Кабель АПвКаП2г 10 кВ с номинальным сечением токопроводящей жилы 50 мм² представляет собой силовой кабель для стационарной прокладки на напряжение 10 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ). Его конструкция и материалы оптимизированы для надежной работы в современных электрических сетях среднего напряжения. Расшифровка маркировки по ГОСТ 18410-73 и последующим стандартам является ключом к пониманию его устройства: А – алюминиевая токопроводящая жила, П – изоляция из сшитого полиэтилена, в – внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката, Ка – броня из круглых стальных оцинкованных проволок, П – наружная оболочка из полиэтилена, 2г – индекс, обозначающий, что кабель соответствует категории А по нераспространению горения и имеет пониженное газо- и дымовыделение при пожаре.
Конструкция кабеля является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее детально, начиная от центра.
Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий высокой электропроводности) по ГОСТ 22483. Для сечения 50 мм² жила, как правило, является однопроволочной (монолитной), класс 1 по гибкости. Это обеспечивает жесткость и удобство монтажа. Жила имеет круглую форму и скругляется для обеспечения равномерности электрического поля.
Поверх жилы методом экструзии наносится экструдированный полупроводящей слой. Его основная функция – выравнивание электрического поля и предотвращение возникновения частичных разрядов на границе между металлом жилы и диэлектриком изоляции. Он устраняет микроскопические воздушные включения и неровности поверхности жилы.
Основной диэлектрический барьер – слой сшитого полиэтилена (XLPE). Для кабеля на 10 кВ номинальная толщина изоляции стандартизирована. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу повышенные термические и механические свойства по сравнению с термопластичным ПЭ. Рабочая температура жилы повышается до +90°C, а температура в аварийном режиме может достигать +130°C. Изоляция обладает высокой стойкостью к трекингу и влаге.
Поверх изоляции наносится второй экструдированный полупроводящей слой. Он выполняет ту же функцию выравнивания поля, но уже на внешней поверхности изоляции. Вместе с экраном на жиле он формирует концентрическое цилиндрическое электрическое поле вокруг жилы, что является оптимальным с точки зрения электрической прочности.
В трехжильных кабелях поверх скрученных изолированных жил с их экранами может накладываться поясная изоляция из полупроводящей или изоляционной ленты для придания общей круглой формы и дополнительного выравнивания поля в межжильном пространстве.
Каждая изолированная жила поверх внешнего полупроводящего экрана экранируется медными лентами или оплеткой. В кабеле АПвКаП2г, как правило, применяются медные ленты. Функции экрана: защита от внешних электромагнитных помех, обеспечение симметрии электрического поля, создание пути для тока утечки и, что критически важно, для тока короткого замыкания. Экран должен быть заземлен с двух сторон кабельной линии.
Пространство между экранированными жилами заполняется ПВХ-пластикатом или невулканизированной резиновой смесью для придания кабелю круглой формы и механической стабильности. Поверх заполнителя методом экструзии накладывается внутренняя оболочка из ПВХ-пластиката. Она служит защитным слоем от коррозии и механических повреждений для нижележащих экранов, а также является основой для наложения брони.
Броня типа «Ка» – это повив из круглых оцинкованных стальных проволок, наложенных поверх внутренней оболочки. Назначение брони – защита кабеля от механических воздействий (растягивающих усилий, ударов, грызунов) при прокладке в земле (траншеях), в том числе в условиях с повышенной коррозионной активностью. Оцинковка проволок обеспечивает стойкость к ржавчине.
Внешний защитный слой из полиэтилена (индекс «П» в конце маркировки). Полиэтиленовая оболочка обладает высокой стойкостью к влаге, агрессивным химическим средам (кислоты, щелочи, соли) и обеспечивает долговременную защиту брони от коррозии. Оболочка кабелей с индексом «2г» выполняется из полиэтилена пониженной горючести.
Параметры кабеля АПвКаП2г 10 кВ 50 мм² регламентируются серией стандартов, включая ГОСТ 18410-73, ТУ 16.К71-335-2004 и актуальные межгосударственные стандарты. Ниже приведены ключевые данные.
