Кабель АПвКПг 35 кВ: полное техническое описание и область применения
Кабель АПвКПг 35 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, долговечность и эффективность работы в современных электрических сетях.
Расшифровка маркировки АПвКПг
Маркировка кабеля построена согласно ГОСТ и отражает ключевые особенности его конструкции:
- А – токопроводящая жила из алюминия.
- Пв – изоляция жилы из сшитого полиэтилена (вулканизированного).
- К – наличие экрана поверх каждой жилы (пофазный экран).
- П – общая оболочка из полиэтилена.
- г – обозначение «голый», указывающее на отсутствие защитных покровов (бронепокрова) в конструкции. Кабель гибкий.
- 1. Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или аналогичной) круглой или секторной (сегментной) формы. Секторная форма позволяет оптимизировать диаметр кабеля и более компактно уложить жилы в трехжильных конструкциях. Жила может быть однопроволочной (монолитной) для сечений до 240 мм² включительно или многопроволочной для больших сечений и повышенной гибкости.
- 2. Экран на жиле (полупроводящей слой). Поверх жилы накладывается экструдированный полупроводящей слой (электропроводящая термоусаживаемая лента или экструдированный слой). Он необходим для выравнивания электрического поля у поверхности жилы, устранения микроскопических воздушных включений и предотвращения локальных концентраций напряженности, которые могут привести к пробою изоляции.
- 3. Изоляция. Основной изолирующий слой выполнен из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивания (вулканизации) молекул полиэтилена под высоким давлением и температурой придает материалу исключительные свойства: высокую температурную стойкость (до 90°C в длительном режиме и до 250°C при коротком замыкании), отличные диэлектрические характеристики, механическую прочность и стойкость к трекингу.
- 4. Экран на изоляции (пофазный экран). Поверх изоляции каждой жилы накладывается экструдированный полупроводящей слой, аналогичный внутреннему. Его функция – создание равнопотенциальной поверхности вокруг изоляции и отвод емкостных токов. Вместе с внутренним экраном он формирует коаксиальную систему, концентрирующую электрическое поле внутри изоляции жилы.
- 5. Поясная изоляция и заполнение. В трехжильных кабелях поверх скрученных экранированных жил может накладываться поясная изоляция из полупроводящих или изолирующих материалов. Межжильное пространство заполняется эластичным материалом (например, резиновой смесью) для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.
- 6. Общий экран (металлическая оплетка). Поверху скрученных жил накладывается медная или алюминиевая экранная лента в виде спиральной намотки или оплетки из медных проволок. Этот слой служит для защиты от внешних электромагнитных помех, является элементом системы заземления и обеспечивает безопасность при обслуживании, отводя токи в землю в случае повреждения основной изоляции.
- 7. Оболочка. Внешний защитный слой из полиэтилена (обычно полиэтилена среднего давления, ПЭ). Оболочка обеспечивает защиту от механических воздействий, влаги, агрессивных химических веществ в грунте и атмосфере. Цвет оболочки, как правило, черный. Полиэтилен обладает высокими диэлектрическими и влагозащитными свойствами.
- Значения приведены для ориентировки. Фактические токовые нагрузки определяются по ПУЭ гл. 1.3 с учетом конкретных условий прокладки (температура грунта, удельное тепловое сопротивление, глубина заложения, количество рабочих кабелей в траншее).
- Распределительные сети 35 кВ: питание мощных районных подстанций, соединение ячеек распределительных устройств (КРУ, КСО).
- Питание крупных промышленных предприятий: заводы, нефтехимические комплексы, горнодобывающие объекты.
- Кабельные вставки в воздушные линии электропередачи (ВЛ): для пересечения сложных участков (автомагистрали, железные дороги, природоохранные зоны).
- Прокладка в кабельных сооружениях: туннелях, коллекторах, эстакадах, галереях, по стенам зданий.
- Прокладка в земле (траншеях): при условии отсутствия механических повреждений (растяжения, вибрации, ударов) и агрессивности грунта, превышающей нормы для полиэтилена. При риске механических повреждений рекомендуется использование бронированных модификаций (АПвКШп, АПвКПу).
- Преимущества АПвКПг:
- Высокая надежность и долговечность: отсутствие миграции пропиточного состава, стойкость к термическим и электрическим перегрузкам.
- Более высокая допустимая температура: +90°C против +70°C для бумажно-масляных, что позволяет пропускать больший ток по тому же сечению.
- Простота монтажа и эксплуатации: не требует сложных систем подпитки маслом, допускает прокладку на вертикальные и наклонные участки без ограничений по перепаду высот.
- Меньший вес и внешний диаметр: облегчает транспортировку, прокладку и монтаж муфт.
