Кабель АПвКаП2г 1-х жильный 35 кВ: полный технический анализ

Кабель марки АПвКаП2г на напряжение 35 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, длительный срок службы и эффективную работу в современных электрических сетях среднего напряжения. Расшифровка маркировки: А – алюминиевая токопроводящая жила; Пв – изоляция из вулканизированного (сшитого) полиэтилена; Ка – экран по изоляции из полупроводящего сшитого полиэтилена; П – оболочка из полиэтилена; 2г – двойная герметизация (гидрофобные ленты под оболочкой и алюмополимерная лента поверх экрана); 1 – одножильное исполнение; 35 кВ – номинальное напряжение.

Конструкция кабеля АПвКаП2г 35 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее подробно, начиная от центра.

• Токопроводящая жила: Изготавливается из алюминия (марок А5, А5Е или А6 по ГОСТ 22483). Для сечения 35 мм² жила, как правило, является круглой, сплошной (монолитной). Для больших сечений (от 240 мм²) используется секторная или круглая многопроволочная конструкция для обеспечения гибкости.
• Экран по жиле (внутренний полупроводящий слой): Наносится поверх жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его ключевая функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – основной причины старения изоляции.
• Основная изоляция: Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал, подвергнутый процессу химической или радиационной сшивки, обладает превосходными диэлектрическими и механическими свойствами при повышенных температурах (до 90°C в продолжительном режиме и до 250°C в режиме короткого замыкания). Толщина изоляции строго нормирована стандартами.
• Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой): Также выполняется из полупроводящего сшитого полиэтилена. Вместе с экраном по жиле он формирует цилиндрический конденсатор, внутри которого заключено радиальное электрическое поле, защищая изоляцию от внешних воздействий поля.
• Металлический экран (заземляющий): Поверх внешнего полупроводящего слоя накладывается экран в виде медных или алюминиевых проволок, либо гофрированной медной ленты. В кабеле АПвКаП2г чаще применяется экран из медных проволок. Его функции: замыкание тока утечки (емкостного тока) на землю, защита от внешних электромагнитных помех и обеспечение безопасного потенциала при касании оболочки. Для одножильных кабелей он также служит элементом, компенсирующим индуктивное сопротивление.
• Герметизация (элемент «2г»): Критически важный слой для кабелей на напряжение 35 кВ. Обычно включает два барьера:
  • Поверх металлического экрана накладывается продольно-герметизирующая лента на основе алюмополимерного материала (фольга).
  • Под оболочкой размещаются гидрофобные (водоблокирующие) ленты или нити. При контакте с влагой они разбухают, предотвращая ее продольное распространение по кабелю.

  Эта система защищает сердечник кабеля от проникновения влаги, которое является одной из главных причин электрического старения и пробоя.

• Внешняя оболочка: Изготавливается из полиэтилена (П) черного цвета. Полиэтиленовая оболочка обладает высокой стойкостью к агрессивным средам (кислоты, щелочи, соли), ультрафиолетовому излучению, механическим повреждениям и истиранию. Цифровая маркировка с данными о производителе, марке кабеля, сечении, напряжении и годе изготовления наносится на оболочку с заданным шагом.

Основные технические и электрические характеристики

Параметры кабеля АПвКаП2г регламентируются ГОСТ 18410-73 (с изменениями), ТУ 16.К71-304-2001, а также международным стандартом МЭК 60502-2. Ниже приведены ключевые характеристики для кабеля сечением 35 мм² на 35 кВ.

