Кабель АПвКШп 1х240: технические характеристики, конструкция и область применения

Кабель АПвКШп 1х240 представляет собой одножильный силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, алюминиевой токопроводящей жилой сечением 240 мм², в броне из гофрированной стальной ленты и с наружным защитным шлангом из полиэтилена. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 10, 20 и 35 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность при эксплуатации в сложных условиях, включая прокладку в земле (траншеях), кабельных каналах, туннелях, а также в условиях возможных механических воздействий.

Расшифровка маркировки АПвКШп 1х240

• А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
• П – материал изоляции: полиэтилен.
• в – обозначение вулканизированного (сшитого) полиэтилена (XLPE) для изоляции.
• К – тип брони: броня из круглых стальных оцинкованных проволок или гофрированной стальной ленты. В данной марке, как правило, подразумевается броня из гофрированной стальной ленты.
• Ш – защитный шланг (оболочка) поверх брони: из полиэтилена.
• п – индекс, указывающий на то, что защитный шланг имеет плоскую форму (в случае с одножильным кабелем это не столь актуально, но сохраняется как типовая часть маркировки).
• 1х240 – количество и сечение токопроводящих жил: одна жила номинальным сечением 240 квадратных миллиметров.

Конструкция кабеля АПвКШп 1х240

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее от центра к периферии.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки не ниже АЕ (алюминий электротехнический) по ГОСТ 22483. Для сечения 240 мм² жила может быть выполнена в виде одной проволоки (однопроволочная) или нескольких проволок (многопроволочная). Чаще для данного сечения применяется многопроволочная круглая уплотненная жила, что обеспечивает необходимую гибкость для транспортировки и укладки. Класс гибкости обычно 1 или 2.

2. Экран на жиле (полупроводящей экран)

Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его основная функция – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов, которые разрушают изоляцию.

3. Изоляция

Основной изоляционный слой выполнен из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии. Толщина изоляции нормируется в зависимости от номинального напряжения кабеля. Сшитый полиэтилен обладает высокими диэлектрическими и механическими свойствами, устойчивостью к тепловому старению. Рабочая температура жилы может достигать +90°C, а в режиме перегрузки +130°C.

4. Экран на изоляции (полупроводящей слой)

Поверх изоляции накладывается второй экструдированный слой из полупроводящего материала. Он служит для создания равномерного цилиндрического контура, на который накладывается металлический экран.

5. Металлический экран

Выполняется в виде медной или алюминиевой ленты, либо в виде оплетки из медных проволок. В кабелях на напряжение 10 кВ и выше, включая АПвКШп, металлический экран является обязательным элементом. Его функции:

• Замыкание емкостных токов на землю.
• Защита от внешних электромагнитных помех.
• Обеспечение безопасности при повреждении изоляции, отводя ток короткого замыкания на землю.

Для одножильных кабелей сечением 240 мм² экран должен иметь достаточное сечение для пропускания тока короткого замыкания.

6. Броня

В кабеле марки АПвКШп броня выполняется из гофрированной стальной оцинкованной ленты. Гофрирование придает броне гибкость и позволяет сохранять защитные свойства при изгибах кабеля. Основная функция брони – защита от механических повреждений (удары, сдавливание, растяжение, грызуны) при прокладке в земле без дополнительных защитных конструкций.

7. Защитный шланг (наружная оболочка)

Внешний слой из полиэтилена (в маркировке – «Ш»). Он накладывается поверх брони и служит для защиты самой брони от коррозии и химического воздействия агрессивных сред, содержащихся в грунте или атмосфере. Полиэтилен обладает высокой стойкостью к влаге и химическим реагентам.

Основные технические характеристики и параметры

Электрические параметры (для напряжения 10 кВ)

Параметр	Значение	Примечание / Стандарт
Номинальное напряжение, U0/U (Um)	6/10 (12) кВ; 10/20 (24) кВ; 20/35 (40,5) кВ	U0 – напряжение между жилой и землей/экраном; U – междужильное; Um – максимальное
Максимальная рабочая температура жилы	+90 °C	Длительный режим
Допустимая температура при перегрузке	+130 °C	Не более 100 часов в году, 8 часов макс. за сутки
Температура при коротком замыкании	+250 °C	Длительность КЗ не более 4 сек.
Минимальная температура прокладки	-15 °C	Без предварительного подогрева
Минимальный радиус изгиба	15 x D (наружного диаметра кабеля)	Для одножильных бронированных кабелей
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, не более	0.125 Ом/км	ГОСТ 22483
Индуктивное сопротивление	~0.1 Ом/км	Зависит от способа прокладки
Емкостной ток	~2-3 А/км	Приблизительное значение для 10 кВ

Допустимый длительный ток (табличные значения, ориентировочные)

Допустимый длительный ток нагрузки зависит от способа прокладки. Приведены значения для кабеля АПвКШп 1х240 на напряжение 10 кВ.

