Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвПу 10 кВ 150 мм²: полный технический анализ

Кабель марки АПвПу 10 кВ с номинальным сечением токопроводящей жилы 150 мм² представляет собой силовой кабель для стационарной прокладки в электрических сетях на напряжение 10 кВ частотой 50 Гц. Данный кабель предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, длительный срок службы и возможность эксплуатации в широком диапазоне условий, включая прокладку в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, в кабельных каналах, туннелях и коллекторах, а также на открытом воздухе при условии защиты от прямого солнечного излучения.

Расшифровка маркировки АПвПу 10 кВ 150 мм²

• А – Алюминиевая токопроводящая жила. В сравнении с медью, алюминий имеет меньшую массу и стоимость, но и меньшую проводимость, что компенсируется увеличением сечения.
• П – Изоляция жилы выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Это ключевой элемент, обеспечивающий высокие электрические и термические характеристики.
• в – Внутренняя оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката. Выполняет роль герметизирующего и защитного слоя.
• Пу – Наружная защитная оболочка из полиэтилена повышенной прочности. Индекс «у» часто указывает на усиленную конструкцию, предназначенную для прокладки в земле.
• 10 кВ – Номинальное напряжение сети, для работы в которой предназначен кабель (10 киловольт).
• 150 мм² – Номинальное сечение основной токопроводящей жилы.

Конструкция кабеля АПвПу 10 кВ 150 мм²

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию. Для трехжильного кабеля на 10 кВ (наиболее распространенная конфигурация) конструкция выглядит следующим образом:

1. Токопроводящая жила

• Материал: алюминий марки не ниже АЕ (алюминий электротехнический) по ГОСТ 22483.
• Класс гибкости: 1 или 2 (однопроволочная или многопроволочная). Для сечения 150 мм² жила, как правило, многопроволочная (класс 2), что обеспечивает достаточную гибкость для транспортировки и укладки.
• Форма: секторная или круглая. Секторная форма жил применяется для компактности общего диаметра кабеля.
• Сечение: 150 мм² (номинальное), с допустимыми отклонениями согласно стандартам.

2. Экран на жиле (полупроводящий экран)

• Представляет собой слой из полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты, наложенный экструзионным способом непосредственно на жилу.
• Назначение: Выравнивание распределения электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – основной причины старения изоляции.

3. Изоляция жилы

• Материал: Сшитый полиэтилен (XLPE). Получен методом химической или радиационной сшивки, что придает обычному полиэтилену сетчатую молекулярную структуру.
• Толщина: Нормируется стандартами (например, ГОСТ 31565-2012, ТУ 16.К71-335-2004). Для кабеля 10 кВ на жилу 150 мм² толщина изоляции составляет, как правило, 4,5 мм.
• Свойства: Высокая электрическая прочность, стойкость к термоокислительному старению, длительная допустимая температура жилы +90°C, максимальная при коротком замыкании +250°C.

4. Экран на изоляции (полупроводящий)

• Аналогичен экрану на жиле. Наносится экструзией поверх изоляции каждой жилы.
• Назначение: Вместе с экраном на жиле создает идеально гладкое цилиндрическое электрическое поле в изоляции, исключая искажения у ее краев.

5. Поясная изоляция

• Выполняется из полупроводящих или медных лент, наложенных поверх скрученных изолированных жил.
• Назначение: Формирование общего экрана для всех трех фаз.

6. Медные экранирующие жилы (дренажные проволоки)

• Неизолированные медные проволоки малого сечения, наложенные поверх поясной изоляции по спирали.
• Назначение: Обеспечение симметрии электрического поля, отвод емкостных токов, а также выполнение функции защитного проводника (заземления) в случае повреждения основного экрана.

7. Внутренняя оболочка (разделительный слой)

• Материал: ПВХ пластикат.
• Назначение: Герметизация экранов, защита от коррозии, придание кабелю круглой формы, а также обеспечение легкого снятия при монтаже.

8. Броневой покров

• Выполнен из оцинкованных стальных лент (две ленты, наложенные с зазором внахлест).
• Назначение: Защита кабеля от механических повреждений (удары, сдавливание, грызуны) при прокладке в земле.

