Кабель АПвКШв 3-х жильный на напряжение 3 кВ: полный технический анализ и сфера применения

Кабель АПвКШв 3х… на напряжение 3 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевыми жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена, в экране из медных проволок, с защитным шлангом из поливинилхлоридного пластиката. Данная марка предназначена для стационарной прокладки в электрических сетях на номинальное переменное напряжение 3000 В частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, долговечность и устойчивость к сложным условиям эксплуатации, что делает его ключевым элементом в современных кабельных системах распределения электроэнергии среднего напряжения.

Расшифровка маркировки АПвКШв 3х…

Маркировка кабеля строится по буквенно-цифровой системе, регламентированной ГОСТ и ТУ, где каждый символ несет информацию о материале и конструкции.

• А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
• П – материал изоляции: полиэтилен. В данном контексте это база для обозначения последующей обработки.
• в – индекс, указывающий на то, что полиэтиновая изоляция является вулканизированной (сшитой). Таким образом, «АПв» означает алюминиевая жила с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE).
• К – наличие экрана поверх изолированной жилы. Обычно представляет собой экран из электропроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты в сочетании с медными проволоками.
• Шв – тип защитного покрова (оболочки). «Ш» – защитный шланг, «в» – материал шланга – поливинилхлоридный пластикат (ПВХ). Таким образом, внешняя оболочка из ПВХ.
• 3х… – количество и номинальное сечение основных жил. Например, 3х95, 3х120, 3х150 мм² и т.д.
• 3 кВ – номинальное линейное напряжение, на которое рассчитан кабель (U₀/U = 1.8/3 кВ).

Полная маркировка, например, АПвКШв 3х150 3 кВ, описывает кабель с тремя алюминиевыми жилами сечением 150 мм² каждая, с изоляцией из сшитого полиэтилена, с экраном, в ПВХ шланге, на напряжение 3 кВ.

Конструкция кабеля АПвКШв 3 кВ

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

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки не ниже АЕ (по ГОСТ 22483). Жилы секторной или сегментной формы (для сечений обычно от 70 мм² и выше), что позволяет оптимизировать диаметр кабеля и сделать его более компактным по сравнению с кабелем с круглыми жилами. Жилы могут быть однопроволочными (для меньших сечений) или многопроволочными (для больших сечений), соответствующих классу гибкости 1 или 2.

2. Экранирующий слой (полупроводящая экранирующая лента)

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

3. Изоляция

Основной диэлектрический барьер. Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии с последующей вулканизацией (сшивкой) в печи непрерывного действия. Сшивка создает трехмерную сетчатую структуру молекул, что кардинально повышает термостойкость материала (до +90°C в длительном режиме и до +250°C при КЗ), механическую прочность и стойкость к трекингу по сравнению с термопластичным полиэтиленом. Толщина изоляции нормирована и для 3 кВ составляет, как правило, 2.5-3.0 мм.

4. Экран по изоляции (нейтраль)

Состоит из двух элементов:

• Полупроводящей ленты или экструдированного слоя, непосредственно контактирующего с изоляцией, для выравнивания поля.
• Медных проволок, наложенных поверх полупроводящего слоя. Проволоки могут быть круглыми (для меньших сечений) или плоскими (для больших). Их сечение и количество строго нормированы и обеспечивают проводимость, достаточную для протекания токов утечки и токов однофазного короткого замыкания. Этот экран заземляется с двух сторон кабельной линии и является обязательным элементом для кабелей на напряжение выше 1 кВ.

5. Поясная изоляция

Представляет собой обмотку из электроизоляционной ленты (например, из ПЭТ-пленки), которая скрепляет три экранированные изолированные жилы в единый сердечник.

6. Заполнитель

Пространство между сердечником и внешней оболочкой заполняется жгутами из ПВХ пластиката или другими негигроскопичными материалами для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.

