабочего напряжения. Для сети 10 кВ с изолированной нейтралью или компенсированной нейтралью (где замыкание на землю не приводит к немедленному отключению) фазное напряжение относительно земли может длительно существовать на уровне линейного. Поэтому для таких сетей применяют кабели с более высоким номинальным фазным напряжением U₀ = 8,7 кВ (маркировка 8,7/10 кВ или 8,7/15 кВ). Кабель 6/10 кВ рассчитан на сети с эффективно заземленной нейтралью, где перенапряжение при замыкании на землю кратковременно. Выбор кабеля по напряжению U₀ строго регламентируется ПУЭ и зависит от режима нейтрали сети.