Кабель АПвКаПг 1-х жильный на напряжение 35 кВ: полный технический анализ

Кабель марки АПвКаПг является силовым кабелем с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенным для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Расшифровка его маркировки по ГОСТ 31565-2012 (и более ранним нормативным документам) является ключом к пониманию его конструкции и области применения: А – алюминиевая токопроводящая жила; Пв – изоляция из вулканизированного (сшитого) полиэтилена; Ка – экран по жиле из полупроводящего (электропроводящего) сшитого полиэтилена; Пг – наружная защитная оболочка из полиэтилена (PE) или поливинилхлоридного пластиката (PVC) пониженной горючести. Цифра «1» указывает на одножильное исполнение, а «35 кВ» – на номинальное линейное напряжение.

Конструкция кабеля АПвКаПг 1х… 35 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая высокую надежность и долговечность в эксплуатации.

• Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия (марок А5, А5Е, А6, А7 по ГОСТ 22483). Для сечений от 50 мм² и выше, как правило, используется секторная или сегментная форма, что позволяет оптимизировать диаметр кабеля и снизить расход материалов. Жила может быть как однопроволочной (для малых сечений), так и многопроволочной.
• Экран по жиле (внутренний полупроводящий слой). Наносится поверх токопроводящей жилы методом экструзии. Изготовлен из полупроводящего сшитого полиэтилена (Ка). Его основная функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – главной причины старения и пробоя изоляции.
• Основная изоляция. Выполнена из сшитого полиэтилена (Пв). Этот материал, подвергнутый процессу вулканизации (сшивке молекул), обладает превосходными диэлектрическими и механическими свойствами, высокой термостойкостью (допустимая температура длительной работы +90°C) и стойкостью к тепловым ударам по сравнению с обычным полиэтиленом. Толщина изоляции строго нормирована стандартами в зависимости от номинального напряжения.
• Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой). Также выполнен из полупроводящего сшитого полиэтилена. Вместе с внутренним экраном формирует цилиндрический конденсатор, равномерно распределяющий электрическое поле вокруг изоляции.
• Металлический экран. Является обязательным элементом для кабелей на напряжение 6 кВ и выше. В кабелях АПвКаПг он выполняется в виде медной ленты или гофрированной медной оболочки. Его функции: защита от внешних электромагнитных помех, замыкание емкостных токов на землю, а также использование в качестве проводника для токов короткого замыкания и токов утечки. Для одножильных кабелей сечением 120 мм² и более часто применяется экран из медных проволок, наложенных поверх продольной медной ленты, что улучшает гибкость и стойкость к токам КЗ.
• Защитная оболочка. Наружный слой из полиэтилена (П) или поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести (Пг). Оболочка защищает металлический экран от механических повреждений, влаги и агрессивных химических веществ. Маркировка «Пг» указывает на то, что оболочка обладает пониженной горючестью, что важно для прокладки в зданиях и коллекторах.

Область применения и условия эксплуатации

Кабель АПвКаПг 1х… 35 кВ предназначен для эксплуатации в электрических сетях с изолированной или компенсированной нейтралью. Он применяется для прокладки:

• В земле (траншеях) при условии отсутствия значительных растягивающих усилий и при условии защиты от механических повреждений (например, с помощью плит или защитных труб в зонах с повышенной нагрузкой).
• В кабельных каналах, туннелях, коллекторах и эстакадах.
• В помещениях, включая производственные цеха и электростанции.
• На специальных кабельных конструкциях.

Важное замечание по прокладке одножильных кабелей: При протекании переменного тока вокруг каждой жилы возникает переменное магнитное поле, которое, при неправильной укладке, наводит вихревые токи в металлических экранах и окружающих металлических конструкциях, приводя к дополнительным потерям и перегреву. Поэтому для цепей переменного тока одножильные кабели должны прокладываться в треугольной (треугольником) или плоской конфигурации с соблюдением определенного расстояния между фазами и с обязательным перекрестным соединением и заземлением экранов на обоих концах линии для прерывания пути наведенных токов.

Технические характеристики и параметры

Основные технические параметры кабеля АПвКаПг регламентируются ГОСТ 31565-2012 (Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 1, 3, 6, 10, 20, 35 кВ. Общие технические условия) и ТУ производителя.

Таблица 1. Основные электрические и механические характеристики

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	20,5 / 35 кВ (40,5 кВ)
Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц, 5 мин.	65 кВ
Испытательное постоянное напряжение (для приемо-сдаточных испытаний)	52 кВ
Максимальная допустимая температура жилы при длительной эксплуатации	+90°C
Допустимая температура жилы при коротком замыкании (макс. 5 сек)	+250°C
Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева	-15°C
Минимальный радиус изгиба при прокладке	Не менее 15 наружных диаметров кабеля
Срок службы	Не менее 30 лет

Таблица 2. Примеры сечений и массо-габаритных параметров (ориентировочные данные)

Сечение жилы, мм²	Наружный диаметр, мм (примерно)	Масса 1 км кабеля, кг (примерно)	Максимальный наружный диаметр по ГОСТ, мм
50	48-52	1800-2100	55.0
95	55-60	2500-2900	63.0
150	62-67	3400-3900	70.0
240	72-78	4800-5500	81.0
400	85-92	7200-8200	96.0