- Высокая стойкость к влаге: даже при повреждении оболочки изоляция не теряет своих свойств мгновенно, в отличие от гигроскопичной бумаги.
- Экологическая безопасность: отсутствие масла в конструкции.
- Недостатки АПвКПг:
- Чувствительность к механическим повреждениям (отсутствие брони у данной модификации): требует аккуратной прокладки и дополнительной защиты.
- Чувствительность к длительному воздействию ультрафиолета: при открытой прокладке на солнце рекомендуется использование кабелей в оболочке из светостабилизированного полиэтилена (черный цвет уже содержит стабилизатор).
- Более высокая стоимость на единицу длины, однако общая стоимость проекта с учетом монтажа и эксплуатации часто ниже.
- Подготовка: Перед монтажом необходимо проверить целостность оболочки, измерить сопротивление изоляции мегомметром на 2.5-5 кВ. Кабель должен быть акклиматизирован, если температура хранения/транспортировки была ниже минимальной для прокладки.
- Разделка: Требуется точное послойное снятие оболочки, экрана, изоляции с использованием специального монтажного инструмента. Важно не повредить полупроводящие слои и основную изоляцию.
- Монтаж соединительных и концевых муфт: Применяются только специализированные муфты для кабелей с изоляцией из СПЭ на 35 кВ. Технология монтажа может быть термоусаживаемой или холодноусаживаемой (наиболее распространена). Ключевой этап – восстановление электрического поля с помощью электропроводящих и изолирующих трубок, накладок, заполнителей, обеспечивающих плавное распределение потенциала.
- Заземление: Медный экран (оплетка) и пофазные экраны должны быть надежно заземлены с обоих концов кабеля для обеспечения безопасности и нормального режима работы. В схемах с односторонним заземлением экрана необходимо установить ограничители перенапряжений на незаземленном конце.
Таким образом, АПвКПг – это кабель с алюминиевыми жилами, изолированными сшитым полиэтиленом, с пофазным и общим экраном, в полиэтиленовой оболочке, без брони.
Конструкция кабеля АПвКПг 35 кВ
Конструкция кабеля многослойна, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее подробно, начиная от центра.
Основные технические характеристики и параметры
Кабель АПвКПг 35 кВ соответствует требованиям таких стандартов, как ГОСТ 18410-73 (аналоги) и ТУ 16.К71-335-2004. Ниже приведены ключевые параметры.
Таблица 1. Номинальные сечения жил и электрические параметры
| Номинальное сечение жилы, мм² | Максимальный внешний диаметр кабеля, мм (примерно) | Масса 1 км кабеля, кг (примерно) | Допустимый длительный ток нагрузки в земле, А* | Сопротивление жилы постоянному току при 20°C, Ом/км, не более |
|---|---|---|---|---|
| 50 | 65 | 2500 | 200 | 0.641 |
| 70 | 70 | 3000 | 245 | 0.443 |
| 95 | 75 | 3600 | 295 | 0.320 |
| 120 | 80 | 4200 | 340 | 0.253 |
| 150 | 85 | 4900 | 390 | 0.206 |
| 185 | 90 | 5700 | 445 | 0.164 |
| 240 | 95 | 6900 | 525 | 0.125 |
| 300 | 105 | 8300 | 600 | 0.100 |
| 400 | 115 | 10300 | 700 | 0.0778 |
Таблица 2. Эксплуатационные характеристики
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 20/35 кВ (40.5 кВ) |
| Максимальная рабочая температура жилы (длительно) | +90°C |
| Максимальная температура жилы при коротком замыкании (до 4 сек) | +250°C |
| Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева | -20°C |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15 x D кабеля (где D – внешний диаметр) |
| Допустимое растягивающее усилие при прокладке | Не более 50 Н/мм² сечения всех жил |
| Стойкость к переменному напряжению 50 Гц (испытательное, 5 мин.) | 65 кВ |
| Стойкость к постоянному напряжему (испытательное после монтажа) | 52 кВ (в течение 15 мин.) |
Область применения и способы прокладки
Кабель АПвКПг 35 кВ предназначен для эксплуатации в электрических сетях на номинальное напряжение 35 кВ. Основные сферы применения:
Важно: Кабель марки АПвКПг не имеет бронепокрова, поэтому его прокладка в земле должна осуществляться с особой осторожностью. Обязательно использование сигнальной ленты, а в зонах с повышенным риском – защитных плит или кирпича. Прокладка в трубах (ПНД, ПВХ, асбестоцементных) также является распространенной практикой для дополнительной защиты.
Преимущества и недостатки по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией (АСБл, АСБ2л)
Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена, к которым относится АПвКПг, практически полностью вытеснили бумажно-масляные кабели в новых проектах.
