Кабель АПвКПу 1-х жильный
Кабель АПвКПу 1-х жильный: полный технический анализ и область применения
Кабель марки АПвКПу 1-х жильный представляет собой одножильный силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, броней из гофрированной стальной ленты и усиленным наружным защитным покровом. Данный тип кабеля предназначен для стационарной прокладки в земле (в туннелях, каналах) и в воде, в условиях агрессивных сред, при наличии опасности механических повреждений и блуждающих токов. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность и длительный срок службы в напряженных эксплуатационных условиях.
Расшифровка маркировки АПвКПу
- А – Алюминиевая токопроводящая жила.
- П – Изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE).
- в – Защитная оболочка из поливинилхлоридного пластиката.
- К – Броня из круглых стальных оцинкованных проволок.
- П – Наружный защитный покров (подушка) в виде пластмассовой ленты.
- у – Усиленный защитный покров (оболочка) из поливинилхлоридного пластиката.
- 1-х жильный – Конструкция с одной токопроводящей жилой.
- Повышенная термостойкость: длительно допустимая температура жилы +90°C, максимальная при коротком замыкании +250°C.
- Высокая механическая прочность и стойкость к растрескиванию.
- Отличные диэлектрические характеристики, низкие диэлектрические потери.
- Стойкость к влаге и химическим реагентам.
- Экран из электропроводящего сшитого полиэтилена или электропроводящей ленты: Наносится непосредственно на изоляцию. Выравнивает электрическое поле вокруг жилы, устраняя локальные перенапряжения.
- Медный экран: Выполняется в виде медных проволок, наложенных поверх электропроводящего слоя, или в виде медной ленты. Предназначен для проведения токов утечки и токов короткого замыкания. Сечение медного экрана строго нормируется стандартами (например, 16, 25 или 35 мм² в зависимости от сечения жилы). Для одножильных кабелей экран является обязательным элементом для обеспечения симметрии электрического поля и безопасности.
- Подушка (покров типа «П»): Наносится в виде пластмассовых лент поверх брони. Предотвращает коррозию брони и повреждение внутренней оболочки острыми краями проволок при изгибах кабеля.
- Усиленная наружная оболочка (покров типа «у»): Выполняется из толстого слоя ПВХ-пластиката. Обеспечивает комплексную защиту брони от коррозии, влаги, химически активных веществ (кислот, щелочей, солей), содержащихся в грунте или воде. Обозначение «у» указывает на увеличенную толщину этого слоя по сравнению со стандартными кабелями.
- Точные значения токов нагрузки зависят от конкретных условий прокладки (температура грунта, удельное тепловое сопротивление, глубина заложения, количество кабелей в траншее и их взаимного расположения) и должны рассчитываться по методикам, приведенным в ПУЭ и ГОСТ Р 50571.
- Прокладка в земле (траншеях) с высокой коррозионной активностью грунта, включая насыпные и просадочные грунты.
- Прокладка в воде (через реки, озера, каналы). Проволочная броня эффективно противостоит гидростатическому давлению и течениям.
- Прокладка в коллекторах, туннелях, кабельных каналах, где возможны механические воздействия.
- Участки с наличием блуждающих токов.
- Вводы на территории промышленных предприятий, нефтехимических комбинатов, шахт, портов.
- Компенсация индуктивности и потерь: При прокладке кабелей на среднее и высокое напряжение большой длины (более нескольких сотен метров) необходимо учитывать индуктивность и емкостные токи. Для снижения потерь и обеспечения нормального режима работы сети одножильные кабели должны прокладываться в треугольной или плоской formation с перевязкой фаз и с соблюдением определенного расстояния между ними. Для компенсации зарядного тока могут потребоваться реакторы.
- Учет вихревых токов в броне: В одножильных кабелях с магнитной (стальной) броней при протекании переменного тока по жиле в броне наводятся вихревые токи, вызывающие дополнительные потери и нагрев. Поэтому для кабелей на напряжение выше 1 кВ и сечением жилы более 240 мм², согласно ПУЭ, рекомендуется использовать кабели с немагнитной броней (из алюминия или нержавеющей стали) или выполнять специальные меры, например, перекрестное соединение брони и ее заземление только в одной точке. Марка АПвКПу со стальной броней требует тщательного теплотехнического расчета при больших сечениях и токах нагрузки.