9. Наружная оболочка

• Материал: Полиэтилен (PE) или полиэтилен повышенной прочности.
• Назначение: Защита брони от химической коррозии, влаги и других агрессивных воздействий грунта. Обладает высокой стойкостью к истиранию и растрескиванию.

Основные технические характеристики и параметры

Электрические характеристики

В таблице приведены ключевые электрические параметры для кабеля АПвПу 10 кВ 3×150 мм².

Параметр	Значение / Условие	Нормативный документ (пример)
Номинальное напряжение U0/U, кВ	8,7/10	ГОСТ 31565-2012
Максимальное рабочее напряжение Um, кВ	12	ГОСТ 31565-2012
Частота, Гц	50	—
Испытательное переменное напряжение 50 Гц, кВ (продолжительность)	22,5 (5 мин.)	ГОСТ 31565-2012
Испытательное постоянное напряжение, кВ (продолжительность)	52 (15 мин.)	ПУЭ 7-е изд.
Допустимая длительная температура жилы, °C	+90	ГОСТ 31565-2012
Максимальная температура при КЗ (длительность до 4 с), °C	+250	ГОСТ 31565-2012
Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева, °C	-15	—
Минимальный радиус изгиба при прокладке	15 наружных диаметров кабеля	ТУ 16.К71-335-2004
Сопротивление изоляции при +20°C, не менее, МОм·км	1000	ГОСТ 31565-2012
Активное сопротивление жилы постоянному току при +20°C, не более, Ом/км	0,206	ГОСТ 22483
Индуктивное сопротивление, Ом/км (при частоте 50 Гц и расстоянии между осями жил 0,15 м)	~0,11	Расчетный параметр
Емкостное сопротивление, Ом/км	~0,25	Расчетный параметр

Токовые нагрузки (допустимые длительные токи)

Допустимые токовые нагрузки зависят от способа прокладки. Приведены ориентировочные значения для наиболее распространенных условий.

Способ прокладки	Допустимый длительный ток, А	Условия
В земле (траншее)	~300 — 330	Глубина 0,7-1 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1,2 К·м/Вт, температура грунта +15°C, расстояние между кабелями в траншее 0,1 м.
В воздухе (на открытом воздухе, в туннеле)	~280 — 310	Температура воздуха +25°C, свободное охлаждение, расстояние между кабелями равно диаметру.
В кабельном канале (блоке)	~250 — 270	Ухудшенные условия теплоотвода.

Важно: Точные значения токовых нагрузок должны определяться проектом с учетом всех поправочных коэффициентов на температуру окружающей среды, количество работающих кабелей вплотную, глубину прокладки и т.д., согласно ПУЭ гл. 1.3 и методическим указаниям.

Области применения и особенности монтажа

Кабель АПвПу 10 кВ 150 мм² применяется для сооружения и реконструкции кабельных линий электропередачи 6-10 кВ в сетях с изолированной, компенсированной или эффективно заземленной нейтралью. Основные сферы применения:

• Питающие линии от распределительных подстанций 35/10(6) кВ к городским и промышленным РП 10 кВ.
• Распределительные сети внутри крупных промышленных предприятий, нефтехимических комплексов, портов.
• Кабельные вставки на ВЛ 10 кВ.
• Прокладка в кабельных коллекторах и туннелях больших городов.

Особенности монтажа и эксплуатации:

• Прокладка в земле: Требуется подготовка траншеи с песчаной подушкой, защита сверху кирпичом или сигнальной лентой. Необходимо соблюдать минимальные расстояния до параллельных коммуникаций (водопровод, канализация) согласно ПУЭ.
• Соединение и оконцевание: Требуют применения специальных кабельных муфт (соединительных, концевых) для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на 10 кВ. Работы должны выполняться квалифицированным персоналом с использованием инструмента для разделки кабеля.
• Заземление: Медные экранирующие жилы и бронеленты должны быть надежно заземлены с обеих сторон кабельной линии. Это требование электробезопасности и условие корректной работы релейной защиты.
• Испытания после монтажа: Обязательным является проведение высоковольтных испытаний постоянным напряжением 52 кВ в течение 15 минут для проверки состояния изоляции после монтажных работ.

Сравнение с кабелями других марок (АПвБбШв, АПвБГ)

Выбор марки кабеля зависит от условий прокладки.