Таблица 1. Электрические параметры кабеля АПвКаП2г 1х35 35 кВ

Наименование параметра	Значение	Примечание
Номинальное напряжение U0/U (Um), кВ	20,6 / 35 (40,5)	U0 – напряжение между жилой и землей; U – междуфазное; Um – максимальное рабочее
Частота, Гц	50	Стандартная промышленная частота
Максимальная рабочая температура жилы, °C	90	Длительно допустимая
Температура жилы при КЗ (до 5 с), °C	250	Не более
Температура жилы при перегрузке, °C	130	Циклические перегрузки
Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева, °C	-20	При отсутствии механических нагрузок
Допустимый радиус изгиба при монтаже	Не менее 20 наружных диаметров кабеля	Для одножильных кабелей с сечением до 50 мм²
Сопротивление изоляции при 20°C, МОм·км	Не менее 3700	Стандартное требование
Емкость, мкФ/км	~0,18	Приблизительное значение, зависит от конструкции
Индуктивное сопротивление, Ом/км	~0,15	Зависит от взаимного расположения фаз

Таблица 2. Длительно допустимый ток нагрузки (ДДТ) для кабеля АПвКаП2г 1х35 35 кВ при различных условиях прокладки

Условия прокладки	Температура грунта/воздуха +25°C, А	Температура грунта/воздуха +15°C, А	Примечания
В земле (в траншее), глубина 0,7 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1,0 К·м/Вт, расстояние между кабелями в траншее 250 мм	140	155	Трехжильный кабель или три одножильных в треугольном расположении
В воздухе (на открытом воздухе, в туннеле), температура окружающей среды +25°C, солнечная радиация, расстояние между кабелями 1D	165	175	Ток указан для одного кабеля. При групповой прокладке применяются понижающие коэффициенты.
В воздухе (в помещении), температура окружающей среды +25°C	170	180

Примечание: Значения ДДТ являются справочными. Точный расчет должен проводиться согласно ПУЭ 7-го издания, глава 1.3, с учетом всех поправочных коэффициентов на групповую прокладку, температуру среды, тепловое сопротивление грунта и т.д.

Области применения и особенности монтажа

Кабель АПвКаП2г 35 кВ предназначен для эксплуатации в электрических сетях на номинальное напряжение 35 кВ с изолированной или эффективно заземленной нейтралью. Основные сферы применения:

• Питающие линии от подстанций 35/10(6) кВ к распределительным пунктам и центрам.
• Вводы и выводы мощности на предприятиях нефтегазовой, химической, горнодобывающей промышленности.
• Кабельные линии в городских распределительных сетях.
• Прокладка в кабельных туннелях, коллекторах, по эстакадам и в производственных помещениях.
• Прокладка в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, за исключением блуждающих токов.

Особенности монтажа одножильных кабелей на 35 кВ:

• Компенсация индуктивности: Для одножильных кабелей критически важно правильное взаимное расположение фаз (A, B, C) для минимизации индуктивного сопротивления и потерь. Рекомендуется треугольное или плоское расположение с четко выдержанными расстояниями. При большой длине линии и значительных токах применяют транспозицию фаз или прокладку в «след в след».
• Заземление экранов: Металлические экраны одножильных кабелей при напряжении 35 кВ должны быть заземлены с двух концов. При большой длине линии (обычно более 1-2 км) для ограничения токов циркуляции в экранах может применяться одноточечное или кросс-соединенное заземление с установкой защитных устройств (ограничителей перенапряжения для экранов).
• Установка концевых муфт и соединительных муфт: Требует высокой квалификации персонала. Необходима тщательная подготовка (зачистка, ступенчатая шлифовка изоляции), очистка от полупроводящего слоя и соблюдение абсолютной чистоты в процессе монтажа. Для кабеля с герметизацией типа «2г» используются специальные муфты, рассчитанные на такую конструкцию.

Преимущества и недостатки по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией (МВД, СЦВ)

• Преимущества АПвКаП2г:
  • Более высокая допустимая рабочая температура (90°C против 70-80°C).
  • Отсутствие масла, что исключает риск утечек, упрощает монтаж и эксплуатацию, позволяет прокладывать на вертикальных участках без ограничений.
  • Меньший вес и внешний диаметр при аналогичных параметрах.
  • Большая стойкость к термическим и электродинамическим нагрузкам при КЗ.
  • Проще и дешевле монтаж концевых муфт, не требуется система подпитки маслом.
  • Меньшие диэлектрические потери.
• Недостатки АПвКаП2г:
  • Более высокая чувствительность к частичным разрядам при наличии дефектов монтажа (острых кромок, загрязнений).
  • Чувствительность к механическим повреждениям оболочки и проникновению влаги (компенсируется системой герметизации «2г»).
  • История эксплуатации короче, чем у маслонаполненных кабелей, хотя современные материалы рассчитаны на срок службы не менее 30-40 лет.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кабель АПвКаП2г от АПвПу2г?

