Кабель АПвП 1-х жильный 35 кВ

Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвП 1-х жильный на напряжение 35 кВ: полный технический анализ

Кабель марки АПвП 1х жильный на напряжение 35 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевой токопроводящей жилой, изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), в алюминиевой экранированной оболочке, с внешним защитным покровом. Данный тип кабеля является современной, высокотехнологичной альтернативой маслонаполненным и кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией для сетей среднего и высокого напряжения. Его применение регламентируется ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ» и более строгими ТУ для напряжений 6 кВ и выше, учитывающими специфику производства СПЭ-кабелей.

Расшифровка маркировки АПвП

• А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
• П – материал изоляции: «полиэтилен», подразумевается сшитый (СПЭ).
• в – тип защитной оболочки поверх экрана: «винил» (поливинилхлоридный пластикат).
• П – материал внешней защитной оболочки (броня): «полиэтилен» в виде гофрированной ленты, наложенной поверх герметизирующей алюминиевой оболочки. Фактически обозначает комплексную защиту: алюминиевая герметичная оболочка + полиэтиленовый шланг.
• 1-х жильный – конструкция: одножильный.
• 35 кВ – номинальное напряжение сети, для которой предназначен кабель.

Конструкция кабеля АПвП 1х жильный 35 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию.

• 1. Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия марки не ниже АЕ (по ГОСТ 22483) или аналогов. Для сечений от 50 мм² и выше, как правило, секторной или сегментной формы для оптимального заполнения и снижения диаметра. Жила может быть компактной (нескрученной из проволок) или многопроволочной, соответствующей 2-му классу гибкости по ГОСТ 22483.
• 2. Экран по жиле (внутренний полупроводящий экран). Наносится экструзией непосредственно на жилу. Представляет собой слой сшитого полиэтилена, модифицированного сажей или другими проводящими добавками. Его ключевая функция – выравнивание электрического поля, устранение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – главной причины старения изоляции.
• 3. Изоляция. Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии. Толщина изоляции нормирована и для 35 кВ составляет, как правило, не менее 10.5 мм (зависит от конкретного стандарта и сечения). СПЭ получают путем вулканизации (сшивки) молекул полиэтилена, что резко повышает его термостойкость (до +90°C в длительном режиме и до +250°C при КЗ) и стойкость к механическим нагрузкам по сравнению с ПВХ или термопластичным полиэтиленом.
• 4. Экран по изоляции (внешний полупроводящий экран). Аналогичен внутреннему экрану. Наносится поверх изоляции. Вместе с внутренним экраном создает коаксиальную конструкцию, равномерно распределяющую электрическое поле внутри изоляции.
• 5. Медный экран (поясной экран). Поверх внешнего полупроводящего экрана накладывается экран из медных проволок или медной ленты (чаще проволоки). Его функции:
  • Защита от электромагнитных помех (экранирование).
  • Создание симметричного поля вокруг каждой фазы в трехфазной системе.
  • Обеспечение пути для тока короткого замыкания (требования по сечению).
  • В системах с заземленной нейтралью – путь для тока утечки.
• 6. Разделительный слой. Битумированная бумага или полимерная лента, накладываемая под алюминиевую оболочку для предотвращения электрохимической коррозии.
• 7. Алюминиевая герметичная оболочка. Выполняется в виде продольно- или спирально-коррозированной ленты, сварной тонкостенной трубки. Функции:
  • Полная герметизация сердечника от проникновения влаги и агрессивных сред.
  • Механическая защита.
  • Дополнительный экран.
  • Нулевая жила в системах с изолированной нейтралью (для одножильных кабелей).
• 8. Защитный полиэтиленовый шланг (оболочка). Наносится поверх алюминиевой оболочки методом экструзии. Защищает алюминий от механических повреждений и химически агрессивной среды (кислотные/щелочные почвы). Обычно черного цвета, содержит стабилизаторы к УФ-излучению для прокладки на открытом воздухе.

Основные технические характеристики

Электрические параметры

Параметры приведены в соответствии с типовыми техническими условиями.

