Кабель силовой АПвПг 1-х жильный на напряжение 10 кВ: конструкция, применение и технические характеристики

Кабель АПвПг 1х…/10 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевой жилой, изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) и защитными оболочками, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 10 кВ частотой 50 Гц. Данный тип кабеля является современной и высокоэффективной альтернативой кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией (типа АСБ) и широко применяется в электросетевом хозяйстве.

Расшифровка маркировки АПвПг

• А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
• П – материал изоляции: «полиэтилен», в данном контексте подразумевается сшитый полиэтилен (СПЭ).
• в – материал внутренней защитной оболочки: вулканизированный полиэтилен.
• П – материал внешней защитной оболочки: полиэтилен.
• г – обозначение «голый», указывающее на отсутствие металлического броневого покрова (брони).
• 1х… – количество и номинальное сечение токопроводящей жилы (например, 1х120, 1х240).
• 10 кВ – номинальное напряжение сети, для которой предназначен кабель.

Таким образом, кабель АПвПг – это одножильный кабель с алюминиевой жилой, изоляцией из сшитого полиэтилена, с двумя оболочками из полиэтилена (внутренней и внешней) без бронепокрова.

Конструкция кабеля АПвПг 10 кВ

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

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или АА по ГОСТ 22483). Для сечений до 1000 мм² включительно жила, как правило, однопроволочная (монолитная). Для больших сечений может быть многопроволочной. Жила имеет круглую форму. Класс гибкости – 1 или 2. Алюминий выбран как материал, обеспечивающий оптимальное соотношение проводимости, массы и стоимости.

2. Экран на жиле (полупроводящий экран)

Поверх жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его основная функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и основной изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – главной причины старения и пробоя изоляции.

3. Основная изоляция

Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Это ключевой элемент кабеля, определяющий его высокие электрические и эксплуатационные характеристики. Процесс сшивания (образования поперечных молекулярных связей) придает материалу повышенную термостойкость (до 90°C в длительном режиме и 250°C в режиме перегрузки), механическую прочность и стойкость к растрескиванию. Толщина изоляции нормирована стандартами (например, ГОСТ 31565 или ТУ 16.К71-335-2004) и для 10 кВ составляет, как правило, 4.5 мм.

4. Экран на изоляции (полупроводящий экран)

Поверх основной изоляции накладывается второй слой экструдированного полупроводящего полиэтилена. Он выполняет ту же функцию выравнивания поля, но с внешней стороны изоляции. Вместе экран на жиле и экран на изоляции создают идеально гладкое, равномерное электрическое поле вокруг жилы, концентрируя его внутри слоя изоляции.

5. Медная экранирующая оплетка

Поверх внешнего полупроводящего экрана накладывается экран в виде оплетки из медных проволок или медной ленты. Его функции:

• Защитная: Замыкает на себя токи утечки и емкостные токи, обеспечивая безопасность персонала.
• Нулевой рабочий провод: В трехфазных системах при соединении экранов на концах они могут использоваться в качестве нулевого рабочего проводника.
• Защита от электромагнитных помех.
• Обеспечение симметрии электрического поля вокруг жилы.

Сечение экранирующей оплетки нормируется в зависимости от сечения основной жилы.

6. Внутренняя защитная оболочка (обозначение «в»)

Изготавливается из вулканизированного (сшитого) полиэтилена. Ее задача – защита экрана от механических повреждений, влаги и агрессивных сред, а также обеспечение дополнительной электрической изоляции. Она служит демпфером между экраном и внешней оболочкой.

7. Внешняя защитная оболочка (обозначение «П»)

Выполняется из полиэтилена (PE) или, в некоторых модификациях, из поливинилхлоридного пластиката (тогда марка меняется на АПвВг). Полиэтиленовая оболочка обладает высокой стойкостью к влаге, агрессивным химическим веществам (кислотам, щелочам, солям), грибкам и плесени. Цвет оболочки, как правило, черный.

Область применения и условия эксплуатации

Кабель АПвПг 10 кВ предназначен для прокладки в земле (в траншеях), кабельных каналах, туннелях, шахтах, коллекторах, а также на открытом воздухе при условии защиты от прямого солнечного излучения (под навесами). Отсутствие брони ограничивает его применение в условиях, где высока вероятность прямых механических воздействий (например, в скальных грунтах без защитных труб или лотков).