| Параметр | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение, U0/U (Um) | 6/10 (12) кВ | U0 – напряжение между жилой и землей, U – между жилами |
| Сечение основной жилы | 50 мм² | Алюминий, монолитная |
| Максимальная рабочая температура жилы | +90 °C | Длительный режим |
| Допустимая температура при КЗ | +250 °C | Продолжительность не более 5 сек | Допустимая температура при перегрузке | +130 °C | Не более 100 часов в год |
| Минимальная температура прокладки | -15 °C | Без предварительного прогрева |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, не более | 0.641 Ом/км | По ГОСТ 22483 |
| Испытательное переменное напряжение промышленной частоты | 22 кВ | Продолжительность 10 мин после прокладки |
| Параметр | Значение/Описание |
|---|---|
| Вид брони | Повив из круглых оцинкованных стальных проволок (тип «Ка») |
| Материал наружной оболочки | Полиэтилен |
| Индекс нераспространения горения | Категория А (по ГОСТ 12176) |
| Показатели пожарной безопасности | «2г» – пониженное газо- и дымовыделение |
| Радиус изгиба при монтаже | Не менее 15 наружных диаметров кабеля |
| Способ прокладки | В земле (траншеях), кабельных каналах, тоннелях, по эстакадам. Не предназначен для прокладки по воздуху (подвеса) без дополнительных несущих элементов. |
| Условия прокладки | Одножильный кабель, А | Трехжильный кабель, А |
|---|---|---|
| В земле (траншее), при температуре грунта +20°C, тепловом сопротивлении 1.0 К·м/Вт | ~215 | ~180 |
| В воздухе, при температуре воздуха +40°C | ~200 | ~175 |
Примечание: Точные значения токов нагрузки определяются по методике, учитывающей все факторы: глубина прокладки, удельное тепловое сопротивление грунта, количество работающих кабелей в траншее, наличие других источников тепла. Данные в таблице приведены для ориентировки.
Кабель АПвКаП2г 10 кВ 50 мм² предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках с изолированной или эффективно заземленной нейтралью на номинальное переменное напряжение 10 кВ частотой 50 Гц. Основные сферы применения:
Особенности монтажа и эксплуатации:
Выбор конкретного типа кабеля для проекта требует сравнения с альтернативами.
Кабель с СПЭ (например, АПвКаП2г) не содержит жидкого диэлектрика, что устраняет риск утечки пропитки, не имеет ограничений по перепаду высот при прокладке, обладает более высокой допустимой температурой жилы (+90°C против +70°C для бумажной), меньшим весом и диаметром при аналогичных параметрах. Монтаж концевых и соединительных муфт для СПЭ-кабеля менее трудоемок и занимает меньше времени. Кабель с бумажной изоляцией (типа АСБ) требует сложной системы подпитки маслом на длинных линиях и более тщательного контроля герметичности оболочки.
Заземление экранов с двух сторон обеспечивает путь для тока утечки и тока короткого замыкания, защищает персонал от поражения электрическим током (при пробое изоляции потенциал на экране станет равным потенциалу земли), а также снижает уровень электромагнитных помех. Если заземлить экран только с одной стороны, то на незаземленном конце возникнет опасный для жизни и оборудования потенциал, пропорциональный длине кабеля и току в жиле. Кроме того, незаземленный экран может привести к возникновению циркулирующих токов и дополнительным потерям, а также к старению изоляции из-за локального перегрева.
Конструкция кабеля, в частности полиэтиленовая наружная оболочка и оцинкованная броня, обеспечивает высокую стойкость к влаге и многим химически агрессивным средам. Полиэтилен инертен к действию кислот, щелочей, солей. Поэтому прокладка в грунтах с повышенной коррозионной активностью (засоленных, болотистых) является одним из прямых назначений данного кабеля. Однако для прямой прокладки в водоемах (реках, морях) предназначены специальные кабели с усиленной свинцовой или алюминиевой герметичной оболочкой, так как длительное воздействие под большим давлением требует абсолютной герметичности.
Сечение 50 мм² на напряжение 10 кВ является стандартным для распределительных сетей. Его выбор осуществляется не только по току нагрузки, но и по экономической плотности тока, термической стойкости к токам КЗ, условиям прокладки и падению напряжения. Для грубой оценки: при напряжении 10 кВ и токе нагрузки ~180 А (для трехжильного кабеля в земле) полная мощность составляет примерно √3 10 180 ≈ 3.1 МВА. Для питания трансформатора 5 МВА на стороне 10 кВ номинальный ток составит около 290 А, что потребует большего сечения (например, 95 или 120 мм²). Необходим точный расчет по ПУЭ и проекту.
Индекс «2г» регламентируется ГОСТ 12176 и означает, что кабель соответствует категории А по нераспространению горения (не распространяет горение при групповой прокладке) и имеет пониженное газо- и дымовыделение при пожаре. Это достигается за счет применения специальных материалов для оболочки и заполнителей. Практическое значение: такой кабель разрешен к прокладке в закрытых коллекторах, тоннелях, метро, на электростанциях и в других ответственных объектах, где требования пожарной безопасности повышены. Он выделяет меньше едкого дыма и токсичных газов при возгорании, что облегчает эвакуацию людей и работу пожарных.
Номинальный срок службы кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации зависит от условий прокладки, соблюдения правил монтажа (особенно заземления экранов и монтажа муфт), режимов нагрузки (частоты и величины перегрузок), отсутствия внешних механических повреждений и коррозии оболочки. Регулярный мониторинг состояния кабельной линии (диагностика частичных разрядов, измерение tg δ) позволяет прогнозировать и продлевать ресурс.