Кабель АПвКаП2г 35 кВ 95 мм²: полный технический анализ
Кабель АПвКаП2г 35 кВ 95 мм² представляет собой силовой кабель высокого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для стационарной прокладки в электрических сетях на номинальное переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы подобраны для обеспечения высокой надежности, долговечности и безопасности в условиях интенсивной эксплуатации.
Расшифровка маркировки АПвКаП2г
Маркировка кабеля выполнена согласно ГОСТ и несет полную информацию о его конструкции:
- А – токопроводящая жила из алюминия.
- Пв – изоляция жилы из сшитого полиэтилена (Пв – обозначение по ГОСТ 16442-80, где «в» указывает на вулканизированный, т.е. сшитый полиэтилен).
- Ка – экран по изоляции жилы в виде полупроводящего слоя, наложенного концентрически, выполненный из алюмополимерной ленты.
- П – внешний экран в виде медных проволок, уложенных поверх поясной изоляции.
- 2г – обозначение защитного покрова: «2» – броня из двух стальных оцинкованных лент, «г» – отсутствие наружного защитного покрова (гидроизоляции) поверх брони («голый»).
- 35 кВ – номинальное напряжение.
- 95 мм² – номинальное сечение токопроводящей жилы.
- Защита от электромагнитных помех.
- Обеспечение симметрии электрического поля.
- Создание пути для тока короткого замыкания (токи КЗ замыкаются на экран).
- Резервный нулевой провод в схемах с изолированной нейтралью.
- В распределительных сетях 35 кВ (питание подстанций, распределительных пунктов).
- Для ввода мощности на промышленные предприятия.
- В городских кабельных сетях высокого напряжения.
- Для соединения объектов генерации с сетями.
- Прокладка в кабельных туннелях, коллекторах, по эстакадам и в земле (траншеях) при условии отсутствия значительных растягивающих усилий и блуждающих токов.
- АПвП2г: Аналогичен, но с экраном из медных лент вместо проволок. Проволочный экран («П») обладает большей гибкостью и лучше выдерживает термоциклические нагрузки.
- АПвПу2г: Имеет усиленную гидроизоляцию поверх брони (оболочка из полиэтилена). Применяется в условиях повышенной влажности или агрессивных грунтов.
- АСБл, ЦАСБл: Кабели с бумажно-масляной изоляцией и свинцовой оболочкой. Устаревшая технология, требующая сложного монтажа (концевые муфты с обязательным вертикальным градиентом), но обладающая высокой электрической прочностью и долгим опытом применения.
- ПвП2г: Кабель с медной жилой. Имеет меньший диаметр при том же сечении и более высокую пропускную способность по току, но существенно дороже. Выбор между алюминием и медью делается на основе технико-экономического расчета.
- Транспортировка и хранение: Барабаны должны быть закреплены. Хранение – под навесом, защищающим от прямых солнечных лучей.
- Прокладка: Запрещается прокладка при температуре ниже -15°C без подогрева. Необходимо контролировать радиус изгиба. При прокладке в земле требуется песчаная подушка, защита кирпичом или сигнальной лентой. Расстояние между параллельно проложенными кабелями – не менее 100 мм.
- Монтаж муфт: Требует высокой квалификации персонала. Обязательны: точная разделка концов кабеля с использованием шаблонов, зачистка экранов, тщательная очистка и обезжиривание изоляции, послойное наложение полупроводящих, изоляционных и экранирующих элементов, герметизация. Несоблюдение технологии – основная причина последующих отказов.
- Заземление: Металлический экран и броня должны быть заземлены с двух сторон кабельной линии для обеспечения защиты от поражения током и прохождения токов КЗ.
- Испытания после монтажа: Обязательным является испытание повышенным напряжением постоянного тока (по нормам для кабелей с изоляцией из СПЭ) или переменного напряжения частотой 0.1 Гц (VLF).
- Определение максимального рабочего тока линии с учетом перспективы развития.
- Проверку по допустимому длительному току (нагреву).
- Проверку по потере напряжения.
- Проверку на термическую стойкость при токах короткого замыкания.
