Кабель АПвКВ 240 мм
Кабель АПвКВ 240 мм²: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель АПвКВ 240 мм² представляет собой силовой кабель с алюминиевой токопроводящей жилой, изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) и защитной оболочкой из поливинилхлоридного пластиката. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 6, 10 или 20 кВ частотой 50 Гц. Маркировка расшифровывается следующим образом: А – алюминиевая жила, Пв – изоляция из сшитого полиэтилена с применением пероксидного способа сшивки, К – контрольный кабель (в данной конструкции означает наличие экрана из медных проволок и/или медной ленты), В – оболочка из поливинилхлорида. Цифра 240 обозначает номинальное сечение основной токопроводящей жилы в квадратных миллиметрах.
Конструкция кабеля АПвКВ 240 мм²
Конструкция кабеля является многослойной и каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая надежность и долговечность в эксплуатации.
- Токопроводящая жила: Выполнена из алюминия марки не ниже АЕ (по ГОСТ 22483). Жила сечением 240 мм² является многопроволочной, круглой или секторной (сегментной) формы. Секторная форма позволяет уменьшить общий диаметр кабеля и более эффективно использовать пространство в кабельных линиях. Класс жилы – 1 или 2 по гибкости.
- Экран по жиле (полупроводящий экран): Непосредственно на токопроводящую жилу накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Этот слой выравнивает электрическое поле вокруг жилы, предотвращая возникновение локальных перенапряжений и микроразрядов, которые могут разрушить основную изоляцию.
- Изоляция: Основной изолирующий слой выполнен из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии. Толщина изоляции нормируется в зависимости от номинального напряжения кабеля. Для 10 кВ, например, она составляет 3,4 мм. СПЭ обладает высокой электрической прочностью, термостойкостью (допустимая температура длительной эксплуатации до +90°C) и стойкостью к тепловым ударам.
- Экран по изоляции (полупроводящий экран): Поверх основной изоляции накладывается второй экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Он выполняет функцию равнопотенциальной поверхности и является частью экранирующей системы.
- Экран (заземляющий): Состоит из медных проволок (диаметром не менее 0,3 мм) и/или медной ленты (толщиной не менее 0,1 мм), наложенных поверх экрана по изоляции. Медные проволоки обеспечивают непрерывность экрана по длине и способны проводить токи короткого замыкания. Сопротивление такого экрана строго нормируется.
- Поясная изоляция: В качестве разделительного слоя между экраном и оболочкой может применяться поясная изоляция в виде лент из электроизоляционных материалов (например, лавсановых или полимерных).
- Оболочка: Наружный защитный слой выполнен из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката. Оболочка обеспечивает защиту от механических повреждений, воздействия влаги, агрессивных сред (в пределах стойкости ПВХ) и служит дополнительным электрическим барьером. Цвет оболочки, как правило, черный.
- Распределительные сети 6-20 кВ: Питание районных и городских подстанций, распределительных пунктов, ответвлений к крупным потребителям.
- Промышленные предприятия: Питание главных понизительных подстанций (ГПП), цеховых трансформаторов, мощного электропривода (насосные, вентиляторные установки).
- Объекты инфраструктуры: Кабельные вводы на территории аэропортов, железнодорожных станций, метрополитена, портов.
- Нефтегазовая отрасль: Электроснабжение установок на месторождениях, насосных и компрессорных станций, где предъявляются высокие требования к надежности.
- Кабельные линии в агрессивных средах: При условии, что агрессивность среды соответствует стойкости материалов изоляции и оболочки (ПВХ стойко к кислотам, щелочам, маслам).
- Более высокая допустимая температура жилы (+90°C против +70-80°C), что позволяет пропускать больший ток по тому же сечению.
- Отсутствие риска течи пропиточного состава и необходимости сложных концевых муфт с системой подпитки маслом.
- Меньший вес и большая гибкость, что упрощает транспортировку и монтаж.
- Возможность прокладки на вертикальных и наклонных трассах без ограничений, связанных со стеканием пропиточного состава.
- Более высокая стойкость к тепловым перегрузкам и коротким замыканиям.
- Сшитый полиэтилен обладает значительно лучшими диэлектрическими и механическими характеристиками при повышенных температурах.