Способ прокладки	Допустимый ток, А (при температуре земли +25°C и жилы +90°C)	Условия
В земле (траншее)	~355 А	Глубина 0.7 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт
В воздухе	~365 А	Температура воздуха +25°C, свободная прокладка
В кабельном канале (лотке)	~310 А	С учетом ухудшения теплоотвода

Важно: Точные значения токовой нагрузки должны определяться расчетом для конкретных условий проекта в соответствии с ПУЭ, ГОСТ Р 52796-2007 (МЭК 60287) и учетом поправочных коэффициентов на температуру окружающей среды, группирование кабелей и т.д.

Область применения и способы прокладки

Кабель АПвКШп 1х240 применяется для создания кабельных линий электропередачи в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, а также в сетях с эффективно заземленной нейтралью.

• Прокладка в земле (траншеях): Броня и полиэтиленовый шланг обеспечивают защиту от коррозии и механических повреждений. Требуется песчаная подушка и засыпка, укладка сигнальной ленты.
• Прокладка в кабельных сооружениях: Туннели, коллекторы, эстакады, галереи. Броня обеспечивает дополнительную защиту при возможных авариях.
• Прокладка в воздухе: По конструкциям, стенам зданий, если нет риска значительных механических воздействий. Устойчивость оболочки к УФ-излучению ограничена, рекомендуется защита от прямого солнца.
• Взрывоопасные зоны: Может применяться при условии соответствия дополнительным требованиям к монтажу и заделке концевых заделок.
• Объекты инфраструктуры: Промышленные предприятия, распределительные сети городов, тяговые подстанции, объекты генерации (ветряные и солнечные электростанции), нефтегазовый комплекс.

Преимущества и недостатки кабеля АПвКШп 1х240

Преимущества:

• Высокая надежность изоляции: Сшитый полиэтилен не подвержен термопластичности, обладает высокой стойкостью к тепловому старению и трекингу.
• Высокая пропускная способность: Допустимая температура жилы +90°C позволяет пропускать большие токи по сравнению с кабелями с бумажно-пропитанной изоляцией (СБ).
• Механическая защита: Броня из гофрированной стали обеспечивает высокую стойкость к повреждениям.
• Коррозионная стойкость: Полиэтиленовый шланг надежно защищает броню от влаги и химических веществ.
• Отсутствие риска стекания пропиточного состава: В отличие от СБ-кабелей, может прокладываться на вертикальных и наклонных трассах без ограничений.
• Меньший вес и внешний диаметр: По сравнению с СБ-кабелем аналогичного напряжения и сечения.
• Простота монтажа и обслуживания: Более легкие муфты и концевая разделка.

Недостатки и ограничения:

• Чувствительность к точечным механическим воздействиям: При монтаже необходимо избегать ударов и надрезов изоляции.
• Требовательность к качеству монтажа концевых заделок и муфт: Необходима абсолютная чистота и соблюдение технологии для исключения частичных разрядов.
• Более высокая стоимость: По сравнению с кабелями с изоляцией из ПВХ или СБ на низкое напряжение.
• Необходимость специального инструмента: Для разделки и монтажа соединительной арматуры.

Особенности монтажа и эксплуатации

При работе с кабелем АПвКШп 1х240 необходимо строго соблюдать правила, изложенные в ПУЭ 7-го издания, СНиП 3.05.06-85, а также инструкциях заводов-изготовителей.

