Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвКШв 3 кВ: конструкция, характеристики и применение

Кабель АПвКШв 3 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевыми токопроводящими жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена, в экране из медных проволок, с защитным покровом в виде шланга из поливинилхлоридного пластиката. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 3000 В частотой 50 Гц. Его основная сфера применения – прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах), производственных помещениях, а также в земле (траншеях) при условии отсутствия растягивающих усилий и риска механических повреждений в процессе эксплуатации.

Расшифровка буквенно-цифрового обозначения (маркировка) АПвКШв 3 кВ

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• П – изоляция жил из сшитого полиэтилена (полиэтилена, подвергнутого поперечной сшивке).
• в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката.
• К – экран в виде оплетки из медных проволок (конструктивный элемент для компенсации электромагнитного поля).
• Шв – защитный покров в виде выпрессованного шланга (защитной оболочки) из поливинилхлоридного пластиката.
• 3 кВ – номинальное напряжение 3000 вольт.

Конструкция кабеля АПвКШв

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая надежность, долговечность и безопасность.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или аналогичной) по ГОСТ 22483. Жилы могут быть однопроволочными (секторной или круглой формы) для сечений до 240 мм² включительно и многопроволочными (круглой или секторной формы) для всех сечений. Использование алюминия обеспечивает легкость и экономичность кабеля по сравнению с медными аналогами.

2. Фазная изоляция

Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал получают путем химической или радиационной обработки, в результате которой линейные молекулы полиэтилена «сшиваются» в трехмерную сетку. Это придает изоляции исключительные свойства: высокую термостойкость (допустимая температура длительной эксплуатации +90°C), стойкость к тепловым ударам и перегрузкам, низкие диэлектрические потери, высокую стойкость к трекингу и влаге. Толщина изоляции нормируется в соответствии с ГОСТ 31996-2012 или ТУ производителя.

3. Экран по жиле

Поверх изоляции каждой жилы накладывается экран в виде полупроводящего сшитого полиэтилена. Его функция – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений на границе «жила-изоляция» и предотвращение возникновения частичных разрядов.

4. Поясная изоляция

Скрученные изолированные жилы кабеля обматываются поясной изоляцией, обычно из полупроводящей ленты или пленки. Она служит для выравнивания электрического поля в межжильном пространстве.

5. Экран (медная оплетка)

Поверх поясной изоляции накладывается экран в виде оплетки из медных проволок (обозначение «К» в маркировке). Этот экран выполняет несколько ключевых функций: замыкает на себя емкостные токи, защищает от внешних электромагнитных помех, является элементом системы защиты (путь для тока короткого замыкания). В некоторых конструкциях может дополняться медной лентой. Сечение экрана нормируется.

6. Оболочка и защитный шланг

Внешняя защита состоит из двух слоев: внутренней оболочки из ПВХ пластиката (обозначение «в») и наружного защитного шланга, выпрессованного из ПВХ пластиката (обозначение «Шв»). ПВХ-компаунд обеспечивает защиту от механических воздействий, влаги, агрессивных сред (кислот, щелочей, масел), а также выполняет функцию антипожарной защиты (не распространяет горение при одиночной прокладке). Двойной слой ПВХ повышает надежность защиты от внешних воздействий.

Основные технические характеристики и параметры

Электрические характеристики

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 1.8/3 кВ (3.6 кВ). Где U₀ – напряжение между жилой и землей/экраном, U – междуфазное напряжение, U_m – максимальное напряжение.
• Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц: 6.5 кВ в течение 5 минут.
• Испытательное постоянное напряжение: 15 кВ в течение 5 минут (альтернативный метод приемо-сдаточных испытаний).
• Допустимая длительная температура нагрева жил: +90°C.
• Максимальная температура жил при коротком замыкании: +250°C (продолжительность не более 5 сек).
• Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -15°C.
• Температура эксплуатации: от -50°C до +50°C.
• Строительная длина: не менее 150 метров. Допускаются отрезки не менее 50 метров в количестве до 10% от партии.
• Срок службы: не менее 30 лет.

