Кабель АПвПг 20 кВ 500 мм
Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвПг 20 кВ 500 мм²: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель марки АПвПг 20 кВ с номинальным сечением жилы 500 мм² представляет собой силовой кабель для стационарной прокладки на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Данный кабель предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Расшифровка маркировки АПвПг следующая: А – алюминиевая токопроводящая жила; П – изоляция из силанольносшитого полиэтилена; в – внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката; П – броня из плоских стальных оцинкованных проволок; г – защитный покров в виде extruded (выдавливаемой) оболочки из полимерной композиции, не содержащей галогенов. Кабель соответствует требованиям ГОСТ 31996-2012 и ТУ 16.К71-304-2001.
Конструкция кабеля АПвПг 20 кВ 500 мм²
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая долговечность, надежность и безопасность эксплуатации.
- Токопроводящая жила. Выполнена из алюминия (материал – А5Е, А7Е по ГОСТ 22483), сечением 500 мм². Жила, как правило, секторной или сегментной формы для компактности конструкции. Может быть однопроволочной (ож) для сечений до 630 мм² включительно, однако для 500 мм² чаще применяется многопроволочная (мн) жила класса 2 по гибкости (ГОСТ 22483), что облегчает монтаж и укладку.
- Экран по жиле. Полупроводящий экструдированный слой, накладываемый непосредственно на токопроводящую жилу. Выравнивает распределение электрического поля и предотвращает локальные перенапряжения на границе жила-изоляция.
- Изоляция. Выполнена из силанольносшитого полиэтилена (СПЭ, XLPE). Номинальная толщина изоляции для напряжения 20 кВ составляет 8.0 мм (для кабелей с сечением жилы от 500 мм²). Сшитый полиэтилен обладает высокой термостойкостью (допустимая температура длительной работы +90°C), отличными диэлектрическими и механическими свойствами, стойкостью к трекингу.
- Экран по изоляции. Также выполнен из полупроводящего сшитого полиэтилена. Вместе с экраном по жиле формирует цилиндрическое концентрическое электрическое поле в изоляции.
- Медные проволоки. Поверх экрана по изоляции наложены медные проволоки сечением не менее 25 мм² (суммарно) или в виде медной ленты. Данный слой является нулевым (заземляющим) экраном и предназначен для отвода токов утечки и обеспечения безопасности при повреждении. Для кабелей на 20 кВ экран должен быть неспиральным, то есть проволоки укладываются продольно вдоль оси кабеля.
- Разделительный слой. Как правило, выполнен из полимерной ленты или обмотки. Отделяет экран от брони.
- Броня. Выполнена из плоских стальных оцинкованных проволок (Пп), наложенных повивом. Броня обеспечивает механическую защиту кабеля от растягивающих усилий, ударов, грызунов. Оцинковка обеспечивает коррозионную стойкость.
- Защитный шланг (покров типа «г»). Внешняя оболочка, extruded (наложенная методом экструзии) из полимерной композиции, не поддерживающей горение и не содержащей галогенов (например, полиолефины). Обозначение «г» означает, что между броней и наружной оболочкой нет дополнительной подушки из битума и пропитанной кабельной пряжи (в отличие от покрова типа «Б»). Это делает кабель более легким, экологичным и упрощает разделку. Оболочка имеет светостабилизацию для защиты от УФ-излучения при прокладке на открытом воздухе.
- В земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, в том числе с наличием блуждающих токов, без дополнительной защиты в виде труб.
- В кабельных туннелях, коллекторах, эстакадах и галереях.
- На открытом воздухе при условии защиты от прямого солнечного излучения (хотя оболочка светостабилизирована, рекомендуется прокладка в лотках или с использованием защитных кожухов).
- В помещениях, в том числе с повышенной влажностью.
- В пожароопасных зонах, так как материалы изоляции и оболочек не распространяют горение при одиночной прокладке (исполнение «нг»).
- Высокая пропускная способность. Изоляция из сшитого полиэтилена допускает нагрев жилы до +90°C, что на 20°C выше, чем у кабелей с бумажно-масляной изоляцией (АСБл). Это позволяет передавать большую мощность при том же сечении.
