Кабель АПвКаП 1-х жильный 30 кВ: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель АПвКаП 1х жильный на напряжение 30 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 30 кВ частотой 50 Гц. Расшифровка маркировки: А – алюминиевая токопроводящая жила; П – изоляция из сшитого полиэтилена (Пв – вулканизированного, сшитого); Ка – экран по жиле из полупроводящего сшитого полиэтилена; П – внешняя оболочка из полиэтилена. Кабель относится к современному классу кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE), которые активно вытесняют традиционные кабели с бумажно-масляной изоляцией.
Конструкция кабеля АПвКаП 1х30 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию для обеспечения надежности, долговечности и безопасности.
- Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия (марка А5, А6 или А7 по ГОСТ 22483), круглой формы. Сечение жилы стандартизировано и выбирается в соответствии с токовой нагрузкой. Для данного класса напряжения жила, как правило, секторной или сегментной формы для оптимизации диаметра кабеля, но в одножильном исполнении часто остается круглой.
- Экран по жиле (полупроводящий слой). Наносится поверх токопроводящей жилы экструзионным способом. Изготавливается из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его основная функция – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов, которые разрушают основную изоляцию.
- Основная изоляция. Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) с нормированными электротехническими и механическими характеристиками (например, марки ПвМ по ГОСТ 15125). Толщина изоляции строго регламентирована стандартами (ГОСТ 15125, ТУ 16.К71-335-2004) и для 30 кВ составляет несколько миллиметров. Процесс сшивки (вулканизации) создает трехмерную молекулярную сетку, что резко повышает термостойкость материала (до +90°C в длительном режиме и до +250°C при КЗ) по сравнению с термопластичным полиэтиленом.
- Экран по изоляции (полупроводящий слой). Аналогичен экрану по жиле. Наносится поверх основной изоляции. Вместе с экраном по жиле образует коаксиальную систему, ограничивающую электрическое поле внутри кабеля. Обеспечивает равномерный потенциал на внешней поверхности изоляции.
- Металлический экран. Выполняется в виде медной или алюминиевой ленты, гофрированной для обеспечения гибкости, или в виде оплетки из медных проволок. Функции: защита от внешних электромагнитных помех, замыкание тока на землю в случае пробоя изоляции (функция нулевого провода в сетях с изолированной нейтралью или компенсированных сетях), а также обеспечение симметрии электрического поля вокруг жилы. В сетях с эффективно заземленной нейтралью является проводником тока однофазного короткого замыкания.
- Внешняя защитная оболочка. Изготавливается из полиэтилена (ПЭ) или, в модификации АПвКаШв, из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Цвет оболочки, как правило, черный. Функции: защита от механических повреждений, агрессивных сред (химических веществ, почвенной коррозии), влаги и ультрафиолетового излучения (для ПЭ).
- Номинальное напряжение U0/U (Um): 18/30 (36) кВ. Где U0 – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное напряжение, Um – максимальное рабочее напряжение.
- Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 45 кВ (для новых кабелей после монтажа) в течение 5 минут.
- Испытательное постоянное напряжение: 72 кВ в течение 15 минут (часто применяется для приемо-сдаточных испытаний после монтажа).
- Допустимая длительная температура нагрева жилы: +90°C.
- Допустимая температура нагрева жилы при коротком замыкании: до +250°C (продолжительность КЗ не более 5 сек).
- Допустимая температура нагрева жилы при перегрузке: +130°C (ограниченное время).
- Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева: -15°C.
- Минимальный радиус изгиба при монтаже: 15 наружных диаметров кабеля.
- Распределительные сети городов (кабельные линии 20 и 35 кВ).
- Вводы на подстанции и распределительные пункты.
- Питание крупных промышленных предприятий, насосных и компрессорных станций.
- Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах), в блоках, а также в земле (траншеях) при условии отсутствия механических повреждений в процессе эксплуатации.
- Прокладка одножильных кабелей требует особого внимания к расположению кабелей относительно друг друга (треугольником или плашмя) и способу заземления металлических экранов для минимизации потерь в них и предотвращения перегрева.
- Металлические экраны должны быть заземлены с двух концов линии (при длине линии до нескольких километров) для протекания тока короткого замыкания. В длинных линиях применяют поперечное или продольное сегментирование экранов для снижения потерь на вихревые токи.
- При прокладке в земле кабель должен быть защищен от механических повреждений сигнальной лентой или кирпичом. Рекомендуется использовать песчаную подушку и засыпку.
- Для соединения и ответвления применяются специальные кабельные муфты (соединительные, концевые) на напряжение 30 кВ, предназначенные для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена.
- Преимущества: Более высокая допустимая температура жилы (+90°C против +70°C), меньший вес и наружный диаметр, отсутствие риска течи масла, возможность прокладки на вертикальных участках без ограничений по перепаду высот, простота монтажа и обслуживания, большая стойкость к термическим перегрузкам.
- Недостатки: Чувствительность к механическим повреждениям оболочки и влаге (при повреждении оболочки возможна водная деревовидная эрозия изоляции), более высокие требования к качеству монтажа муфт, относительно высокая стоимость.