Особенности монтажа и оконцевания
Монтаж кабеля АПвКПг 35 кВ требует соблюдения строгих правил для обеспечения долговечности и надежности соединений.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие АПвКПг от АПвПу?
Основное отличие – в конструкции внешней оболочки и защитных покровов. АПвКПг имеет полиэтиленовую оболочку (П) и не имеет брони (голый). АПвПу имеет усиленную полиэтиленовую оболочку (Пу), которая, как правило, более устойчива к механическим воздействиям, но также не имеет брони. Иногда под маркой «Пу» подразумевают кабель с дополнительной герметизацией. Для тяжелых условий прокладки в земле чаще выбирают бронированные варианты: АПвКШп (броня из стальных оцинкованных лент + наружный шланг из полиэтилена) или АПвКПу (броня из круглых стальных оцинкованных проволок + усиленная полиэтиленовая оболочка).
Можно ли прокладывать кабель АПвКПг 35 кВ в земле (траншее)?
Да, можно, но с оговорками. Поскольку кабель не имеет бронепокрова, он требует дополнительной защиты от механических повреждений. Прокладка должна осуществляться в соответствии с ПУЭ (Глава 2.3). Рекомендуется: прокладка в трубах (ПНД, асбестоцементных) на всем протяжении или на участках риска; засыпка слоем песка; укладка поверх кабеля сигнальной ленты или защитных плит. В каменистых грунтах, в зонах с высокой активностью землеройных работ или риском просадок грунта предпочтение следует отдать бронированным кабелям.
Какой срок службы у кабеля АПвКПг 35 кВ?
Номинальный срок службы, заявленный производителями и нормируемый стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать 40-50 лет при соблюдении условий прокладки, монтажа, эксплуатации (непревышение токовых нагрузок, отсутствие перегрузок по напряжению, защита от внешних повреждений). Ресурс кабеля в значительной степени определяется качеством монтажа муфт и соединителей.
Как правильно выбрать сечение жилы кабеля АПвКПг 35 кВ?
Выбор сечения производится по двум основным критериям, изложенным в ПУЭ Глава 1.3:
1. По длительно допустимому току нагрузки (нагреву). Рассчитывается рабочий ток линии, затем по таблицам ПУЭ или данным производителя для конкретных условий прокладки (в земле, в воздухе, температура окружающей среды, количество работающих рядом кабелей) выбирается сечение, для которого допустимый ток превышает рабочий с запасом.
2. По потере напряжения. Для протяженных линий необходимо выполнить проверку, чтобы потери напряжения в кабеле не превышали допустимых значений (обычно ±5% от номинального).
Для проектов 35 кВ этот расчет всегда выполняется проектной организацией с использованием специализированного программного обеспечения.
Требуется ли для кабеля АПвКПг 35 кВ система постоянного контроля изоляции?
Для кабельных линий 35 кВ с изоляцией из СПЭ, в отличие от бумажно-масляных, система постоянного контроля изоляции с помощью постоянного тока (например, система ПДК) не является обязательной. Однако для мониторинга состояния линии и раннего обнаружения дефектов широко применяются системы распределенного контроля температуры (DTS) и частичных разрядов (PD Monitoring). Эти системы позволяют прогнозировать развитие повреждений и планировать ремонты, минимизируя риск аварийного отключения.
Как отличить качественный кабель АПвКПг при закупке?
Необходимо требовать и проверять:
1. Полный пакет сопроводительной документации: сертификат соответствия, паспорт качества, протоколы испытаний (включая испытание на частичные разряды и высоким напряжением).
2. Маркировку на барабане и на самой оболочке кабеля: она должна быть четкой, содержать название завода-изготовителя, марку кабеля, сечение, напряжение, дату изготовления, длину, номер барабана.
3. Внешний вид: оболочка должна быть гладкой, без впадин, вздутий, трещин. Геометрия кабеля – ровная, без перекручиваний.
4. Репутацию производителя: предпочтение следует отдавать крупным, проверенным заводам, чья продукция имеет положительную историю эксплуатации в сетях.
Заключение
Кабель АПвКПг 35 кВ является современным, надежным и эффективным решением для построения и модернизации распределительных сетей среднего класса напряжения. Его преимущества, основанные на использовании изоляции из сшитого полиэтилена, делают его предпочтительным выбором по сравнению с традиционными кабелями с бумажно-масляной изоляцией. Успешная эксплуатация на протяжении всего заявленного срока службы напрямую зависит от грамотного выбора сечения, соблюдения правил прокладки и, что наиболее важно, от качества выполнения монтажа соединительных и концевых муфт квалифицированным персоналом с использованием соответствующих материалов и технологий.