Основные объекты применения:

• Распределительные сети 6/10 кВ городской и промышленной инфраструктуры.
• Вводы на подстанции и распределительные пункты.
• Питание мощных электроприемников (двигателей, насосных станций).
• Прокладка по мостам и эстакадам.
• Участки с повышенной коррозионной активностью грунтов.

Технические и электрические характеристики

Таблица 1. Основные параметры кабеля АПвПг 10 кВ

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение U0/U, кВ	8,7/10
Максимальное рабочее напряжение Um, кВ	12
Частота, Гц	50
Длительно допустимая температура жилы	+90°C
Допустимая температура при перегрузке	+130°C (не более 8 ч в сутки, 1000 ч за срок службы)
Допустимая температура при коротком замыкании	+250°C (не более 5 с)
Минимальная температура прокладки (без предварительного подогрева)	-20°C
Минимальный радиус изгиба при прокладке	15 наружных диаметров кабеля
Срок службы	Не менее 30 лет
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты, 50 Гц, 10 мин.	17,4 кВ

Таблица 2. Примеры конструктивных параметров для различных сечений

Сечение жилы, мм²	Диаметр кабеля, мм (приблиз.)	Масса 1 км кабеля, кг (приблиз.)	Допустимый длительный ток нагрузки при прокладке в земле (+25°C), А
50	35	1100	205
95	42	1700	310
150	48	2350	385
240	56	3400	480
400	68	5200	630

Примечание: Точные значения диаметров, масс и токовых нагрузок зависят от конкретного производителя и должны уточняться по технической документации.

Преимущества и недостатки кабеля АПвПг 10 кВ

Преимущества:

• Высокие диэлектрические свойства: СПЭ-изоляция имеет низкие диэлектрические потери и высокую электрическую прочность.
• Влагостойкость: Отсутствие гигроскопичных материалов (бумаги) в конструкции делает кабель нечувствительным к влаге, упрощает монтаж и допускает прокладку в условиях повышенной влажности.
• Высокая допустимая температура: Длительный режим +90°C позволяет пропускать большие токи по сравнению с бумажной изоляцией (обычно +70°C).
• Механическая прочность и гибкость: Упрощает монтаж, особенно на сложных трассах.
• Стойкость к агрессивным средам: Полиэтиленовые оболочки устойчивы к химической и биологической коррозии.
• Меньший вес и внешний диаметр: При равном сечении и напряжении кабель со СПЭ-изоляцией легче и компактнее кабеля с бумажной изоляцией.
• Простота монтажа и соединения: Не требует сложных технологий осушки и герметизации концов, как бумажные кабели.

Недостатки:

• Отсутствие брони: Требует осторожности при прокладке в грунтах с камнями или при риске механических повреждений, необходимо использовать защитные конструкции (трубы, лотки).
• Чувствительность к точечным механическим воздействиям: Проколы и вмятины могут стать концентраторами напряжений.
• Более высокая стоимость по сравнению с бронированными аналогами (АПвБбШв): Однако это компенсируется снижением затрат на монтаж и обслуживание.
• Требовательность к качеству монтажа муфт: Необходима идеальная зачистка и изоляция, использование специального инструмента и материалов.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж одножильных кабелей АПвПг имеет специфику, связанную с явлением наведения напряжения на экранах (оболочках). При протекании переменного тока по жиле в медном экране индуцируется ЭДС. Если экран заземлен только в одной точке, вдоль его длины может возникнуть опасное напряжение. Поэтому для кабелей на 10 кВ применяют одно из двух схем заземления экранов:

1. Заземление с двух сторон. Экран заземляется на обоих концах линии. При этом в экране циркулируют токи, близкие по величине к току жилы, что приводит к дополнительным потерям и нагреву. Для их снижения применяют перекрестное соединение экранов на специальных соединительных муфтах при большой длине линии.
2. Заземление в одной точке с применением разземляющих муфт. Экран заземляется в одной точке (обычно на источнике питания), а на другом конце изолируется. На промежуточных соединениях устанавливаются разземляющие (изолирующие) муфты, которые разрывают электрическую цепь экрана, предотвращая циркуляцию токов. При этом необходимо контролировать напряжение на свободном конце экрана.

Для соединения и ответвления используются специальные концевые и соединительные муфты для кабелей с СПЭ-изоляцией (типа КНТп, СТп и др.). Их монтаж требует тщательной обработки концов кабеля (послойной зачистки, шлифовки изоляции) и использования термоусаживаемых или холодноусаживаемых компонентов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между АПвПг и АПвВг?