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 20/35 кВ (40,5 кВ). Где U₀ – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное напряжение, U_m – максимальное длительно допустимое.
• Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 65 кВ (2,5U₀) в течение 10 минут для готового кабеля.
• Испытательное постоянное напряжение: 52 кВ (4U₀) в течение 15 минут для приемо-сдаточных испытаний после монтажа.
• Допустимая длительная температура жилы: +90°C.
• Максимальная температура жилы при КЗ (длительность до 4 сек): +250°C.
• Температура монтажа без предварительного подогрева: не ниже -20°C.
• Минимальный радиус изгиба при монтаже: 15-20 наружных диаметров кабеля.

Таблица 1. Примерные данные по длительно допустимому току для кабеля АПвП 1х жильный 35 кВ при прокладке в земле (траншее)

Условия: температура земли +25°C, удельное тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт, глубина прокладки 0.7 м, температура жилы +90°C. Данные ориентировочные, точный расчет ведется по ПУЭ 7 изд., гл.1.3.

Номинальное сечение жилы, мм²	Наружный диаметр кабеля, мм (примерно)	Допустимый длительный ток, А	Сопротивление жилы при +90°C, Ом/км, не более
50	45-50	190-210	0.724
70	48-53	235-255	0.517
95	52-57	285-310	0.381
120	55-60	330-355	0.302
150	58-63	375-405	0.241
185	62-67	430-460	0.196
240	67-72	505-540	0.151
300	72-78	575-615	0.121

Области применения

Кабель АПвП 1х жильный 35 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 35 кВ частоты 50 Гц. Основные сферы применения:

• Распределительные сети 35 кВ: питание мощных районных подстанций, вводы в крупные промышленные предприятия.
• Кабельные вставки в ВЛ 35 кВ: для прокладки на сложных участках (пересечения дорог, водных преград, в черте города).
• Питание крупных электродвигателей и других энергоемких установок на напряжение 6-10 кВ от ГПП 35/6(10) кВ.
• Соединение ячеек КРУЭ (комплектных распределительных устройств элегазовых) 35 кВ.
• Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах), в земле (траншеях), на открытом воздухе. Алюминиевая оболочка и полиэтиленовый шланг обеспечивают стойкость к коррозии и УФ-излучению.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества кабеля АПвП 35 кВ:

• Высокая надежность и долгий срок службы (более 30 лет) благодаря стабильности свойств СПЭ и полной герметизации.
• Высокая пропускная способность из-за большей допустимой температуры нагрева жилы (+90°C против +70°C для бумажной изоляции).
• Отличные диэлектрические и механические свойства изоляции.
• Простота монтажа и эксплуатации: не требует сложных систем подпитки маслом, допускает прокладку на трассах с большими перепадами по высоте.
• Меньший вес и наружный диаметр по сравнению с маслонаполненными кабелями того же напряжения и сечения.
• Пожарная безопасность: отсутствие масла, низкое дымо- и газовыделение при горении (при условии применения негорючего наружного покрова).

Недостатки и особенности:

• Высокая чувствительность к качеству монтажа муфт и концевых заделок. Требует абсолютной чистоты при разделке, использования специального инструмента и материалов.
• Чувствительность к механическим повреждениям изоляции (порезы, царапины) при монтаже, которые могут стать очагами частичных разрядов.
• Относительно высокая стоимость по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией, но сопоставимая или ниже, чем у маслонаполненных.
• Для одножильных кабелей в трехфазных сетях необходимо учитывать потери в оболочках (вихревые токи) и правильно выполнять их перекрестное соединение и заземление.

Особенности монтажа и эксплуатации одножильных кабелей 35 кВ

При прокладке трех одножильных кабелей в одной линии (для трехфазной системы) возникают специфические явления:

• Наведение ЭДС на алюминиевые/медные оболочки. При протекании тока по жиле в окружающей металлической оболочке наводится ЭДС, которая может привести к циркулирующим токам и значительным потерям, перегреву.
• Решение – применение схем поперечного соединения оболочек и заземления (схемы bonding). Наиболее распространена схема «двойная перекрестная связь» (cross-bonding), при которой оболочки кабелей секционируются на три примерно равные секции и соединяются попеременно так, чтобы суммарная наведенная ЭДС в каждой магистрали заземления была близка к нулю. Это требует установки специальных соединительных и стопорных муфт.
• Прокладка в треугольник или плоскость. Расположение кабелей влияет на индуктивность и пропускную способность линии. Прокладка в треугольнике (симметричная) является предпочтительной.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем кабель АПвП принципиально отличается от кабеля АПвПу?

