Кабель АПвКПуг 1-х жильный 20 кВ
Кабель АПвКПуг 1-х жильный 20 кВ: полное техническое описание и область применения
Кабель АПвКПуг 1х… 20 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевой токопроводящей жилой, изоляцией из сшитого полиэтилена, в экранированном исполнении, с медными проволоками в качестве экрана, с защитным покровом в виде гофрированной алюминиевой ленты и полимерного шланга. Данный тип кабеля предназначен для стационарной прокладки в электрических сетях на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, долговечность и безопасность при эксплуатации в сложных условиях.
Расшифровка маркировки АПвКПуг
- А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
- П – материал изоляции: полиэтилен.
- в – индекс, обозначающий, что полиэтиновая изоляция является вулканизированной (сшитой). Таким образом, АПв – кабель с алюминиевой жилой и изоляцией из сшитого полиэтилена.
- К – наличие экрана поверх изоляции в виде концентрических медных проволок.
- П – тип защитного покрова: проволочный бронепокров (в данном контексте часто трактуется как часть комплексного экрана/брони).
- уг – исполнение наружного защитного шланга: из улучшенного полимерного материала, устойчивого к горению и распространению пожара. Буква «г» часто указывает на герметизацию (в случае с АПвКПуг – гофрированная алюминиевая лента обеспечивает продольную герметизацию).
- 1-х жильный – количество токопроводящих жил: одна.
- 20 кВ – номинальное напряжение сети, для которой предназначен кабель.
- Медные проволоки: Накладываются поверх внешнего полупроводящего экрана концентрически (по спирали). Они выполняют функцию нулевой (заземляющей) жилы, а также служат для проведения токов короткого замыкания и обеспечения симметрии электрического поля вокруг жилы.
- Гофрированная алюминиевая лента (Армоген): Накладывается поверх медных проволок. Ее основное назначение – герметизация кабеля, защита от проникновения влаги и других агрессивных сред в продольном направлении. Также она выполняет функцию механической защиты (брони) и дополнительного экрана.
- Примечание: Значения приведены для ориентировки. Фактические допустимые токи нагрузки определяются по ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок) с учетом конкретных условий прокладки: температуры земли или воздуха, глубины заложения, количества работающих кабелей вплотную, удельного теплового сопротивления грунта и т.д.
- Прокладка в земле (траншеях): Кабель может укладываться непосредственно в грунт (кроме каменистых и вечномерзлых грунтов с сильными смещениями) при условии защиты механическими плитами или в трубах на участках с повышенной нагрузкой. Герметичная конструкция защищает от грунтовых вод и блуждающих токов.
- Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах и по эстакадам: Оболочка с пониженной горючестью (нг) позволяет прокладывать кабель в таких сооружениях группами.
- Прокладка в помещениях и на специальных конструкциях.
- Использование в районах с умеренным и холодным климатом (исполнение УХЛ и ХЛ категорий размещения 1-5 по ГОСТ 15150).
- Высокая надежность изоляции: Сшитый полиэтилен устойчив к тепловому старению, влаге, трекингу.
- Герметичность: Гофрированная алюминиевая лента надежно защищает от продольного распространения влаги, что критически важно для долговечности.
- Хорошая токовая нагрузка: По сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией, при том же сечении допускает более высокую рабочую температуру и, следовательно, большую пропускную способность.
- Меньший вес и радиус изгиба по сравнению с маслонаполненными или кабелями с бумажной изоляцией в свинцовой оболочке.
- Простота монтажа и соединения: Не требует сложных систем подпитки маслом, монтаж муфт и концевых заделок отработан и стандартизирован.
- Безопасность: Отсутствие масла исключает риск утечек и пожаров, связанных с ним.
- Чувствительность к механическим повреждениям оболочки: Несмотря на броню в виде гофроленты, кабель требует аккуратного обращения и правильной подготовки ложа при прокладке в земле.