- Отсутствие риска течи масла. В отличие от маслонаполненных кабелей, СПЭ-кабель не требует систем подпитки маслом и абсолютно безопасен для экологии.
- Простота монтажа и обслуживания. Меньший вес и радиус изгиба по сравнению с АСБл. Отсутствие необходимости в сложных концевых муфтах с системой уровней масла.
- Высокая стойкость к коротким замыканиям. Допустимая температура при КЗ +250°C.
- Надежность и долговечность. Срок службы не менее 30 лет. Конструкция с броней обеспечивает механическую защиту.
- Безопасность. Оболочка «г» не содержит галогенов, при пожаре выделяет мало дыма и коррозионно-активных газов.
- Чувствительность к точечным механическим повреждениям. При повреждении внешней оболочки и брони влага может дойти до изоляции и вызвать рост водных древ (трекинга). Требуется тщательный контроль при укладке.
- Более высокая стоимость по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией на аналогичное напряжение, но ниже, чем у медных аналогов (ПвПг).
- Требовательность к качеству монтажа муфт. Необходима абсолютная чистота и герметичность соединений.
- Раскатка. Запрещена раскатка с перекручиванием («восьмерка»). Используются кабельные ролики с радиусом не менее 15 наружных диаметров кабеля. При температуре ниже -15°C требуется предварительный прогрев.
- Прокладка в траншее. Глубина прокладки – не менее 0.7 м от планировочной отметки. На дно траншеи насыпается песчаная подушка (10 см). После укладки кабель засыпается слоем мягкого грунта или песка без камней (20 см), затем укладывается сигнальная лента и производится полная засыпка.
- Монтаж концевых и соединительных муфт. Применяются специальные муфты для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на 20 кВ. Процесс включает разделку кабеля с ступенчатой зачисткой изоляции, монтаж полупроводящих и изоляционных элементов, экранирование, герметизацию и заземление.
- Заземление. Броня, нулевые жилы (экран) и металлические элементы муфт должны быть надежно заземлены с двух сторон. Сопротивление заземляющего устройства должно соответствовать нормам.
- Испытания перед вводом в эксплуатацию. Обязательно проведение высоковольтных испытаний повышенным напряжением выпрямленного тока (например, 6U0 = 72 кВ в течение 15 мин) или переменным напряжением 2U0 = 24 кВ частотой 0.1 Гц. Измеряется сопротивление изоляции мегаомметром на 2500 В.
Основные технические и электрические параметры
Параметры кабеля АПвПг 20 кВ 500 мм² регламентируются ГОСТ 31996-2012 и проектными расчетами. Ниже приведены ключевые характеристики.
Таблица 1. Электрические и нагрузочные характеристики
| Параметр | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U, кВ | 12/20 | U0 – напряжение между жилой и землей/экраном, U – между жилами |
| Максимальное рабочее напряжение Umax, кВ | 24 | |
| Частота, Гц | 50 | |
| Допустимая длительная температура токопроводящей жилы, °C | +90 | В нормальном режиме |
| Максимальная температура жилы при коротком замыкании, °C | +250 | Длительность КЗ не более 5 сек |
| Допустимая температура при перегрузке, °C | +130 | Согласно ПУЭ 7-изд. |
| Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева, °C | -15 | |
| Минимальный радиус изгиба при монтаже | 15 x D | Где D – наружный диаметр кабеля |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более | 0.0601 | Для алюминиевой жилы 500 мм² |
| Допустимый длительный ток нагрузки, А | ~ 500 — 600 | Зависит от условий прокладки (см. таблицу 2) |
Таблица 2. Пример допустимого длительного тока нагрузки для кабеля АПвПг 20 кВ 500 мм² (ориентировочно, согласно ПУЭ, ГОСТ Р 52796)
| Способ прокладки | Количество рабочих кабелей в траншее | Допустимый длительный ток, А (при температуре земли +15°C) |
|---|---|---|
| В земле (траншее) | 1 | 590 |
| В земле (траншее) | 2 | 510 |
| В воздухе (на открытом воздухе, в туннеле) | 1 | 580 |
| В воздухе (на открытом воздухе, в туннеле) | 2 | 520 |
Примечание: Точные значения определяются расчетом с учетом удельного теплового сопротивления грунта, температуры окружающей среды, глубины прокладки и других факторов.