Основное отличие – в материале внешней оболочки. У АПвКаП2г оболочка из полиэтилена (П), у АПвПу2г – из поливинилхлоридного пластиката (В). Полиэтилен более стоек к агрессивным средам и влаге, имеет лучшие диэлектрические свойства, но менее устойчив к распространению горения. ПВХ-пластикат обладает самозатухающими свойствами, но может выделять галогены при горении. Выбор зависит от условий прокладки.

Обязательно ли использовать кабель с индексом «2г» для прокладки в земле?

Для кабелей на напряжение 35 кВ, особенно в условиях возможного подтопления или в грунтах с высокой влажностью, использование конструкции с продольной герметизацией («2г») является крайне рекомендуемым, а часто и обязательным по техническому заданию. Это существенно повышает надежность и долговечность линии, защищая диэлектрик от водной абсорбции и последующего электрического старения (древовидных образований).

Как правильно выбрать сечение жилы кабеля АПвКаП2г 35 кВ?

Выбор сечения производится по двум основным критериям: по длительно допустимому току нагрузки (нагрев) и по экономической плотности тока. Расчет ведется согласно ПУЭ гл. 1.3. Сначала определяется рабочий ток линии, затем по таблицам ДДТ с учетом всех поправочных коэффициентов (групповая прокладка, температура среды) находится минимально допустимое сечение. После этого проверяется сечение на соответствие экономической плотности тока (для 35 кВ при числе часов использования максимума более 5000 ч/год плотность составляет 1.0 А/мм² для алюминия). Также выполняется проверка на термическую стойкость при КЗ и потери напряжения.

Каков реальный срок службы этого кабеля?

Заявленный производителями срок службы кабеля АПвКаП2г при соблюдении условий эксплуатации, монтажа и транспортировки составляет не менее 30 лет. Фактический срок может превышать 40-50 лет, что подтверждается опытом эксплуатации первых поколений кабелей с изоляцией XLPE, запущенных в 70-80-х годах. Ключевыми факторами, сокращающими срок службы, являются: повреждение оболочки при монтаже, неправильная прокладка (радиус изгиба), дефекты в муфтах, постоянные перегрузки.

Почему для одножильного кабеля так важно заземление экрана с двух концов и какие проблемы это может создать?

Заземление экранов с двух концов необходимо для обеспечения нулевого потенциала на экране относительно земли по всей длине кабеля, что гарантирует безопасность персонала. Однако при этом в экране, который является проводником, охватывающим жилу, наводится ЭДС, пропорциональная току в жиле. При двухстороннем заземлении эта ЭДС вызывает циркулирующий ток в замкнутом контуре «экран-земля», приводящий к дополнительным потерям мощности (до 30-50% от потерь в жиле) и нагреву экрана. Для борьбы с этим явлением на длинных линиях применяют специальные схемы заземления (одноточечное, кросс-соединение).

Можно ли прокладывать кабель АПвКаП2г в одном лотке с кабелями на 0,4 кВ?

Прямого запрета в ПУЭ нет, однако это крайне не рекомендуется. Совместная прокладка силовых кабелей разных напряжений (выше и до 1 кВ) в одном лотке, коробе или на одном эстакаде допускается только при наличии разделительных несгораемых перегородок между ними или при выполнении требований по дополнительной защите кабелей на напряжение до 1 кВ (например, их заключение в стальные трубы). На практике для кабелей 35 кВ рекомендуется выделенная трасса или отдельный отсек в лотке/туннеле для минимизации риска повреждения и упрощения обслуживания.