- Проверку на экономическую плотность тока (согласно ПУЭ).
- Сравнение капитальных затрат на кабели разных сечений и эксплуатационных потерь электроэнергии в них.
Конструкция кабеля АПвКаП2г 35 кВ 95 мм²
Конструкция кабеля является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий высокой электропроводности) по ГОСТ 22483. Для сечения 95 мм² жила, как правило, выполняется секторной или сегментной формы для компактности и оптимального заполнения внутреннего пространства кабеля. Жила может быть однопроволочной (для данного сечения маловероятно) или многопроволочной, что обеспечивает необходимую гибкость.
2. Внутренний полупроводящий экран (экранирующий слой на жиле)
Наносится непосредственно на токопроводящую жилу. Его назначение – выравнивание электрического поля и предотвращение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией, что исключает возникновение частичных разрядов – основной причины старения изоляции. В маркировке «Ка» указывает на использование современной алюмополимерной ленты.
3. Изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE)
Основной диэлектрический барьер. Сшитый полиэтилен получают путем обработки полиэтилена под высоким давлением, что создает трехмерную сетку поперечных связей между молекулами. Это резко повышает термостойкость (до +90°C в длительном режиме), стойкость к тепловым ударам и механическую прочность по сравнению с ПВХ или обычным полиэтиленом. Толщина изоляции нормирована стандартами (например, ГОСТ 15125 или ТУ 16.К71-335-2004) и для 35 кВ составляет несколько миллиметров.
4. Внешний полупроводящий экран (экранирующий слой на изоляции)
Аналогичен внутреннему экрану. Выполняет функцию выравнивания электрического поля на внешней поверхности изоляции. Вместе с внутренним экраном создает идеально коаксиальную структуру, концентрируя электрическое поле внутри изоляционного слоя и исключая его искажения.
5. Поясная изоляция
Слой из полупроводящего материала (часто на основе ткани или нетканого материала), наложенный поверх внешнего экрана. Служит для выравнивания потенциала под металлическим экраном.
6. Металлический экран
Выполнен в виде медных проволок (обозначение «П» в маркировке), спирально наложенных на поясную изоляцию. Функции:
7. Броневой покров
Состоит из двух стальных оцинкованных лент, наложенных с перекрытием. Назначение – защита кабеля от механических повреждений (растяжения, удары, сдавливание) и от грызунов. Обозначение «2г» указывает на отсутствие защитного джутового или ПВХ шланга поверх брони, что снижает стоимость и упрощает монтаж, но требует учета коррозионной стойкости лент при прокладке в агрессивных грунтах.
Основные технические характеристики
Электрические параметры
| Параметр | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 35/35 кВ (40,5 кВ) | U0 – напряжение между жилой и землей/экраном, U – между жилами, Um – максимальное рабочее напряжение. |
| Сечение основной жилы | 95 мм² | Согласно ГОСТ 22483. |
| Максимально допустимая рабочая температура жилы | +90°C | В длительном режиме перегрузки. |
| Допустимая температура при КЗ | +250°C | Продолжительность не более 5 сек. |
| Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева | -15°C | При более низких температурах требуется подогрев. |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, не более | 0,310 Ом/км | Для алюминиевой жилы. |
| Испытательное переменное напряжение промышленной частоты | 52.5 кВ | Продолжительность 10 мин. после прокладки. |
| Испытательное постоянное напряжение | 84 кВ | Продолжительность 15 мин. на заводе-изготовителе. |
Механические и эксплуатационные параметры
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Минимальный радиус изгиба при монтаже | Не менее 20 наружных диаметров кабеля. |
| Срок службы | Не менее 30 лет. |
| Климатическое исполнение | УХЛ, категории размещения 1-5 по ГОСТ 15150 (для умеренного и холодного климата, для прокладки в земле, каналах, тоннелях, на эстакадах). |
| Способ прокладки | В земле (траншеях), кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах). Не предназначен для прокладки в воде. |
Область применения
Кабель АПвКаП2г 35 кВ 95 мм² применяется для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках:
Сравнение с аналогами и выбор
При выборе кабеля на 35 кВ необходимо учитывать альтернативные марки:
Преимущества АПвКаП2г 35 кВ 95 мм²: меньший вес и радиус изгиба по сравнению с бумажно-масляными кабелями, простота монтажа и обслуживания (не требуется контроль уровня масла), высокая стойкость к термоциклическим нагрузкам, отсутствие риска утечки пропиточного состава, большая допустимая температура при КЗ.