Таблица 1. Токовые нагрузки для кабеля АПвКШв 3 кВ при прокладке в земле (траншее)

Условия: температура земли +20°C, удельное тепловое сопротивление грунта 1.2 К·м/Вт, глубина прокладки 0.7 м, температура жилы +90°C.

Сечение жилы, мм²	Одножильный кабель, А	Трехжильный кабель, А
3×16	—	95
3×25	—	125
3×35	—	155
3×50	—	190
3×70	—	235
3×95	—	285
3×120	—	330
3×150	—	375
3×185	—	425
3×240	—	495

Примечание: Для прокладки в воздухе (в кабельных сооружениях) значения длительно допустимых токов будут иными, как правило, ниже на 10-20% в зависимости от условий теплоотвода.

Таблица 2. Габаритные и весовые параметры (пример для трехжильного кабеля)

Сечение жил, мм²	Наружный диаметр, мм (прибл.)	Масса 1 км, кг (прибл.)
3×16	28-32	1100-1300
3×25	32-36	1400-1600
3×35	35-39	1700-1900
3×50	39-43	2100-2400
3×70	44-48	2800-3100
3×95	49-53	3500-3900
3×120	53-57	4200-4700
3×150	58-62	5100-5700
3×185	63-67	6100-6800
3×240	70-75	7700-8500

Область применения и особенности прокладки

Кабель АПвКШв 3 кВ предназначен для эксплуатации в сетях с изолированной нейтралью или с нейтралью, заземленной через резистор. Он широко используется в системах электроснабжения промышленных предприятий, шахт, насосных станций, объектов нефтегазовой отрасли, в распределительных сетях 3 кВ.

• Прокладка в земле (траншеях): Допускается в грунтах любой коррозионной активности, включая блуждающие токи. Не рекомендуется прокладывать в грунтах с риском значительных механических воздействий (растяжение, сдвиг, вибрация). Обязательна песчаная подушка и защита кирпичом или сигнальной лентой.
• Прокладка в кабельных сооружениях: Является основным способом. Кабель может прокладываться в туннелях, коллекторах, эстакадах, галереях, по стенам производственных помещений. Благодаря нераспространению горения при одиночной прокладке может использоваться без дополнительных противопожарных мер.
• Прокладка в воздухе: Возможна при отсутствии риска механических повреждений и растягивающих нагрузок. Не предназначен для подвески на тросах.
• Прокладка в агрессивных средах: Двойная оболочка из ПВХ обеспечивает стойкость к воздействию масел, бензина, кислот, щелочей, что позволяет использовать кабель в цехах химических производств.

Преимущества и недостатки кабеля АПвКШв 3 кВ

Преимущества:

• Высокая пропускная способность: Благодаря изоляции из сшитого полиэтилена и допустимой температуре +90°C.
• Надежность и долговечность: Сшитый полиэтилен устойчив к влаге, термостарение происходит медленнее, чем у кабелей с бумажно-пропитанной изоляцией.
• Устойчивость к коротким замыканиям: Выдерживает высокие температуры при КЗ.
• Легкость и удобство монтажа: По сравнению со свинцовыми аналогами (АСШв) имеет меньший вес и радиус изгиба.
• Стойкость к агрессивным средам: За счет ПВХ шланга.
• Не требует специальной концевой разделки для герметизации: В отличие от кабелей с бумажной изоляцией.
• Экономичность: Использование алюминия снижает стоимость метра кабеля.

Недостатки:

• Чувствительность к механическим повреждениям при монтаже: Не допускаются удары, резкие изгибы, натяжение.
• Ограниченная стойкость к ультрафиолету: При длительной прокладке на открытом солнце без защиты ПВХ оболочка может стареть.
• Не предназначен для прокладки в воде и для подвижного подключения.
• Требует квалифицированного монтажа концевых и соединительных муфт, так как качество соединения напрямую влияет на надежность.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие АПвКШв от АПвПу?

