Кабель АПвП 20 кВ 400 мм
Кабель АПвП 20 кВ 400 мм²: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель АПвП 20 кВ с сечением жилы 400 мм² представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Данный тип кабеля является одним из ключевых элементов современных распределительных сетей среднего класса напряжения, обеспечивая высокую надежность, долговечность и эффективность.
Расшифровка маркировки АПвП 20 кВ 400 мм²
- А – токопроводящая жила из алюминия.
- П – изоляция жилы из сшитого полиэтилена (Cross-linked Polyethylene, XLPE).
- в – внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ).
- П – внешняя защитная оболочка из полиэтилена (PE).
- 20 кВ – номинальное напряжение 20000 В.
- 400 мм² – номинальное сечение основной токопроводящей жилы.
- Защита от электромагнитных помех.
- Обеспечение симметрии электрического поля.
- Создание пути для тока короткого замыкания.
- Защита персонала от поражения током при повреждении изоляции.
- Магистральные линии в городских кабельных сетях.
- Питающие линии от подстанций 35/10(6) кВ к районным трансформаторным подстанциям (ТП) и центрам питания.
- Вводы на промышленные предприятия, крупные коммерческие объекты, жилые микрорайоны.
- Прокладка в кабельных туннелях, коллекторах, по эстакадам и в производственных помещениях.
- Прокладка в земле (траншеях) при отсутствии агрессивных грунтов и блуждающих токов высокой величины.
- Резервирующие и перемыкающие линии в кольцевых сетях.
- Преимущества АПвП: Отсутствие риска утечки масла, более высокая допустимая температура жилы (+90°C против +70-80°C), меньший вес и наружный диаметр, удобство монтажа (не требуется специальная арматура для остановки масла), возможность прокладки на вертикальных участках без ограничений, более высокая стойкость к термическим перегрузкам, меньшие диэлектрические потери.
- Недостатки АПвП: Более высокая чувствительность к качеству монтажа муфт и концевых заделок, необходимость использования специального инструмента для разделки. Бумажно-масляные кабели имеют многолетнюю историю применения и в некоторых случаях могут быть более ремонтопригодны.
- Кабель АПвПу имеет повышенную стойкость к механическим воздействиям (удары, истирание) и к грызунам, что актуально для сложных условий прокладки. АПвП в стандартном исполнении такой стойкостью не обладает в полной мере.
- Транспортировка и хранение: Барабаны должны перевозиться и храниться в вертикальном положении. Запрещены сбрасывания и удары.
- Прокладка: Перед прокладкой необходимо проверить целостность оболочки. Температура окружающего воздуха не должна быть ниже -15°C. При прокладке в земле дно траншеи должно быть очищено от острых камней и мусора, выполнена подсыпка и защита сигнальной лентой или плитами (при необходимости).
- Монтаж муфт и концевых заделок: Это критически важная операция. Должна выполняться квалифицированным персоналом с использованием комплектных муфт (соединительных, стопорных, концевых), предназначенных specifically для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 20 кВ. Несоблюдение технологии (плохая зачистка, неправильное наложение полупроводящих слоев или экрана) неизбежно приводит к пробою в эксплуатации.
- Испытания после монтажа: После прокладки и монтажа муфт кабельная линия должна подвергаться высоковольтным испытаниям выпрямленным напряжением в соответствии с ПУЭ (например, напряжением 60 кВ постоянного тока в течение 10 минут).
- Устройство подсыпки из мелкого грунта или песка толщиной 100 мм снизу и сверху кабеля.
- Укладка сигнальной ленты с надписью «Осторожно кабель!» на расстоянии 250 мм от наружной оболочки кабеля по направлению к поверхности земли.
- В местах с повышенной внешней нагрузкой (под дорогами, въездами) – прокладка в асбоцементных, пластиковых или стальных трубах (гильзах).