- Более высокий уровень термостойкости и стойкости к растрескиванию.
- Более высокая стоимость по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией на аналогичное напряжение.
- Чувствительность к точечным механическим повреждениям (надрезам) при монтаже, которые могут стать очагом развития электрического дерева.
- Необходимость применения специальных инструментов и технологий для монтажа концевых и соединительных муфт, требующих тщательной зачистки и изоляции.
- Требования к квалификации персонала, выполняющего монтаж, выше.
- Транспортировка и хранение: Барабаны с кабелем должны быть закреплены и не подвергаться ударам. Хранение предпочтительно в закрытых помещениях или под навесом, защищающим от прямых солнечных лучей и осадков.
- Радиус изгиба: При прокладке без предварительного подогрева радиус изгиба не должен быть менее 15 наружных диаметров кабеля. При низких температурах (ниже -15°C) кабель необходимо подогревать.
- Заземление экранов: Экраны одножильных кабелей подлежат обязательному заземлению на обоих концах. Для длинных линий (обычно более 500-1000 м) применяется схема поперечного соединения экранов (cross-bonding) для снижения потерь.
- Монтаж муфт: Установка соединительных и концевых муфт является ответственной операцией. Необходимо обеспечить чистоту, соблюдать геометрию зачистки изоляции, использовать термоусаживаемые или холодноусаживаемые компоненты, предназначенные именно для кабелей с СПЭ-изоляцией.
- Испытания после монтажа: Перед вводом в эксплуатацию кабельная линия подвергается высоковольтным испытаниям выпрямленным напряжением (например, 6U0 в течение 10-15 минут для кабеля 10 кВ) или испытаниям переменным напряжением частотой 0.1 Гц (VLF).
Основные технические характеристики и параметры
Технические параметры кабеля АПвКВ 240 мм² регламентируются стандартами ГОСТ 18410-73 (для кабелей с СПЭ-изоляцией) и ТУ 16.К71-335-2004. Ключевые характеристики представлены в таблицах ниже.
Таблица 1. Электрические и геометрические параметры (для напряжения 10 кВ)
| Параметр | Значение | Примечание / Стандарт |
|---|---|---|
| Номинальное сечение жилы, мм² | 240 | ГОСТ 22483 |
| Количество и форма жил | 1, круглая или секторная | Одножильное исполнение |
| Номинальное напряжение, кВ | 6, 10, 20 | Между фазой и землей |
| Максимально допустимая температура жилы при длительной эксплуатации, °C | +90 | |
| Максимальная температура жилы при коротком замыкании (до 4 сек), °C | +250 | |
| Допустимый ток длительной нагрузки (Iдл.доп.), А | ~ 355 — 430 | Зависит от условий прокладки (в земле, воздухе) |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более | 0.125 | Для неокислированного алюминия |
| Толщина изоляции из СПЭ для 10 кВ, мм | 3.4 | ГОСТ 18410 |
| Толщина оболочки из ПВХ, мм | 3.0 — 3.5 | В зависимости от диаметра под оболочку |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15 x D кабеля | D — наружный диаметр кабеля |
Таблица 2. Условия прокладки и эксплуатации
| Параметр | Условия |
|---|---|
| Температура окружающей среды при прокладке | Не ниже -15°C (без предварительного подогрева) |
| Допустимая температура при монтаже с подогревом | До -40°C |
| Длительно допустимая температура среды при эксплуатации | От -50°C до +50°C |
| Относительная влажность воздуха (при +35°C) | До 98% |
| Прокладка в земле (траншеях) | Допускается, при условии защиты от механических повреждений (бронеплитами, кирпичом) |
| Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, каналах, эстакадах) | Рекомендована |
| Прокладка в воздухе (по фасадам, на опорах) | Допускается, при условии стойкости к УФ-излучению (оболочка ПВХ обычно содержит сажу) |
Область применения кабеля АПвКВ 240 мм²
Кабель АПвКВ 240 мм² применяется для создания стационарных кабельных линий электропередачи в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью. Основные сферы использования:
Важное замечание: Одножильный кабель АПвКВ требует специального внимания при проектировании и монтаже из-за наличия экрана. При протекании тока в жиле в экране наводятся вихревые токи, что приводит к дополнительным потерям и нагреву. Поэтому для переменного тока необходимо применять схемы перекрестного соединения и заземления экранов (транспозиция) на концах и, при большой длине линии, в промежуточных точках. Это позволяет разорвать электрическую цепь для токов, наводимых в экране, и снизить потери.