Основное отличие – в конструкции внешней защиты. АПвКШв имеет двойную защиту: оболочку и выпрессованный шланг из ПВХ, что обеспечивает повышенную механическую и химическую стойкость. Кабель АПвПу имеет только одну полиэтиленовую оболочку поверх экрана, что делает его более легким и гибким, но менее защищенным. АПвПу часто применяется для прокладки в блоках, трубах, там, где нет риска прямого механического воздействия.

Можно ли использовать кабель АПвКШв 3 кВ для напряжения 6 кВ?

Нет, категорически запрещено. Кабель рассчитан на номинальное напряжение 1.8/3 кВ. Использование на более высоком напряжении приведет к превышению допустимой напряженности электрического поля в изоляции, возникновению частичных разрядов, быстрому старению изоляции и пробою.

Как правильно выбрать сечение кабеля АПвКШв?

Выбор сечения производится по трем основным критериям в следующем порядке: 1) По длительно допустимому току нагрузки (см. таблицы ПУЭ гл. 1.3) с учетом поправочных коэффициентов на температуру земли/воздуха, групповую прокладку, теплопроводность грунта. 2) По потере напряжения (для протяженных линий). 3) По току короткого замыкания (проверка термической стойкости). Окончательный выбор должен быть сделан на основе проектного расчета.

Требуется ли заземление экрана кабеля АПвКШв?

Да, экран (медная оплетка) подлежит обязательному заземлению с двух сторон кабельной линии. Это необходимо для обеспечения электробезопасности (снятие потенциала), нормальной работы релейной защиты (путь для токов КЗ на землю) и подавления электромагнитных помех. Существуют схемы заземления: двухстороннее, одностороннее и с поперечным соединением экранов. Выбор схемы зависит от длины линии и требований к защите.

Какой минимальный радиус изгиба при монтаже?

Минимально допустимый радиус изгиба для трехжильных кабелей с секторными жилами составляет 7.5 наружных диаметров кабеля. Для кабелей с круглыми жилами – 10 наружных диаметров. Например, для кабеля АПвКШв 3х120 (диаметр ~55 мм) радиус изгиба составит не менее 412 мм (7.5*55).

Чем отличается АПвКШв от медного аналога ПвКШв?

Основное отличие – материал токопроводящей жилы (алюминий vs медь). Это влечет за собой различия: 1) Токовая нагрузка: при одинаковом сечении медный кабель выдерживает на 25-30% больший ток. 2) Вес и стоимость: алюминиевый кабель значительно легче и дешевле. 3) Механические свойства: медь более пластична, менее хрупка. 4) Соединение и оконцевание: для алюминия требуются специальные меры против окисления и «ползучести» (использование переходных гильз, шайб, контактной пасты).

Как маркируются жилы кабеля АПвКШв?

Маркировка жил может осуществляться цифровой маркировкой (1, 2, 3) или цветовой изоляцией. Согласно ГОСТ 31996-2012, для трехжильных кабелей допускается выполнение жил с цветовой идентификацией: основная расцветка – натуральный цвет изоляции из сшитого полиэтилена, а маркировка наносится в виде продольных полос синего, зеленого и красного (или коричневого, черного, серого) цвета. На практике часто используется нанесение цифровой маркировки или цветных полос на изоляцию.

Заключение

Кабель АПвКШв 3 кВ является современным, надежным и экономичным решением для создания распределительных сетей среднего напряжения в стационарных установках. Его конструкция, сочетающая преимущества изоляции из сшитого полиэтилена, алюминиевых жил и двойной ПВХ защиты, обеспечивает длительный срок службы, высокую пропускную способность и стойкость к сложным условиям эксплуатации. Правильный выбор сечения, соблюдение норм прокладки и монтажа, а также квалифицированное выполнение соединений и заземления являются обязательными условиями для безопасной и бесперебойной работы кабельной линии на протяжении всего ее жизненного цикла.