Кабель АПвПу 20 кВ 240 мм²: полное техническое описание и сфера применения

Кабель АПвПу 20 кВ с сечением токопроводящей жилы 240 мм² представляет собой силовой кабель для стационарной прокладки в электрических сетях на напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Данный тип кабеля является одним из ключевых элементов в распределительных сетях среднего класса напряжения, обеспечивая передачу и распределение электроэнергии от подстанций к мощным потребителям или узловым распределительным пунктам. Его конструкция и материалы подобраны для обеспечения долговечной и надежной работы в различных условиях эксплуатации.

Расшифровка маркировки АПвПу 20 кВ 240 мм²

Маркировка кабеля выполнена согласно ГОСТ и несет полную информацию о его конструкции:

• А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
• П – материал изоляции: сшитый полиэтилен (Пв).
• в – тип оболочки: из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.
• Пу – тип защитного покрова: усиленная броня из стальных оцинкованных проволок.
• 20 кВ – номинальное напряжение, на которое рассчитан кабель (между фазой и землей – 12/20 кВ, между фазами – 20/35 кВ).
• 240 мм² – номинальное сечение основной токопроводящей жилы.

Конструкция кабеля АПвПу 240 мм² 20 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее подробно, начиная от центра.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий высокой электропроводности) по ГОСТ 22483. Для сечения 240 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы, что позволяет оптимизировать диаметр кабеля и сделать его более компактным. Жила может быть как однопроволочной (для жестких условий монтажа), так и многопроволочной. Класс гибкости обычно 1 или 2.

2. Экран на жиле (полупроводящий экран)

Поверх жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его задача – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов, которые разрушают изоляцию.

3. Изоляция

Основной изолирующий слой выполнен из сшитого полиэтилена (XLPE). Толщина изоляции нормируется стандартами (например, ГОСТ 15150) и для напряжения 20 кВ составляет, как правило, 5,5-8,0 мм. Сшитый полиэтилен обладает высокими диэлектрическими характеристиками, термостойкостью (допускает длительную рабочую температуру до 90°C) и стойкостью к тепловым ударам.

4. Экран на изоляции (полупроводящий слой)

Поверх изоляции накладывается второй экструдированный полупроводящий слой. Он выполняет функцию эквипотенциальной поверхности и является частью электрического экранирования.

5. Поясная изоляция

В трехжильных кабелях поверх скрученных экранированных жил может накладываться поясная изоляция из полупроводящей ленты или экструдированного слоя для выравнивания поля в межжильном пространстве.

6. Медные экраны

Каждая жила экранирована медными лентами или проволоками (обычно в виде оплетки). Экран выполняет несколько функций: замыкает токи утечки и емкостные токи, обеспечивает симметрию электрического поля, защищает от внешних электромагнитных помех и служит элементом системы защиты (при замыкании на землю через него протекает ток КЗ). Для сечения 240 мм² сечение медного экрана нормируется и обычно составляет не менее 25 мм².

7. Разделительный слой

Под броней накладывается слой из битумной ленты, крепированной бумаги или ПЭТ-ленты для защиты оболочки от механических повреждений броней и обеспечения легкого снятия бронепокрова.

8. Броня

Броня типа «Пу» – это усиленная защита в виде спирально наложенных оцинкованных стальных проволок круглого сечения. Она предназначена для защиты кабеля от механических повреждений (растяжения, удары, сдавливание), а также от грызунов. Толщина и диаметр проволок регламентированы.

9. Наружная оболочка

Внешний защитный слой из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Оболочка накладывается поверх брони, защищая ее от коррозии и агрессивных воздействий внешней среды. Имеет стандартную расцветку (обычно черный) и маркировку с указанием типа кабеля, сечения, напряжения и производителя.