- Необходимость качественного монтажа аксессуаров: Надежность линии в целом на 90% зависит от правильности установки соединительных и концевых муфт.
- Более высокая стоимость по сравнению с кабелями АПвПг, не имеющими медного проволочного экрана, но более низкая по сравнению с кабелями в свинцовой оболочке.
- Требовательность к качеству сырья и технологии производства: Наличие в изоляции посторонних включений или микроскопических пустот недопустимо.
- Соединительные муфты (типа 3С или 3СТ) – для соединения двух отрезков кабеля.
- Стопорные муфты – для разделения трехфазной системы на три однофазных кабеля, предотвращения стекания масла (при переходе с маслонаполненного кабеля).
- Концевые муфты (типа КНТп, КНТпт) – для подключения к оборудованию (ячейке КРУ, трансформатору).
- Переходные муфты – для соединения с кабелем другого типа (например, со свинцовой оболочкой).
Полное обозначение формируется с указанием номинального сечения жилы, например: АПвКПуг 1х120/25 20 кВ, где 120 – сечение алюминиевой жилы в мм², 25 – номинальное сечение экрана из медных проволок в мм².
Конструкция кабеля АПвКПуг 20 кВ
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия марки не ниже АЕ (по ГОСТ 22483). Жила может быть круглой секторной или сегментной формы в зависимости от номинального сечения, что позволяет оптимизировать диаметр кабеля. Для сечений от 50 мм² и выше, как правило, применяется уплотненная конструкция (многопроволочная).
2. Экран на жиле (полупроводящий, внутренний)
Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его назначение – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и основной изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – основной причины старения и пробоя изоляции.
3. Основная изоляция
Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал, полученный путем вулканизации (сшивки молекул), обладает превосходными диэлектрическими и механическими свойствами по сравнению с обычным полиэтиленом: высокая рабочая температура (до 90°C в длительном режиме, до 130°C в режиме перегрузки, до 250°C при коротком замыкании), стойкость к тепловому старению, высокая стойкость к трекингу и влаге.
4. Экран на изоляции (полупроводящий, внешний)
Аналогично внутреннему, накладывается поверх основной изоляции. Его функция – создание равномерного цилиндрического внешнего контура электрического поля.
5. Экранирующий слой (металлический экран)
Состоит из двух ключевых элементов:
6. Наружный защитный шланг (оболочка)
Изготавливается из полимерной композиции на основе полиэтилена или поливинилхлорида, стойкой к распространению горения (индекс «нг»). Защищает металлические элементы конструкции от коррозии и механических повреждений. Оболочка имеет отличительную расцветку – обычно красную для кабелей на напряжение 20 кВ.
Основные технические характеристики и параметры
Электрические параметры
Номинальное напряжение: 20/35 кВ (U0/U, где U0 = 20 кВ – напряжение между жилой и землей/экраном, U = 35 кВ – междуфазное напряжение для трехфазной системы).
Частота: 50 Гц.
Максимально допустимая рабочая температура жилы: +90°C.
Допустимая температура при перегрузке: +130°C (не более 100 часов в год, не более 8 часов подряд).
Максимальная температура при коротком замыкании: +250°C (длительность не более 5 секунд).
Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева: -20°C.
Минимальный радиус изгиба при монтаже: 15 наружных диаметров кабеля.
Таблица 1. Токовые нагрузки для кабеля АПвКПуг 20 кВ (пример для отдельных сечений)
| Номинальное сечение жилы, мм² | Допустимый длительный ток нагрузки, А (прокладка в земле) | Допустимый длительный ток нагрузки, А (прокладка в воздухе) | Сопротивление жилы при 20°C, Ом/км, не более |
|---|---|---|---|
| 50 | 190 | 175 | 0.641 |
| 70 | 230 | 215 | 0.443 |
| 95 | 280 | 260 | 0.320 |
| 120 | 325 | 300 | 0.253 |
| 150 | 370 | 340 | 0.206 |
| 185 | 420 | 385 | 0.164 |
| 240 | 490 | 450 | 0.125 |
Таблица 2. Примерные массо-габаритные показатели
| Сечение, мм² | Наружный диаметр, мм (приблизительно) | Масса 1 км кабеля, кг (приблизительно) |
|---|---|---|
| 50 | 45 | 2000 |
| 120 | 55 | 3200 |
| 240 | 65 | 4800 |
Область применения и способы прокладки
Кабель АПвКПуг 20 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Благодаря герметичной конструкции с гофроалюминиевым барьером и защитным шлангом, он является универсальным решением для широкого спектра задач.