Основные технические параметры и характеристики
Кабель АПвКаП 30 кВ изготавливается в соответствии с ТУ 16.К71-335-2004 и соответствует требованиям ГОСТ 15125 и МЭК 60502-2. Ниже приведены ключевые параметры.
Электрические характеристики
Таблица 1. Токовые нагрузки для кабеля АПвКаП 1х30 кВ, проложенного в земле (траншее)
Условия: глубина прокладки 0.7 м, температура грунта +15°C, удельное тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт, количество кабелей в траншее – 1, расстояние между кабелями – 100 мм.
| Сечение жилы, мм² | Длительно допустимый ток, А (Iж=+90°C) | Ток однофазного КЗ, кА (tкз=1с, Tкз=+250°C) |
|---|---|---|
| 50 | 215 | 4.9 |
| 70 | 260 | 6.8 |
| 95 | 310 | 9.2 |
| 120 | 350 | 11.6 |
| 150 | 395 | 14.5 |
| 185 | 445 | 17.9 |
| 240 | 515 | 23.2 |
| 300 | 580 | 28.9 |
Примечание: Токовые нагрузки являются справочными. Фактические значения должны рассчитываться для конкретных условий прокладки с учетом всех поправочных коэффициентов (на температуру грунта, группу прокладки, тепловое сопротивление грунта и др.) согласно ПУЭ 7-го издания и РД 153-34.0-20.278-2002.
Область применения и особенности монтажа
Кабель АПвКаП 1х30 кВ предназначен для прокладки в электрических сетях на напряжение 20-35 кВ. Основные сферы применения:
Особенности монтажа и эксплуатации:
Преимущества и недостатки по сравнению с кабелями других типов
По сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией (АСБ, ААБл и др.):
По сравнению с кабелями в ПВХ изоляцией:
Кабели на напряжение 30 кВ в ПВХ изоляции практически не выпускаются, так как сшитый полиэтилен имеет значительно лучшие диэлектрические и температурные характеристики для средних и высоких напряжений.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем разница между АПвКаП и АПвПу?
Кабель АПвПу имеет усиленную (толстую) полиэтиленовую оболочку, предназначенную для прокладки в земле без дополнительной защиты (кирпич, плиты). АПвКаП имеет обычную полиэтиленовую оболочку и для прокладки в земле, как правило, требует защиты от механических повреждений. Конструкция изоляции и экранов идентична.
Как правильно выбрать сечение жилы кабеля АПвКаП 30 кВ?
Выбор сечения производится по двум основным критериям: 1) По длительно допустимому току нагрузки с учетом всех условий прокладки и поправочных коэффициентов. 2) По термической стойкости к токам короткого замыкания. Окончательное сечение выбирается по большему из полученных значений. Также рекомендуется выполнять проверку по потере напряжения.
Нужно ли заземлять металлический экран одножильного кабеля с двух сторон?
Да, в подавляющем большинстве случаев экран должен быть заземлен с обоих концов кабельной линии. Это обеспечивает путь для тока короткого замыкания и безопасность для персонала. Исключение составляют очень длинные линии (обычно свыше 2-3 км), где для снижения потерь в экране может применяться специальная схема заземления (одностороннее или поперечное сегментирование).
Что такое «водная деревовидная эрозия» и как с ней бороться?
Это процесс постепенного разрушения изоляции из сшитого полиэтилена под воздействием влаги и электрического поля, который начинается при повреждении внешней оболочки и металлического экрана. Борьба с ней заключается в: использовании кабелей с герметизированными экранами (модификации с индексом «г», например, АПвКаПг), тщательном контроле целостности оболочки при монтаже и эксплуатации, применении качественных муфт с надежной герметизацией.
Можно ли проложить кабель АПвКаП в помещении?
Да, можно. Полиэтиленовая оболочка не распространяет горение при одиночной прокладке. Однако при групповой прокладке в помещениях следует учитывать требования пожарной безопасности. В этом случае могут потребоваться кабели с индексом «нг(А)-LS» (не распространяющие горение, с пониженным дымо- и газовыделением), например, АПвКаПнг(А)-LS, который имеет специальную огнестойкую оболочку из полимерной композиции.
Какой срок службы у кабеля АПвКаП?
Номинальный срок службы, заявленный производителями и нормируемый стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать этот показатель при соблюдении условий прокладки, монтажа и эксплуатационных режимов (температура, перегрузки).
Заключение
Кабель АПвКаП 1-х жильный на напряжение 30 кВ является современным, надежным и технологичным решением для строительства и модернизации распределительных сетей среднего напряжения. Его ключевые преимущества – высокая пропускная способность, удобство монтажа и отсутствие эксплуатационных рисков, связанных с маслом. Успешное применение данного кабеля напрямую зависит от корректного выбора сечения, соблюдения правил прокладки и монтажа соединительных муфт, а также от понимания особенностей работы металлических экранов в одножильных кабельных линиях. При проектировании и монтаже необходимо строго руководствоваться действующими ПУЭ, техническими условиями завода-изготовителя и отраслевыми руководящими документами.