Кабель АПвПу 10 кВ 150 мм
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.
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Выполняется из полупроводящих или медных лент, наложенных поверх скрученных изолированных жил.
- Назначение: Формирование общего экрана для всех трех фаз.
- 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.
- Материал: ПВХ пластикат.
- Назначение: Герметизация экранов, защита от коррозии, придание кабелю круглой формы, а также обеспечение легкого снятия при монтаже.
- Выполнен из оцинкованных стальных лент (две ленты, наложенные с зазором внахлест).
- Назначение: Защита кабеля от механических повреждений (удары, сдавливание, грызуны) при прокладке в земле.
- 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.
- 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.
- 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.
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
2. Экран на жиле (полупроводящий экран)
3. Изоляция жилы
4. Экран на изоляции (полупроводящий)
5. Поясная изоляция
6. Медные экранирующие жилы (дренажные проволоки)
7. Внутренняя оболочка (разделительный слой)
8. Броневой покров
9. Наружная оболочка
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:
Особенности монтажа и эксплуатации:
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.