Важное замечание: Для однофазных сетей или при прокладке однофазных кабелей в трехфазной системе необходимо учитывать индуктивное влияние и обеспечить правильное взаимное расположение кабелей и заземление экранов для минимизации потерь.
Преимущества и недостатки кабеля АПвКПуг 20 кВ
Преимущества:
Недостатки и ограничения:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие АПвКПуг от АПвПг?
Основное отличие – в конструкции экрана. АПвПг имеет экран в виде медной или алюминиевой фольги (ленты) и продольных проволок для дренажа токов. АПвКПуг, помимо гофрированной алюминиевой ленты, имеет концентрические медные проволоки значительного сечения (16, 25, 35 мм²), которые выполняют функцию нулевой жилы и рассчитаны на проведение значительных токов короткого замыкания. АПвКПуг – более надежная и механически прочная конструкция.
Как правильно выбрать сечение экрана (медных проволок)?
Сечение экрана (указывается после сечения жилы, например, 1х120/25) выбирается исходя из расчетных токов короткого замыкания в сети. Проектная организация выполняет расчет, чтобы обеспечить термическую стойкость экрана на время срабатывания защиты. Стандартные сечения экрана: 16, 25, 35 мм².
Обязательно ли заземлять экран с двух сторон?
Для кабелей на напряжение 6 кВ и выше с изоляцией из сшитого полиэтилена и металлическим экраном обязательно двустороннее заземление экрана (на обоих концах линии). Это обеспечивает безопасность, отводит емкостные токи и создает путь для тока короткого замыкания. При большой длине линии для снижения потерь могут применяться специальные схемы поперечного соединения экранов и их заземления (согласно проекту).
Можно ли прокладывать несколько однофазных кабелей АПвКПуг вплотную для трехфазной системы?
Да, можно. Однако при прокладке в земле рекомендуется располагать их вплотную треугольником или в одной плоскости. При прокладке в одной плоскости индуктивное сопротивление средней фазы будет отличаться от крайних, что необходимо учитывать в расчетах. Также важно обеспечить правильное чередование фаз при переходах и в муфтах.
Какие муфты используются для монтажа кабеля АПвКПуг?
Применяются специальные муфты для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена с медным проволочным экраном:
Монтаж должен производиться квалифицированным персоналом с использованием специального инструмента и термоусадки или холодноусаживаемых материалов.
Какой нормативный документ регламентирует производство кабеля АПвКПуг?
Основным стандартом является ТУ 16.К71-335-2004 (или более поздние редакции). Кабель также должен соответствовать требованиям межгосударственного стандарта ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 1, 3 и 6 кВ» и, для напряжений 10 кВ и выше, соответствующих ТУ, разработанных на его основе с дополнениями.
Заключение
Кабель АПвКПуг 1-х жильный 20 кВ представляет собой современное, надежное и универсальное решение для строительства и модернизации кабельных линий среднего напряжения. Его конструкция, сочетающая преимущества изоляции из сшитого полиэтилена, герметичного барьера из гофрированного алюминия и силового экрана из медных проволок, обеспечивает длительный срок службы (не менее 30 лет) в различных условиях прокладки. Правильный выбор сечения, качественный монтаж с использованием соответствующих аксессуаров и соблюдение правил эксплуатации являются залогом бесперебойной работы энергетического объекта.