- Заземление экранов: Экран (медные проволоки) одножильного кабеля должен быть заземлен с двух концов для обеспечения прохождения токов короткого замыкания и безопасности. При большой длине линии может потребоваться поперечное заземление экранов в промежуточных точках для ограничения наведенного напряжения.
- Высокая механическая прочность: Проволочная броня обеспечивает максимальную защиту от растяжения и ударов.
- Отличная коррозионная стойкость: Усиленный наружный покров из ПВХ и оцинкованная броня надежно защищают от влаги и химикатов.
- Надежность изоляции: Сшитый полиэтилен сохраняет свойства в широком температурном диапазоне и устойчив к тепловому старению.
- Экономичность: Использование алюминия снижает стоимость кабельной линии, особенно на больших сечениях.
- Пригодность для сложных трасс: Возможность прокладки в грунтах с неустойчивой структурой и в водных преградах.
- Большой вес и радиус изгиба: Жесткая конструкция с броней усложняет транспортировку и монтаж на трассах с частыми поворотами.
- Наличие потерь в броне: Для мощных линий необходимы дополнительные расчеты потерь из-за вихревых токов в стальной броне.
- Особенности монтажа одножильных линий: Требуется тщательное проектирование взаимного расположения фаз, систем заземления экранов и компенсации.
- Более высокая стоимость по сравнению с кабелями в ленточной броне (АПвБбШв) из-за более сложной конструкции бронирования.
- Экран (медные проволоки): Должен быть заземлен с обоих концов кабельной линии. Для длинных линий (обычно более 500-1000 м) рекомендуется дополнительное поперечное соединение экранов в промежуточных точках для снижения наведенного напряжения.
- Броня (стальные проволоки): Также подлежит заземлению с двух концов для безопасности. Однако для одножильных кабелей с целью снижения потерь от вихревых токов допускается заземление брони только в одной точке (обычно в начале линии) при условии, что броня не используется в качестве заземляющего проводника. Этот момент требует отдельного расчета и должен быть отражен в проекте.
- Одножильные кабели (3хАПвКПу-1): Легче в транспортировке и монтаже (отдельные более легкие барабаны), удобнее на сложных трассах. Однако требуют специального расчета взаимного расположения фаз, приводят к большим потерям в броне (из-за вихревых токов) и, как правило, имеют большую общую стоимость линии из-за необходимости трех отдельных кабелей и более сложного монтажа муфт.
- Трехжильный кабель (АПвВПу): Компактнее, потери в общей броне меньше, монтаж соединительных муфт проще и дешевле. Главный недостаток – огромный вес и габариты барабана, что делает транспортировку и размотку на трассе крайне сложной для сечений выше 240-300 мм².
Конструкция кабеля АПвКПу 1-х жильный
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, что в совокупности обеспечивает высокий уровень защиты и производительности.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия (марок А5, А5Е, А6, А6Е по ГОСТ 22483). Жила может быть секторной или круглой формы, однопроволочной (сечением до 240 мм² включительно) или многопроволочной (сечением 300 мм² и выше). Класс гибкости – 1 или 2. Использование алюминия делает кабель значительно легче и экономичнее по сравнению с медными аналогами при сохранении способности передавать большие мощности.
2. Изоляция
Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал получают путем вулканизации полиэтилена, в результате чего его молекулы образуют трехмерную сетчатую структуру. Это придает изоляции ряд ключевых преимуществ:
Толщина изоляции нормируется в соответствии с номинальным напряжением кабеля.
3. Экран по изоляции
Состоит из двух обязательных элементов:
4. Защитная оболочка (внутренняя)
Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Наносится поверх экрана. Защищает экран от механических повреждений, влаги и агрессивных сред, а также служит основой для наложения брони.
5. Броня
Выполнена из стальных оцинкованных проволок круглого сечения (индекс «К» в маркировке). Броня обеспечивает высокую механическую защиту от растягивающих усилий, ударов, сдавливания грунтом, а также от грызунов. В отличие от ленточной брони, проволочная броня лучше воспринимает растягивающие нагрузки, что критически важно для прокладки в грунтах с неустойчивой структурой или на участках с возможными смещениями.