Преимущества и недостатки по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией (АСБл, АСБ2л)

• Преимущества:
  • Более высокая допустимая температура: +90°C против +70-80°C у кабелей с бумажной изоляцией.
  • Отсутствие риска течи масла или мастики, что упрощает монтаж и эксплуатацию, особенно на вертикальных и наклонных трассах.
  • Меньший вес и радиус изгиба, что облегчает транспортировку и укладку.
  • Более простая и быстрая монтажная разделка концов, не требующая спецоборудования для опрессовки воронок.
  • Высокая стойкость к термоциклированию. СПЭ-изоляция не подвержена термической деградации при циклических изменениях нагрузки.
  • Возможность прокладки на большие длины без ограничений по перепаду высот.
• Недостатки:
  • Чувствительность к механическим повреждениям оболочки и влагопроницаемости. При повреждении оболочки и экрана вода может мигрировать вдоль жилы под изоляцию, что со временем приводит к водным древовидным образованиям и пробою. Кабели с бумажной изоляцией в свинцовой оболочке более герметичны.
  • Более высокая стоимость на единицу длины, хотя общие экономические затраты с учетом монтажа и эксплуатации часто ниже.
  • Требовательность к качеству монтажа муфт и концевых заделок. Необходима идеальная очистка и подготовка поверхности изоляции.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабеля АПвКаПг требует соблюдения строгих правил. Прокладка должна осуществляться с соблюдением минимального радиуса изгиба. При протяжке в трубах или блоках необходимо использовать кабельную смазку, не содержащую веществ, агрессивных к полиэтилену и ПВХ. Для соединения и оконцевания применяются специальные комплекты кабельной арматуры (соединительные и концевые муфты) для кабелей с СПЭ-изоляцией на 35 кВ. Технология монтажа включает следующие ключевые этапы: ступенчатая зачистка оболочек и экранов, обработка торца изоляции (фаска), монтаж полупроводящих и изоляционных элементов, заполнение муфты компаундом или установка предварительно отформованных изоляционных элементов, восстановление электрической целостности экранов и их заземление. Обязательным этапом после монтажа является проведение высоковольтных испытаний постоянным напряжением.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями АПвКаПг и АПвПуПг?

Основное отличие заключается в конструкции металлического экрана. В кабеле АПвКаПг используется Ка (медная лента/оболочка) или комбинированный экран. В кабеле АПвПуПг используется экран из Плоских уложенных медных проволок (пу). Кабель с экраном «Пу» обладает большей гибкостью и, как правило, более высокой стойкостью к токам короткого замыкания за счет большего сечения меди в экране.

Обязательно ли заземлять экраны одножильных кабелей с двух сторон?

Да, для кабелей на напряжение 35 кВ это обязательное требование. Заземление с двух сторон обеспечивает путь для токов нулевой последовательности и токов короткого замыкания, а также выравнивает потенциал экрана. Однако это приводит к циркуляции наведенных токов в экране. Для их ограничения применяется схема поперечного соединения экранов (cross-bonding) на кабельных линиях большой длины, где трасса разбивается на три примерно равных участка, а экраны в точках соединения перекрещиваются, что позволяет скомпенсировать суммарную ЭДС.

Можно ли прокладывать кабель АПвКаПг в земле без защиты?

Прокладка в земле (траншее) допускается, но при условии отсутствия растягивающих усилий, кислотной или щелочной агрессии в грунте, а также блуждающих токов. На всем протяжении кабель должен быть уложен на подготовленную подушку из песка или просеянного грунта, а после укладки засыпан таким же слоем и защищен сигнальной лентой или кирпичом. В местах с повышенной механической опасностью (под дорогами, вводах в здания) обязательна прокладка в защитных трубах (например, ПНД, ПВХ, асбоцементных) или двустенных гофротрубах.

Какой срок службы у этого кабеля и от чего он зависит?

Заявленный производителями срок службы составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации зависит от условий прокладки, соблюдения режимов нагрузки (перегрузки сокращают срок службы), качества монтажа соединительной арматуры, отсутствия механических повреждений и агрессивных внешних воздействий. Критическим фактором является целостность оболочки и герметичность соединений.

Почему для испытания после монтажа используется постоянное, а не переменное напряжение?

Испытание постоянным напряжением (например, 52 кВ в течение 15 минут) является стандартным приемо-сдаточным тестом. Установка для постоянного напряжения имеет значительно меньшие габариты и массу, что удобно на объекте. Кроме того, постоянное напряжение создает меньшую нагрузку на изоляцию и не приводит к пробою из-за частичных разрядов в неизбежных мелких воздушных включениях, но при этом эффективно выявляет грубые дефекты монтажа (например, неправильно установленные концевые муфты, загрязнения на поверхности изоляции).

В чем разница между оболочкой «П» и «Пг»?

Оболочка «П» изготавливается из полиэтилена (PE). Она обладает высокой стойкостью к влаге и химикатам, но поддерживает горение. Оболочка «Пг» изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (PVC) пониженной горючести. Она обладает свойством самозатухания, что делает кабель пригодным для групповой прокладки в зданиях и сооружениях, где предъявляются повышенные требования к пожарной безопасности.