Марка кабеля	Конструкция наружных покровов	Основная область применения	Ключевое отличие от АПвПу
АПвПу	Броня из стальных лент + оболочка из полиэтилена	Прокладка в земле (траншеях) с высокой механической опасностью, в т.ч. в грунтах с низкой и средней коррозионной активностью.	Полиэтиленовая оболочка обладает высокой стойкостью к влаге и химикатам.
АПвБбШв	Броня из стальных оцинкованных лент + оболочка из ПВХ шлангового исполнения	Прокладка в земле, каналах, тоннелях. Универсальный вариант.	ПВХ оболочка менее стойка к некоторым агрессивным средам, но обладает лучшими противопожарными свойствами (не распространяет горение).
АПвБГ	Броня из стальных оцинкованных лент + отсутствие наружной оболочки (гофрированная броня)	Прокладка в земле, где требуется повышенная гибкость и защита от растяжения.	Отсутствие внешней оболочки, защита брони от коррозии обеспечивается оцинковкой и герметизацией под броней.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. В чем принципиальное отличие изоляции из сшитого полиэтилена (XLPE) от бумажно-пропитанной (БПИ)?

Кабель с изоляцией XLPE (АПвПу) не содержит жидкого пропиточного состава, что исключает риск его стекания при перепадах высот и температур. Он имеет более высокую допустимую рабочую температуру жилы (+90°C против +70°C для БПИ), меньший вес и диаметр, большую стойкость к термическим перегрузкам. Монтаж и разделка проще, однако требуют более высокой культуры производства работ для защиты изоляции от влаги и повреждений.

2. Почему в кабеле на 10 кВ используются экраны на каждой жиле? Обязательно ли их заземлять?

Экраны (полупроводящие и медные) выравнивают электрическое поле, концентрируя его внутри изоляции, и защищают от внешних воздействий. Их заземление с двух сторон линии является обязательным по требованиям ПУЭ. Без заземления на экранах будет наводиться высокий потенциал, что опасно для жизни и может привести к пробою изоляции и выходу кабеля из строя.

3. Каков ориентировочный срок службы кабеля АПвПу 10 кВ?

Номинальный срок службы, заявленный производителями и стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать 40-50 лет при соблюдении условий прокладки, монтажа, эксплуатационных токовых нагрузок и отсутствии внешних механических повреждений.

4. Можно ли прокладывать кабель АПвПу в воде или в агрессивных грунтах?

Конструкция АПвПу с полиэтиленовой внешней оболочкой обеспечивает высокую стойкость к влаге и многим химическим веществам. Однако для постоянной прокладки непосредственно в воде (реки, болота) или в грунтах с высокой коррозионной активностью (свалки, солончаки) следует выбирать кабели со специальной защитой, например, с алюминиевой герметизирующей оболочкой (марки АПвАШв). Необходим анализ конкретной среды.

5. Как определить необходимое сечение 150 мм² для конкретного объекта?

Сечение выбирается на основе расчета по допустимому длительному току нагрузки с учетом способа прокладки и поправочных коэффициентов (ПУЭ гл. 1.3). Дополнительно выполняется проверка по потере напряжения (для протяженных линий) и по термической стойкости к токам короткого замыкания. Для питания объектов мощностью порядка 4-6 МВт при напряжении 10 кВ сечение 150 мм² является типовым и часто применяемым.

6. Что означают буквы «Пу» в маркировке? Это то же самое, что «Шв»?

Нет, это разные материалы. «Пу» указывает на наружную оболочку из полиэтилена, обладающего высокой механической прочностью и стойкостью к влаге. «Шв» (шланг защитный из ПВХ) указывает на оболочку из поливинилхлоридного пластиката. ПВХ-оболочка, как правило, лучше противостоит распространению горения, но полиэтилен более устойчив к растрескиванию и воздействию химикатов.

7. Требуется ли для монтажа муфт на кабель АПвПу специальное оборудование?

Да. Для качественного монтажа термоусаживаемых или холодноусаживаемых муфт требуется набор профессионального инструмента: труборезы для ровной резки жил, стрипперы для снятия изоляции и полупроводящих слоев, греющие газовые горелки (для термоусадки), динамометрический ключ для затяжки болтовых соединений. Работы должны выполняться по инструкции производителя муфт.