6. Наружный защитный покров
Включает в себя два слоя:
Основные технические характеристики
Таблица 1. Ключевые параметры кабеля АПвКПу
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение, U0/U | От 6/10 кВ до 20/35 кВ (наиболее распространены 6/10 и 10/15 кВ) |
| Частота тока | 50 Гц |
| Количество и сечение жил | 1 жила, сечением от 50 до 800 мм² и более |
| Длительно допустимая температура жилы | +90°C |
| Макс. температура при КЗ (до 4 сек) | +250°C |
| Минимальная температура прокладки | -15°C (без предварительного прогрева) |
| Минимальный радиус изгиба | Не менее 15 наружных диаметров кабеля |
| Срок службы | Не менее 30 лет |
| Испытательное напряжение переменным током | Для кабеля 10 кВ: 30 кВ в течение 10 мин. Для кабеля 35 кВ: 65 кВ в течение 10 мин. |
Таблица 2. Примеры сечений и массогабаритных показателей (АПвКПу 1х120-1х300 на 10 кВ)
| Сечение, мм² | Наружный диаметр, мм (прибл.) | Масса 1 км, кг (прибл.) | Допустимый длительный ток в земле, А* |
|---|---|---|---|
| 1х120 | 45 | 3500 | 300 |
| 1х150 | 48 | 4100 | 340 |
| 1х185 | 51 | 4800 | 385 |
| 1х240 | 55 | 5800 | 440 |
| 1х300 | 59 | 6900 | 495 |
Область применения и особенности монтажа
Кабель АПвКПу 1-х жильный предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение до 35 кВ частотой 50 Гц. Основные сферы применения:
Критически важные особенности монтажа одножильных кабелей:
Преимущества и недостатки кабеля АПвКПу 1-х жильный
Преимущества:
Недостатки и ограничения:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Вопрос 1: В чем принципиальная разница между кабелями АПвКПу и АПвБбШв?
Ответ: Основное отличие – в типе брони. АПвКПу имеет броню из стальных проволок (индекс «К»), а АПвБбШв – из двух стальных оцинкованных лент (индекс «Б»). Проволочная броня (К) обладает значительно более высокой стойкостью к растягивающим усилиям, что делает АПвКПу предпочтительным для прокладки в воде, в неустойчивых грунтах и на участках с риском смещения. Ленточная броня (Б) в основном защищает от сдавливания и механических повреждений при раскопках, но плохо сопротивляется растяжению.
Вопрос 2: Почему для одножильного кабеля на 10 кВ и выше обязательно наличие экрана?
Ответ: Экран (заземленный проводящий слой вокруг изоляции) выполняет несколько ключевых функций: 1) Выравнивает электрическое поле, делая его радиально-симметричным, что предотвращает локальные перенапряжения и пробой изоляции. 2) Замыкает на себя токи утечки, обеспечивая безопасность для персонала. 3) Служит для проведения токов короткого замыкания. В трехжильных кабелях экраны также обязательны на средние и высокие напряжения.
Вопрос 3: Как правильно заземлять броню и экран кабеля АПвКПу?
Ответ: Согласно ПУЭ (глава 2.3):
Вопрос 4: Можно ли прокладывать АПвКПу в воздухе (по эстакадам, фасадам)?
Ответ: Да, прокладка возможна, но с учетом значительного веса кабеля и необходимости защиты от прямых солнечных лучей. ПВХ-оболочка кабеля АПвКПу имеет ограниченную стойкость к УФ-излучению. При открытой прокладке рекомендуется использование кабелей с наружной оболочкой из светостабилизированного полиэтилена (марка АПвКПу-ХЛ) или применение защитных кожухов/лотков.
Вопрос 5: Как выбрать между одножильным (3хАПвКПу-1) и трехжильным (АПвВПу) кабелем на 10 кВ?
Ответ: Выбор зависит от условий прокладки и экономических факторов.
Для линий большой мощности и длины часто предпочтение отдается одножильным кабелям из-за практических соображений монтажа.
Заключение
Кабель АПвКПу 1-х жильный является специализированным решением для строительства надежных кабельных линий среднего и высокого напряжения в наиболее тяжелых условиях. Его конструкция, сочетающая преимущества изоляции из сшитого полиэтилена, мощной проволочной брони и усиленного защитного покрова, обеспечивает длительную и безотказную работу в коррозионных грунтах, под водой и при риске механических повреждений. Правильный выбор, проектирование и монтаж этой кабельной продукции с учетом особенностей одножильного исполнения (расположение фаз, заземление, компенсация) являются залогом создания эффективной и безопасной системы электроснабжения на десятилетия.