Основные технические характеристики

Электрические параметры

Для кабеля АПвПу 20 кВ 240 мм² ключевые электрические характеристики следующие:

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	12/20 (24) кВ или 20/35 (40,5) кВ*
Максимально допустимая рабочая температура жилы	+90°C
Максимальная температура при КЗ (до 5 сек)	+250°C
Допустимый длительный ток нагрузки (Iдоп)	~340-400 А (зависит от условий прокладки)
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, не более	0.125 Ом/км (по ГОСТ 22483)
Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц	50 кВ (в течение 10 мин. для готового кабеля)
Испытательное постоянное напряжение	75 кВ (в течение 15 мин.)
Емкость на 1 км длины	~0.3-0.4 мкФ/км

Конкретное значение зависит от стандарта, по которому изготовлен кабель.

• Точное значение определяется по ПУЭ гл.1.3 с учетом способа прокладки, температуры грунта/воздуха и количества работающих кабелей.

Механические и климатические параметры

Параметр	Значение / Описание
Минимальный радиус изгиба при монтаже	Не менее 15-20 наружных диаметров кабеля
Диапазон температур монтажа (без предварительного подогрева)	Не ниже -15°C
Диапазон рабочих температур окружающей среды	От -50°C до +50°C
Допустимая температура нагрева жилы при КЗ	+250°C (продолжительность до 5 с)
Стойкость к растягивающему усилию	Высокая, обеспечивается броней из стальных проволок
Группа горючести оболочки	Г2-Г4 (трудногорючая), зависит от состава ПВХ

Сфера применения кабеля АПвПу 20 кВ 240 мм²

Данный кабель предназначен для передачи и распределения электроэнергии в стационарных установках. Основные области применения:

• Распределительные сети 6-10/20 кВ: Прокладка в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, в том числе с наличием блуждающих токов. Броня защищает от механических повреждений при раскопках.
• Подключение мощных потребителей: Заводские подстанции, насосные станции, крупные торговые центры, где требуется надежная кабельная линия с сечением 240 мм², рассчитанная на токи до 400 А.
• Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах: Броня и нераспространяющая горение оболочка (при наличии исполнения «нг») позволяют использовать кабель в таких сооружениях.
• Участки с повышенными механическими рисками: Трассы, где возможны смещения грунта, вибрационные воздействия или риск повреждения при обслуживании.
• Регионы с суровым климатом: Благодаря широкому температурному диапазону кабель может эксплуатироваться в большинстве климатических зон.

Кабель не предназначен для прокладки по воздуху на тросах (для этого существуют кабели с несущим элементом, например, АПвПуТ), а также для подвижного подключения.

Прокладка и монтаж

Монтаж кабеля АПвПу 240 мм² требует соблюдения строгих правил:

• Подготовка трассы: Для прокладки в земле необходима траншея глубиной не менее 0,7-1,0 м. Дно траншеи должно быть очищено от острых камней и засыпано песчаной подушкой толщиной 10-15 см.
• Раскатка: Запрещается сбрасывать барабан с кабелем. Раскатка ведется с применением кабельных роликов, установленных на трассе. Радиус изгиба контролируется.
• Монтаж в холод: При температуре ниже -15°C кабель требует предварительного прогрева в отапливаемом помещении или с помощью трансформаторов тока.
• Монтаж муфт: Концевая и соединительная муфты должны соответствовать классу напряжения 20 кВ и типу изоляции кабеля (XLPE). Особое внимание уделяется заземлению брони и экранов с обеих сторон.
• Заземление: Броня и медные экраны подлежат обязательному заземлению на обоих концах линии для безопасности и нормальной работы релейной защиты.
• Обратная засыпка: После укладки кабель засыпается мягким грунтом или песком без камней, затем укладывается сигнальная лента и производится полная засыпка.