Область применения и способы прокладки
Кабель АПвПг 20 кВ 500 мм² применяется для создания магистральных линий электропередачи, питания мощных потребителей (районные подстанции, крупные промышленные предприятия, насосные станции), в сетях распределения электроэнергии городов. Бронированная конструкция и защитный шланг типа «г» позволяют применять его для прокладки:
Запрещена прокладка по неровным и подвижным поверхностям, в блоках, а также в условиях, где возможны значительные растягивающие нагрузки в процессе эксплуатации (необходим кабель с тросом).
Преимущества и недостатки кабеля АПвПг 20 кВ 500 мм² по сравнению с аналогами
Преимущества:
Недостатки:
Особенности монтажа и эксплуатации
Монтаж кабеля АПвПг 20 кВ должен производиться квалифицированным персоналом с соблюдением ПУЭ, ПТЭЭП и инструкций заводов-изготовителей. Ключевые этапы:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальная разница между кабелями АПвПг и АПвПу?
Основное отличие – в броне и наружном покрове. АПвПу имеет броню из круглых стальных оцинкованных проволок (индекс «у» – усиленная) и наружный покров типа «Шв» – защитный шланг из поливинилхлоридного пластиката. Кабель АПвПу предназначен для прокладки в условиях с повышенными растягивающими нагрузками (например, на крутых склонах). АПвПг с плоской броней более компактен и чаще применяется для стандартных трасс.
Можно ли использовать кабель АПвПг 20 кВ для прокладки по фасаду здания?
Да, можно, но с учетом следующих условий: кабель должен быть закреплен на несущем тросе или в лотках, защищенных от прямых солнечных лучей и механических повреждений. Необходимо использовать кабели с УФ-стабилизированной оболочкой (все АПвПг ей обладают). Также следует обеспечить невозможность образования ледяных пробок на кабеле и падения сосулек.
Как правильно выбрать между алюминиевым (АПвПг) и медным (ПвПг) кабелем на 20 кВ 500 мм²?
Выбор основывается на технико-экономическом расчете. Алюминиевый кабель значительно дешевле и легче, что упрощает монтаж. Медный кабель имеет меньшее электрическое сопротивление, следовательно, при одинаковом сечении обладает более высокой пропускной способностью (на 20-30%) и меньшими потерями электроэнергии. Для ответственных объектов с высокими нагрузками и ограничениями по габаритам кабельных сооружений часто выбирают медь. В большинстве же распределительных сетей 20 кВ экономически оправдано применение алюминия.
Что означает исполнение «нг(А)-HF» в маркировке кабеля?
Это расширенное обозначение свойств пожарной безопасности. «нг» – не распространяющий горение при групповой прокладке. «(А)» – высшая категория по нераспространению горения по ГОСТ 53315 (испытание в пучке с самым высоким тепловым воздействием). «HF» (Halogen Free) – безгалогенный состав оболочки, с низким дымовыделением и низкой коррозионной активностью газов при горении. Для кабеля АПвПг это стандартное исполнение внешней оболочки.
Как определить необходимое сечение жилы 500 мм² для конкретного объекта?
Сечение выбирается по допустимому длительному току нагрузки с учетом способа прокладки, температуры окружающей среды, количества параллельных кабелей в траншее и поправочных коэффициентов (ПУЭ Глава 1.3). Также выполняется проверка по потере напряжения (должна быть в пределах норм, обычно не более 5% от Uном) и по термической стойкости к токам короткого замыкания. Для большинства магистральных линий 20 кВ сечение 500 мм² является стандартным и достаточным для передачи мощности порядка 16-20 МВА.
Требуется ли для кабеля АПвПг 20 кВ система постоянного контроля изоляции?
Для кабельных линий 20 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена система постоянного контроля (СКК) не является обязательной по ПУЭ, в отличие от линий 35 кВ и выше. Однако ее применение рекомендуется на особо ответственных объектах. СКК позволяет в режиме онлайн отслеживать состояние изоляции, выявлять частичные разряды и прогнозировать возможные отказы, что повышает надежность электроснабжения.