Буква «у» в маркировке АПвПу означает «усиленная» защитная оболочка. В кабеле АПвП поверх алюминиевой оболочки наложен полиэтиленовый шланг. В кабеле АПвПу поверх алюминиевой оболочки может быть наложена броня из стальных оцинкованных лент, а затем уже защитный шланг. АПвПу применяется при повышенных рисках механических повреждений (например, при прокладке в зонах сдвигов грунта).

Можно ли прокладывать кабель АПвП 35 кВ в воздухе (по эстакадам, фасадам)?

Да, можно. Полиэтиленовая оболочка (шланг) кабеля АПвП, как правило, содержит стабилизаторы к ультрафиолетовому излучению, что позволяет осуществлять открытую прокладку. Однако необходимо учитывать механические нагрузки (ветер, гололед) и обеспечивать соответствующие крепления с допустимым радиусом изгиба. Также важно убедиться в сертификате, что кабель предназначен для прокладки на открытом воздухе.

Как правильно выбрать сечение кабеля АПвП 35 кВ?

Выбор сечения производится по двум основным критериям:
1. По длительно допустимому току нагрузки (нагреву). Расчетный максимальный ток линии должен быть меньше допустимого тока из таблиц ПУЭ для конкретных условий прокладки (в земле, воздухе, количестве рабочих кабелей в траншее, температуре грунта/воздуха).
2. По потере напряжения. Особенно актуально для длинных линий.
3. По току короткого замыкания. Проверяется термическая стойкость кабеля: сечение должно быть таким, чтобы выделяемое при КЗ тепло не превысило допустимого (автоматически выполняется для стандартных сечений при нормативных времени и токе КЗ).
4. По экономической плотности тока. Для линий с большим числом часов использования максимума нагрузки.

Какие муфты используются для монтажа кабеля АПвП 35 кВ?

Для соединения и оконцевания применяются специальные муфты для кабелей с изоляцией из СПЭ:

• Соединительные муфты (стержневые или наборные). Предназначены для соединения двух отрезков кабеля. Воспроизводят все слои кабеля: имеют внутренние и внешние полупроводящие экраны, изоляцию из СПЭ, медный экран, герметичный корпус.
• Концевые муфты (заделки) наружной или внутренней установки. Обеспечивают плавный вывод электрического поля с изоляции кабеля на клемму оборудования. Бывают однофазными (для КРУ) или трехфазными в общем корпусе.
• Стопорные и переходные муфты. Используются в схемах перекрестного соединения оболочек.

Важно: Монтаж должен выполняться квалифицированными бригадами с использованием инструмента для снятия фаски (карандаширования) изоляции и термоусадки в вакууме или под давлением.

Требуется ли для кабеля АПвП 35 кВ система постоянного контроля изоляции?

Для кабельных линий 35 кВ, особенно большой протяженности, рекомендуется применение систем непрерывного мониторига состояния изоляции. Однако, в отличие от кабелей с бумажной изоляцией, для СПЭ-кабелей система контроля не является обязательной по ПУЭ для обеспечения работы, но она крайне полезна для раннего обнаружения дефектов и перехода к обслуживанию по фактическому состоянию. Используются системы контроля частичных разрядов, диэлектрических потерь (tg δ) или распределенного измерения температуры (DTS).

Какой срок службы у кабеля АПвП 35 кВ?

Номинальный срок службы, заявляемый производителями и нормируемый стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать 40-50 лет при условии соблюдения условий монтажа, эксплуатации (непревышение токовых нагрузок и температуры) и отсутствия внешних механических повреждений. Ключевым фактором является отсутствие частичных разрядов в изоляции.