• Транспортировка и хранение: Барабаны должны быть закреплены. Хранение – под навесом, защищающим от прямых солнечных лучей. Не допускается падение барабанов.
• Прокладка: Минимальный радиус изгиба – 15 наружных диаметров кабеля. При прокладке в земле необходима песчаная подсыпка (не менее 100 мм) и такая же засыпка сверху перед укладкой защитного кирпича или плит. Глубина прокладки – не менее 0.7 м до верха кабеля.
• Затяжка кабеля в трубы: Допускается, но внутренний диаметр трубы должен быть не менее 1.5 наружных диаметров кабеля. Использование смазок, не рекомендованных производителем, запрещено.
• Соединение и оконцевание: Обязательно применение специализированных кабельных муфт (соединительных, стопорных, концевых) для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на соответствующее напряжение. Требуется тщательная зачистка, шлифовка изоляции и экранов, соблюдение геометрии и герметичности.
• Заземление: Металлический экран и броня должны быть заземлены с обоих концов кабельной линии для устранения наведенного напряжения и обеспечения защиты. В некоторых схемах возможно применение поперечного заземления или заземление в одной точке с использованием разрывных муфт.
• Испытания: После монтажа кабельная линия подвергается высоковольтным испытаниям выпрямленным напряжением в соответствии с нормами (например, для кабеля 10 кВ – испытательное напряжение 40 кВ в течение 10 минут). Обязательно измерение сопротивления изоляции мегаомметром на 2500 В.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кабель АПвКШп от АПвПуг?

Основное отличие – в конструкции брони и внешней оболочки. АПвКШп имеет броню из гофрированной стальной ленты и защитный шланг из полиэтилена. АПвПуг имеет броню из плоских стальных оцинкованных проволок (индекс «Пу») и герметизированную оболочку из полиэтилена («г»). Кабель АПвПуг часто используется для прокладки в грунтах с высокой коррозионной активностью и в воде.

Почему для одножильного кабеля 240 мм² так важен металлический экран?

Металлический экран в одножильных кабелях выполняет несколько критически важных функций: замыкает силовые линии электрического поля, обеспечивая их симметрию; служит для отвода тока короткого замыкания на землю; защищает от внешних электромагнитных помех и снижает индуктивное сопротивление линии. Без него невозможна безопасная эксплуатация кабеля на среднее и высокое напряжение.

Как правильно выбрать между АПвКШп 1х240 и тремя кабелями меньшего сечения?

Выбор зависит от схемы электроснабжения, тока нагрузки, условий прокладки и экономических соображений. Одна жила 240 мм² проще в монтаже (один кабель вместо трех), но для трехфазной системы требуется прокладка трех одножильных кабелей. Важно учитывать взаимное влияние и нагрев при групповой прокладке. В ряде случаев три кабеля меньшего сечения (например, 3х150) могут оказаться более гибким решением, но итоговый расчет должен проводить проектировщик на основе ПУЭ.

Каков срок службы кабеля АПвКШп 1х240?

Номинальный срок службы, заявленный производителями и установленный стандартами (ГОСТ 31996-2012), составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать этот показатель при соблюдении условий прокладки, монтажа и эксплуатационных токовых нагрузок, отсутствии внешних повреждений и качественном проведении плановых испытаний.

Можно ли использовать кабель АПвКШп для прокладки в воде?

Конструкция АПвКШп не предусматривает полной герметизации от продольного проникновения влаги. Для прокладки в воде (по дну водоемов, в затопляемых кабельных каналах) следует применять специальные кабели с алюминиевой или свинцовой герметизирующей оболочкой, например, АПвПуг или АПвПу.

Как бороться с наведенным напряжением на броне и экране одножильного кабеля?

При прокладке трех одножильных кабелей в одной траншее или пучке возникает взаимная индукция. Для снижения наведенного напряжения и потерь применяют два основных метода:

1. Транспонирование (перекладка) кабелей с регулярной переменой их взаимного расположения по длине трассы.
2. Заземление брони и металлического экрана с обоих концов линии. Если длина линии велика (обычно более 500-1000 м для 10 кВ), для ограничения циркулирующих токов может применяться заземление в одной точке с использованием специальных разрывных муфт, при этом на втором конце устанавливаются ограничители напряжения (ЗОНы).

Выбор схемы заземления является ответственной частью проекта и должен выполняться специалистами.

Какие муфты применяются для кабеля АПвКШп 1х240?

Применяются муфты холодной усадки (с эластомерными изоляционными элементами, которые усаживаются после снятия спирали) или горячей усадки (требующие нагрева строительным феном). Для соединения – соединительные муфты (СТП), для оконцевания – концевые муфты (КНТп, КВТп). Обязательно соответствие муфты номинальному напряжению кабеля и его сечению. Для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена должны использоваться только предназначенные для них комплекты.