Конструкция кабеля
Конструкция кабеля АПвП 20 кВ 400 мм² является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия марки АЕ (алюминий электротехнический) по ГОСТ 22483. Для сечения 400 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы (реже – круглой многопроволочной), что позволяет оптимизировать диаметр кабеля и улучшить условия теплоотдачи. Жила может быть однопроволочной (ож) для жестких условий прокладки или многопроволочной (мн) для повышенной гибкости.
2. Экран на жиле (полупроводящей экран)
Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его назначение – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов, которые разрушают основную изоляцию.
3. Основная изоляция
Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал, подвергнутый процессу поперечной сшивки молекул, обладает выдающимися характеристиками: высокая электрическая прочность (не менее 15-20 кВ/мм), термостойкость (длительно допустимая температура жилы +90°C), стойкость к тепловому старению и механическая прочность. Толщина изоляции нормирована стандартами (например, ТУ 16-705.500-2006) и для напряжения 20 кВ составляет, как правило, 5,5-6,0 мм.
4. Экран на изоляции (полупроводящей слой)
Располагается поверх основной изоляции. Аналогично экрану на жиле, выполняется из полупроводящего материала и служит для создания равномерного цилиндрического электрического поля и отвода емкостных токов.
5. Медная экранирующая оплетка
Поверх полупроводящего экрана на изоляции накладывается экран в виде медных проволок или ленты. Его ключевые функции:
Для кабеля 400 мм² сечение медных проволок экрана строго нормируется и обычно составляет не менее 25 мм².
6. Внутренняя оболочка
Изготавливается из ПВХ пластиката. Выполняет роль демпфирующего и разделительного слоя между экраном и внешней оболочкой, а также дополнительно герметизирует конструкцию.
7. Внешняя защитная оболочка
Выполняется из полиэтилена (PE) черного цвета. Полиэтиленовая оболочка обеспечивает высокую стойкость к атмосферным воздействиям (УФ-излучению, осадкам), агрессивным химическим средам, механическим повреждениям и истиранию, что позволяет прокладывать кабель АПвП непосредственно в земле (в траншеях) без дополнительных защитных труб, за исключением мест с повышенной внешней нагрузкой.
Основные технические характеристики и параметры
Электрические характеристики
В таблице приведены ключевые электрические параметры для кабеля АПвП 20 кВ 400 мм².
| Параметр | Значение | Примечание / Стандарт |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U, кВ | 12/20 | U0 – напряжение между жилой и землей/экраном |
| Максимальное рабочее напряжение Um, кВ | 24 | |
| Частота, Гц | 50 | |
| Испытательное переменное напряжение, кВ/время | 45 / 10 мин | Для готового кабеля после изготовления |
| Допустимая длительная температура жилы, °C | +90 | В нормальном режиме работы |
| Максимальная температура при КЗ, °C | +250 | Длительность не более 5 сек |
| Максимальная температура при перегрузке, °C | +130 | |
| Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева, °C | -15 | |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15 x Dнар | Dнар – наружный диаметр кабеля |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более | 0.0778 | Для алюминиевой жилы |
| Емкость, мкФ/км | ~0.30 – 0.35 | Приблизительное значение, зависит от конкретной конструкции |
| Индуктивное сопротивление, Ом/км | ~0.15 – 0.18 | Приблизительное значение |
Токовые нагрузки (допустимые длительные токи)
Допустимые токовые нагрузки зависят от способа прокладки. Ниже приведены ориентировочные значения для кабеля АПвП 20 кВ 1х400 мм².
| Способ прокладки | Допустимый длительный ток, А | Условия |
|---|---|---|
| В земле (траншее) | 480 – 520 | Глубина 0.7 м, температура грунта +15°C, удельное тепловое сопротивление 1.0 К·м/Вт |
| В воздухе (на открытом воздухе, в туннеле, кабельном канале) | 510 – 550 | Температура воздуха +25°C, свободная прокладка без солнца |
| В трубе (в земле) | 430 – 470 | Ухудшение теплоотвода из-за ограниченного пространства |
Важно: Точные значения токовых нагрузок должны определяться расчетом в соответствии с ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок), глава 1.3, с учетом всех поправочных коэффициентов на температуру окружающей среды, количество работающих кабелей вплотную, удельное сопротивление грунта и т.д.