Преимущества и недостатки кабеля АПвПу 20 кВ 240 мм²

Преимущества:

• Высокая механическая прочность: Броня из стальных проволок («Пу») обеспечивает лучшую защиту от растяжения и сдавливания по сравнению с ленточной броней («Бл»).
• Надежная изоляция: Сшитый полиэтилен (XLPE) имеет высокую термостойкость, стойкость к токам КЗ и влаге, малые диэлектрические потери.
• Длительный срок службы: При соблюдении условий эксплуатации и монтажа срок службы превышает 30 лет.
• Устойчивость к коррозии: Оцинкованная броня и наружная ПВХ оболочка защищают от агрессивных сред.
• Большая пропускная способность: Сечение 240 мм² позволяет передавать значительные мощности.

Недостатки:

• Большой вес и габариты: Масса 1 км кабеля составляет несколько тонн, что усложняет транспортировку и монтаж.
• Высокая жесткость: Броня из проволок и секторная форма жил ограничивают гибкость, требуют соблюдения радиусов изгиба.
• Относительно высокая стоимость: По сравнению с кабелями без брони или с бумажной изоляцией.
• Сложность монтажа концевой арматуры: Требует высокой квалификации персонала.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается АПвПу от АПвБ?

Основное отличие – в типе брони. «Пу» – броня из круглых оцинкованных стальных проволок (усиленная защита от растяжения). «Б» – броня из двух стальных оцинкованных лент (защита в основном от сдавливания и порезов). Кабель с броней «Пу» применяется на участках с повышенным риском механических растягивающих нагрузок.

Можно ли прокладывать кабель АПвПу в воде?

Нет. Конструкция кабеля АПвПу не является герметизированной. При прокладке в воде или в грунтах с постоянным высоким уровнем грунтовых вод требуется кабель с алюминиевой или свинцовой герметизирующей оболочкой (например, АПвПуг).

Как правильно выбрать сечение экрана для заземления?

Сечение проводника для заземления брони и экранов должно соответствовать ПУЭ гл.1.7. Обычно оно выбирается не менее 16 мм² по меди для защитных проводников и не менее 25-50 мм² для соединения экранов с системой уравнивания потенциалов, но окончательный расчет зависит от токов КЗ и требований проекта.

Какая разница между кабелями на 12/20 кВ и 20/35 кВ?

Разница в толщине изоляции и испытательных напряжениях. Кабель на 20/35 кВ имеет более толстый слой изоляции из сшитого полиэтилена и рассчитан на работу в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью, где возможно длительное повышение напряжения относительно земли. При выборе необходимо руководствоваться проектом и параметрами конкретной сети.

Требуется ли для монтажа муфт на такой кабель специальное оборудование?

Да. Для качественного монтажа соединительных и концевых муфт на кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена требуется: термоусадочное оборудование (газовая горелка или индукционный нагреватель), инструмент для ступенчатой разделки изоляции, динамометрический ключ для затяжки болтовых соединений, вакуумное оборудование (если муфта заполняется компаундом под вакуумом). Обязательно наличие квалифицированных специалистов, прошедших обучение.

Как определить необходимость применения кабеля с броней «Пу» вместо «Бл»?

Броня «Пу» (проволочная) применяется, когда существует риск возникновения растягивающих усилий: прокладка на наклонных трассах с большим перепадом высот, в нестабильных грунтах (оползни, пучинистые грунты), в местах, где возможны смещения почвы. В обычных траншеях на ровной местности, как правило, достаточно брони из лент («Бл»).

Заключение

Кабель АПвПу 20 кВ сечением 240 мм² представляет собой современное, надежное решение для создания кабельных линий распределительных сетей среднего напряжения в условиях, требующих повышенной механической защиты. Его конструкция, основанная на изоляции из сшитого полиэтилена и усиленной проволочной броне, обеспечивает длительный срок службы, высокую пропускную способность и устойчивость к сложным условиям прокладки. Правильный выбор, монтаж и эксплуатация данного кабеля в строгом соответствии с ПУЭ, техническими условиями и рекомендациями производителя являются залогом бесперебойного и безопасного энергоснабжения ответственных потребителей.