Недостатки: Чувствительность к точечным механическим повреждениям изоляции при монтаже, необходимость тщательной подготовки и применения специализированного инструмента для монтажа муфт, относительно высокая стоимость самих соединительных и концевых муфт.
Особенности монтажа и эксплуатации
Монтаж кабеля АПвКаП2г должен производиться в соответствии с ПУЭ 7-го издания, СО 153-34.20.504-2003 «Инструкция по монтажу силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 10-500 кВ» и инструкциями заводов-изготовителей.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие АПвКаП2г от АПвП2г?
Основное отличие – в материале внешнего полупроводящего экрана. В АПвКаП2г используется алюмополимерная лента, а в АПвП2г – традиционная полупроводящая лента на полимерной основе. Алюмополимерный экран обладает улучшенными барьерными свойствами против влаги и лучшим контактом с металлическим экраном, что повышает надежность кабеля в долгосрочной перспективе.
Можно ли прокладывать кабель АПвКаП2г 35 кВ в земле без дополнительной защиты?
Да, можно, так как броня из стальных оцинкованных лент обеспечивает механическую защиту. Однако в кабельных трассах с высокой коррозионной активностью грунта или наличием блуждающих токов рекомендуется применять кабели с дополнительной полиэтиленовой оболочкой поверх брони (марка АПвПу2г) или обеспечивать дополнительную катодную защиту. Прокладка непосредственно в земле без песчаной подсыпки и защитного слоя не рекомендуется.
Какой допустимый длительный ток нагрузки для данного кабеля?
Допустимый длительный ток нагрузки зависит от множества факторов: способа прокладки (в земле, в воздухе, в туннеле), температуры грунта или воздуха, количества работающих рядом кабелей, глубины прокладки. Для кабеля 95 мм², проложенного в земле (температура грунта +15°C, глубина 0.7 м, расстояние между кабелями 100 мм, тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт) допустимый ток составляет примерно 205-220 А. Точный расчет должен выполняться по методике, изложенной в ПУЭ гл. 1.3, с учетом всех реальных условий.
Почему для соединения кабеля с изоляцией из СПЭ требуются специальные муфты?
Изоляция из сшитого полиэтилена не является самовосстанавливающейся и требует идеально чистого, гладкого и геометрически точного соединения. В зоне контакта двух кабелей или кабеля с оборудованием необходимо восстановить все слои: внутренний полупроводящий экран, основную изоляцию, внешний полупроводящий экран и металлический экран. Это достигается с помощью прецизионных термоусаживаемых или холодноусаживаемых компонентов, а также муфт с заливкой компаундом, которые обеспечивают необходимую электрическую прочность, герметичность и стойкость к частичным разрядам.
Как правильно выбрать сечение кабеля 35 кВ?
Выбор сечения жилы кабеля 35 кВ является результатом комплексного технико-экономического расчета, который включает:
Для предварительной оценки на этапе проектирования часто используют таблицы допустимых токов из ПУЭ или каталогов производителей, но окончательное решение требует детального расчета.
Заключение
Кабель АПвКаП2г 35 кВ 95 мм² представляет собой современное, надежное решение для строительства и модернизации распределительных сетей среднего высокого напряжения. Его конструкция, основанная на изоляции из сшитого полиэтилена и комбинированной экранировке, обеспечивает высокие электрические и механические характеристики. Успешная эксплуатация кабеля напрямую зависит от корректного выбора, соблюдения строгих норм монтажа, особенно при установке муфт, и проведения регламентных испытаний. По сравнению с традиционными кабелями с бумажно-масляной изоляцией он предлагает существенные эксплуатационные преимущества, хотя и предъявляет повышенные требования к квалификации монтажного персонала.