7. Внешняя оболочка (шланг)

Выполняется из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Оболочка обеспечивает защиту от механических повреждений, агрессивных сред (масла, бензин, щелочи, кислоты в умеренных концентрациях), ультрафиолетового излучения и выполняет функцию барьера от влаги. Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические и электрические характеристики

Таблица 1. Условия эксплуатации и основные параметры

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение, U0/U (Um)	1.8/3 (3.6) кВ
Максимальная длительно допустимая температура жилы	+90°C
Максимальная температура жилы при коротком замыкании (длительность до 5 сек)	+250°C
Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева	-15°C
Минимальный радиус изгиба при прокладке	15 наружных диаметров кабеля
Допустимая температура окружающей среды при эксплуатации	от -50°C до +50°C
Относительная влажность воздуха при температуре до +35°C	до 98%
Срок службы	Не менее 30 лет

Таблица 2. Электрические характеристики (пример для сечения 3х120 мм²)

Параметр	Значение (при температуре +20°C)
Электрическое сопротивление жилы постоянному току, не более	0.253 Ом/км (согласно ГОСТ 22483)
Емкость жилы относительно экрана	~0.3-0.4 мкФ/км (зависит от конструкции)
Индуктивное сопротивление	~0.1-0.15 Ом/км
Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц после прокладки (продолжительность 10 мин.)	6 кВ
Испытательное постоянное напряжение после прокладки (продолжительность 10 мин.)	15 кВ

Сравнение с другими типами кабелей на 3 кВ

АПвКШв vs. ААШв

Кабель ААШв имеет изоляцию из пропитанной бумаги и алюминиевую оболочку. Его ключевые отличия:

• Гибкость: АПвКШв более гибок и удобен в монтаже, особенно на трассах со сложной геометрией.
• Ограничение по разности уровней: Для ААШв существует строгое ограничение по разности уровней прокладки из-за стекания пропиточной массы, для АПвКШв такого ограничения нет.
• Монтаж в зимних условиях: АПвКШв допускает прокладку при более низких температурах (-15°C против 0°C для ААШв).
• Термическая стойкость: Сшитый полиэтилен в АПвКШв выдерживает более высокие температуры, что позволяет увеличить пропускную способность линии.

АПвКШв vs. ПвПШв

Кабель ПвПШв имеет медные жилы. Отличия:

• Материал жилы: Медь имеет меньшее удельное сопротивление, что дает выигрыш в токовой нагрузке при одинаковом сечении (примерно на 30%).
• Стоимость: Кабель с алюминиевыми жилами (АПвКШв) значительно дешевле, что критически важно для протяженных линий.
• Вес: Алюминиевый кабель легче, что упрощает транспортировку и монтаж.
• Коррозионная стойкость: Медь менее подвержена окислению в местах контакта, однако современные технологии оконцевания и соединения алюминиевых жил нивелируют этот недостаток.

Выбор между алюминием и медью является технико-экономическим и зависит от бюджета проекта, требований к пропускной способности и условий монтажа.

Области применения кабеля АПвКШв 3 кВ

• Распределительные сети 6(10)/0.4 кВ: В качестве вводного кабеля от силового трансформатора 6/0.4 кВ или 10/0.4 кВ к главному распределительному щиту (ГРЩ) предприятия или жилого комплекса. Напряжение 3 кВ является запасом по отношению к вторичному напряжению 0.4 кВ, что повышает надежность.
• Питание мощных электродвигателей: Для подключения асинхронных двигателей напряжением 3 кВ, используемых в промышленности (насосы, вентиляторы, компрессоры на насосных станциях, в горнодобывающей и нефтегазовой отраслях).
• Внутриплощадочные сети промышленных предприятий: Прокладка в кабельных каналах, лотках, тоннелях, по эстакадам для распределения электроэнергии между цехами и корпусами.
• Объекты инфраструктуры: Электроснабжение котельных, насосных станций, очистных сооружений, где присутствуют условия повышенной влажности или агрессивные среды (при условии защиты оболочкой Шв).
• Сельское хозяйство: Прокладка в земле (траншеях) для электроснабжения крупных животноводческих комплексов и зернохранилищ.

Кабель не предназначен для прокладки в земле (траншеях) без дополнительной защиты (например, в трубах или кабельных блоках), так как ПВХ оболочка не является броней и не защищает от механических повреждений лопатой или грызунами. Для прямой прокладки в земле следует выбирать кабели с броней, например, АПвБШв или АПвПШп.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж кабеля АПвКШв должен производиться в соответствии с ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок), глава 2.3.