Преимущества и недостатки кабеля АПвКВ 240 мм²
Преимущества по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией (например, АСБл):
Преимущества по сравнению с кабелями с ПВХ/ПЭ изоляцией на среднее напряжение:
Недостатки:
Особенности монтажа и эксплуатации
Монтаж кабеля АПвКВ 240 мм² должен производиться в соответствии с ПУЭ (Правила устройства электроустановок), СНиП и инструкциями заводов-изготовителей. Ключевые моменты:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальная разница между кабелями АПвКВ и АПвП?
Основное различие – в материале внешней оболочки. У кабеля АПвКВ оболочка из поливинилхлоридного пластиката (В), а у АПвП – из полиэтилена (П). Полиэтиленовая оболочка обладает более высокими диэлектрическими характеристиками и стойкостью к влаге, но менее устойчива к механическим воздействиям, УФ-излучению и имеет более низкую температуру воспламенения. ПВХ оболочка более распространена для общего применения, полиэтиленовая часто используется для прокладки в воде или в условиях высокой влажности.
Почему для кабеля 240 мм² так важна секторная форма жилы?
Секторная (сегментная) форма жилы позволяет уменьшить общий диаметр и вес кабеля, а также более эффективно использовать внутреннее пространство в кабельных каналах, лотках и трубах. Это приводит к экономии материалов и упрощению монтажа, особенно при прокладке пучков одножильных кабелей.
Как правильно выбрать номинальное напряжение кабеля АПвКВ 240?
Номинальное напряжение кабеля должно быть не ниже, чем номинальное напряжение сети, в которую он включается. Для сетей 10 кВ применяется кабель на 10 кВ. Однако, с учетом возможных перенапряжений и для повышения запаса надежности, иногда проектом предусматривается применение кабеля на более высокое напряжение (например, 20 кВ) в сети 10 кВ. Это увеличивает капитальные затраты, но повышает ресурс линии.
Каковы особенности прокладки одножильного кабеля АПвКВ 240 в земле?
При прокладке в земле необходимо: обеспечить песчаную подушку толщиной не менее 100 мм; уложить кабель без натяжения; засыпать сверху слоем мягкого грунта или песка без камней толщиной не менее 200 мм; уложить сигнальную ленту или защитную плиту; выполнить заземление экранов на обоих концах линии. Важно учитывать взаимное расположение фазных кабелей (в треугольнике или в ряд) для минимизации дополнительных потерь.
Что означает «электрическое дерево» в кабелях с СПЭ-изоляцией и как с этим бороться?
Электрическое дерево – это микроскопические древовидные каналы, которые возникают в толще изоляции из сшитого полиэтилена под воздействием локальных высоких электрических напряжений (часто вызванных микроскопическими дефектами, включениями или механическими повреждениями). Со временем эти «деревья» могут развиваться и привести к пробою изоляции. Борьба с этим явлением ведется на этапе производства (чистота сырья, технология экструзии, контроль) и на этапе монтажа (аккуратное обращение, предотвращение надрезов, правильный монтаж муфт).
Какой кабель более выгоден: АПвКВ 240 или АВБбШв 4х240?
Это кабели разного назначения. АПвКВ 240 – одножильный, на среднее напряжение (6-20 кВ). АВБбШв 4х240 – четырехжильный, с бумажной изоляцией, бронированный, на напряжение до 1 кВ. Они не являются взаимозаменяемыми. Выбор определяется уровнем напряжения сети. Для сетей 0.4 кВ используется АВБбШв, для сетей 6-10 кВ – АПвКВ. Сравнение по «выгоде» возможно только в рамках проектирования конкретной сети определенного класса напряжения.
Каков расчетный срок службы кабеля АПвКВ 240 мм²?
Номинальный расчетный срок службы кабеля АПвКВ при соблюдении условий эксплуатации, монтажа и обслуживания составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс может быть как больше (до 40-50 лет), так и меньше, в зависимости от воздействия перегрузок, внешней среды, качества монтажа и наличия дефектов.