Разница в материале внешней защитной оболочки. У АПвПг оболочка из полиэтилена (PE), а у АПвВг – из поливинилхлоридного пластиката (PVC). Полиэтилен более стоек к влаге и химикатам, но хуже сопротивляется распространению пламени. PVC обладает лучшими противопожарными характеристиками (менее горюч), но может выделять хлористый водород при горении. Выбор зависит от условий прокладки: для кабельных колодцев с возможным подтоплением предпочтительнее АПвПг, для помещений – часто АПвВг.

Почему кабель одножильный и как его использовать в трехфазных сетях?

Для напряжений 6 кВ и выше чаще применяются одножильные кабели, а не трехжильные в общей оболочке. Это связано с технологическими сложностями производства трехжильных кабелей высокого напряжения со СПЭ-изоляцией и большими габаритами готового изделия. Для трехфазных сетей прокладывают три одножильных кабеля, по одному на каждую фазу. Их можно размещать в треугольнике или в ряд, что влияет на токовую нагрузку и индуктивность линии.

Можно ли прокладывать АПвПг в земле без защиты?

Да, можно, но с оговорками. Прокладка непосредственно в траншее допускается в неагрессивных и малокаменных грунтах, при отсутствии риска механических повреждений от строительных работ. Дно траншеи должно быть выровнено, очищено от камней и засыпано песчаной подушкой. Поверх кабеля укладывается сигнальная лента или защитная плита. В каменистых грунтах, в зонах с высокой нагрузкой на поверхность или риском раскопок рекомендуется прокладка в асбоцементных, пластиковых или стальных трубах.

Какой кабель выбрать: АПвПг или АПвБбШв?

АПвБбШв имеет броню из двух стальных оцинкованных лент (Б) и защитный шланг из ПВХ (Шв). Его ключевое преимущество – высокая механическая защита. Он применяется там, где есть риск повреждений: в траншеях с камнями, при пересечении дорог, в зонах сдвигов грунта. АПвПг легче, гибче, дешевле и более коррозионно-стоек. Его выбирают для относительно благоприятных условий, в агрессивных грунтах, при сложной конфигурации трассы. Выбор – всегда компромисс между защитой, стоимостью и условиями среды.

Как определяется необходимое сечение жилы?

Сечение выбирается по двум основным критериям:

1. По длительно допустимому току нагрузки (по нагреву). Расчетный ток линии должен быть меньше или равен допустимому току для данного сечения, способа прокладки и температуры окружающей среды (см. ПУЭ, гл. 1.3).
2. По потере напряжения. Для удаленных потребителей необходимо проверить, что падение напряжения в кабеле не превышает нормированных значений (обычно ±5% от номинального).

Также учитывается термическая стойкость к токам короткого замыкания и экономическая плотность тока для сетей выше 1000 В.

Требуется ли дополнительная защита от грызунов?

Полиэтиленовая оболочка не является надежной защитой от зубов грызунов. В регионах, где есть риск повреждения кабеля грызунами (полевки, крысы), рекомендуется:

• Прокладка в трубах (пластиковых, асбоцементных).
• Использование бронированного кабеля (АПвБбШв).
• Применение специальных ленточных бронепокровов или посыпка траншеи кирпичным щебнем.

Как маркируются концы одножильных кабелей для фаз?

Для идентификации фаз при монтаже трех одножильных кабелей в трехфазной линии применяют цветную маркировку на концевых заделках (муфтах) или используют кабели с цветными полосами на внешней оболочке. Стандартная цветовая схема: Фаза A – желтый, Фаза B – зеленый, Фаза C – красный. Нулевая шина (если используется экран как нулевой проводник) – синий. Заземление – желто-зеленый.

Заключение

Кабель АПвПг 1-жильный на 10 кВ является современным, надежным и технологичным решением для строительства и модернизации распределительных сетей среднего напряжения. Его ключевые преимущества – влагостойкость, высокая пропускная способность, коррозионная стойкость и относительная простота монтажа – делают его предпочтительным выбором для большинства стандартных условий прокладки. Критически важным для корректной и долговечной работы является правильный выбор сечения, схемы заземления экранов и качественный монтаж соединительной и концевой арматуры с соблюдением всех технологических требований. Понимание конструкции, характеристик и особенностей применения данного типа кабеля позволяет проектировщикам и монтажникам оптимально использовать его потенциал, обеспечивая надежное электроснабжение потребителей.