• Подготовка к прокладке: Необходимо проверить целостность оболочки, измерить сопротивление изоляции мегомметром на 2500 В. Сопротивление изоляции для кабелей на 3 кВ должно быть не менее 100 МОм*км.
• Прокладка: Соблюдение минимального радиуса изгиба (15D) обязательно для предотвращения повреждения изоляции и экрана. При протяжке в лотках и коробах использовать ролики и направляющие, исключающие трение об острые кромки.
• Заземление экранов: Медные экраны всех трех жил должны быть надежно соединены и заземлены с обоих концов линии. Это необходимо для обеспечения безопасности и нормальной работы релейной защиты. В линиях большой длины может применяться cross-bonding (поперечное соединение экранов) для снижения потерь.
• Оконцевание: Обязательно использование специальных кабельных муфт – концевых (КНТп, STRIKO) и соединительных (CСТп). Муфта обеспечивает электрическую целостность экрана, контрольное заземление, защиту от влаги и выравнивание поля в зоне среза изоляции.
• Испытания после монтажа: Перед вводом в эксплуатацию кабельная линия подвергается испытанию повышенным выпрямленным напряжением 15 кВ в течение 10 минут.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое преимущество изоляции из сшитого полиэтилена (XLPE) перед бумажно-пропитанной?

Сшитый полиэтилен обладает более высокой рабочей температурой (+90°C против +70°C), не имеет ограничений по разности уровней прокладки, обладает большей стойкостью к термическим перегрузкам и коротким замыканиям, не требует сложных технологий герметизации концов, как маслонаполненные кабели, и более экологичен.

Можно ли прокладывать кабель АПвКШв 3 кВ в земле (траншее)?

Прямая прокладка в земле не рекомендуется, так как оболочка Шв (ПВХ) не является бронепокровом и не защищает от механических воздействий (раскапывание, давление камней, грызуны). Для прокладки в земле следует применять кабели с броней (бумажная изоляция – ААБл, изоляция XLPE – АПвБШв) или помещать кабель АПвКШв в защитные полиэтиленовые или асбоцементные трубы, либо в кабельные блоки.

Как правильно выбрать сечение жил кабеля АПвКШв 3 кВ?

Выбор сечения проводится по двум основным критериям, изложенным в ПУЭ гл. 1.3:

1. По длительно допустимому току нагрузки (нагреву). Рассчитывается рабочий ток линии, затем по таблицам ПУЭ (или по данным производителя кабеля) выбирается сечение, для которого допустимый длительный ток равен или превышает расчетный, с учетом поправок на температуру земли, способ прокладки и количество работающих кабелей вплотную.
2. По потере напряжения. Для линий значительной длины необходимо проверить, что потеря напряжения от начала линии до конца не превышает допустимых значений (обычно 5% для силовых нагрузок).

Для предварительной оценки можно использовать таблицы допустимых токов для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена.

Требуется ли для монтажа концевых муфт на этот кабель специальное оборудование?

Да, монтаж современных термоусаживаемых или холодноусаживаемых муфт на кабели среднего напряжения требует специального оборудования и высокой квалификации персонала. Необходим инструмент для ступенчатой разделки изоляции и экрана, газовые горелки для термоусадки (если муфта термоусаживаемая), мегомметры и установки для испытания высоким напряжением. Работы должны выполняться по типовой технологической карте, прилагаемой к муфте.

Что означает цифра «3» в обозначении «3 кВ»? Это линейное или фазное напряжение?

Цифра «3» в маркировке означает номинальное междуфазное (линейное) напряжение сети, в которой предназначен работать кабель. Полное обозначение напряжения U₀/U (U₀ – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное) для этого кабеля составляет 1.8/3 кВ. Таким образом, кабель рассчитан для работы в сети с линейным напряжением 3000 Вольт.

Каков реальный срок службы кабеля АПвКШв?

Заявленный производителями срок службы при соблюдении условий эксплуатации, монтажа и нагрузок составляет не менее 30 лет. Фактический срок может превышать этот показатель. Критически важными для достижения заявленного ресурса являются: отсутствие длительных перегрузок, правильное заземление экранов, качественный монтаж концевых элементов и защита от внешних механических повреждений.