Область применения
Кабель АПвП 20 кВ 400 мм² применяется для создания и модернизации распределительных сетей 6-10-20 кВ. Основные сферы использования:
Кабель не предназначен для прокладки в воде (водоемах), в блоках, заполненных кабельной массой, а также в условиях значительных растягивающих нагрузок (например, по воздуху на больших пролетах – для этого существуют кабели с несущим тросом).
Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами
Сравнение с кабелем с бумажно-масляной изоляцией (АСБл, СБ):
Сравнение с кабелем АПвПу (с усиленной защитной оболочкой из полиуретана):
Особенности монтажа и эксплуатации
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается кабель АПвП от АПвВ?
Основное отличие – в материале внешней оболочки. У АПвВ – оболочка из поливинилхлорида (ПВХ), у АПвП – из полиэтилена (PE). Полиэтиленовая оболочка более стойка к влаге, агрессивным средам и солнечному ультрафиолету, что делает АПвП предпочтительным для прокладки непосредственно в земле и на открытом воздухе. ПВХ оболочка АПвВ более гибкая и удобная для прокладки в помещениях, туннелях, но может терять свойства под длительным воздействием УФ-излучения.
Можно ли прокладывать кабель АПвП 20 кВ 400 мм² в одной траншее с кабелями более низкого напряжения?
Да, такая прокладка допускается ПУЭ, но при соблюдении условий: кабели разных напряжений должны быть разделены либо земляной перемычкой шириной не менее 0.5 м, либо прочной несгораемой перегородкой (например, бетонной плитой). Также необходимо учитывать взаимный нагрев при расчете токовых нагрузок.
Какое требуется сечение медного экрана для данного кабеля и почему оно важно?
Для кабеля на 20 кВ сечением 400 мм² минимальное сечение медного экрана, как правило, составляет 25 мм² по меди (определяется ТУ). Это сечение обеспечивает безопасное протекание тока короткого замыкания в течение времени срабатывания защиты без перегрева и повреждения экрана. Использование кабеля с экраном меньшего сечения недопустимо по условиям термической стойкости при КЗ.
Как определить необходимое сечение кабеля 20 кВ для конкретного объекта?
Сечение выбирается по двум основным критериям: 1) По допустимому длительному току нагрузки – расчетный ток линии должен быть меньше допустимого тока для выбранного способа прокладки с учетом всех поправочных коэффициентов. 2) По экономической плотности тока – согласно ПУЭ, для определения оптимального сечения с учетом капиталовложений и стоимости потерь электроэнергии. Для ответственных линий также выполняется проверка на термическую стойкость при токах КЗ и на потерю напряжения.
Что означает маркировка «ож» и «мн» в обозначении жилы и какое исполнение выбрать?
«ож» – однопроволочная (одножильная) жила. Обладает большей жесткостью, рекомендуется для стационарной прокладки в земле или в неподвижных участках трасс, где не требуется частых изгибов.
«мн» – многопроволочная жила. Более гибкая, удобна для прокладки в условиях сложной геометрии трассы (многочисленные повороты, подъемы), в кабельных сооружениях с большим количеством изгибов. Для сечения 400 мм² чаще применяется многопроволочное исполнение.
Каков срок службы кабеля АПвП 20 кВ?
Номинальный срок службы кабеля АПвП при соблюдении условий эксплуатации, монтажа и транспортировки, указанных в технических условиях, составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс может быть значительно больше.
Требуется ли дополнительная защита при прокладке в земле?
Полиэтиленовая оболочка кабеля АПвП сама по себе является надежной защитой. Однако, согласно ПУЭ и для дополнительной безопасности, при прокладке в земле на глубине 0.7-1.0 м рекомендуется: