Кабель АПвПу 20 кВ 50 мм²: полный технический анализ и область применения

Кабель АПвПу 20 кВ с номинальным сечением жилы 50 мм² представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для стационарной прокладки в электрических сетях на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, долговечность и эффективность в передаче электроэнергии, что делает его ключевым элементом в современных кабельных линиях распределительных сетей среднего класса напряжения.

Расшифровка маркировки АПвПу 20 кВ 50 мм²

Маркировка кабеля выполняется согласно ГОСТ 31565-2012 (кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена) и четко описывает его конструкцию:

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• П – проводящий (полупроводящий) экран по изоляции жилы.
• в – внешняя (общая) оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.
• Пу – повышенной надежности по ударной стойкости при прокладке в земле без дополнительной защиты (брони).
• 20 кВ – номинальное напряжение 20 000 Вольт.
• 50 мм² – номинальное сечение основной токопроводящей жилы.

Конструкция кабеля АПвПу 20 кВ 50 мм²

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную электротехническую или защитную функцию.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марки А5, А6, А7 по ГОСТ 22483), круглой или секторной (сегментной) формы. Для сечения 50 мм² жила, как правило, однопроволочная (монолитная) или многопроволочная в зависимости от требований к гибкости. Класс жилы (1 или 2) указывается в технических условиях.

2. Экранирующие и изолирующие слои

• Полупроводящей экран по жиле (внутренний): Наносится экструзией непосредственно на токопроводящую жилу. Выравнивает электрическое поле, предотвращая локальные перенапряжения и микроразряды на границе жила-изоляция.
• Изоляция из сшитого полиэтилена (СПЭ): Основной диэлектрический слой. Получается методом сшивки молекул полиэтилена, что резко повышает его термостойкость (до 90°C в длительном режиме и 250°C при КЗ) и стойкость к трекингу по сравнению с ПВХ или бумажно-масляной изоляцией. Толщина изоляции нормирована для напряжения 20 кВ.
• Полупроводящей экран по изоляции (внешний): Аналогичен внутреннему, служит для симметрирования электрического поля.

3. Защитные элементы и оболочка

• Экран медными проволоками: Поверх внешнего полупроводящего экрана накладывается экран в виде медных проволок (или медной ленты). Он выполняет функцию нулевой жилы (нейтрали) в сетях с изолированной или эффективно заземленной нейтралью, а также служит для отвода токов утечки и обеспечения безопасности при коротком замыкании.
• Поясная изоляция (разделительный слой): Лента, наматываемая поверх медного экрана для предотвращения его контакта с внешней оболочкой и защиты от коррозии.
• Оболочка из ПВХ пластиката: Внешняя защита от механических повреждений, влаги, агрессивных сред. В маркировке «Пу» оболочка имеет повышенную механическую прочность и стойкость к ударам, что позволяет прокладывать кабель в земле (траншеях) без использования дополнительной броневой защиты.

Основные технические и электрические характеристики

Таблица 1. Ключевые параметры кабеля АПвПу 20 кВ 1х50 мм²

Параметр	Значение / Описание	Нормативный документ
Номинальное напряжение U0/U, кВ	12/20	ГОСТ 31565-2012, ТУ 16.К71-310-2001
Максимальное рабочее напряжение Um, кВ	24
Частота, Гц	50
Длительно допустимая температура жилы, °C	90
Макс. температура жилы при КЗ (до 5 сек), °C	250
Минимальная температура прокладки, °C	-20
Минимальный радиус изгиба при прокладке	15 наружных диаметров кабеля
Сопротивление жилы при 20°C, Ом/км, не более	0.641
Испытательное переменное напряжение, кВ/5 мин.	45

Таблица 2. Допустимые длительные токовые нагрузки (ориентировочно)

Условия прокладки	Одна кабельная линия в земле (траншее)	Одна кабельная линия в воздухе
Допустимый длительный ток, А	175 — 190	190 — 205
Примечания	Зависит от удельного теплового сопротивления грунта, глубины заложения, температуры земли.	Зависит от температуры воздуха, солнечной радиации, расположения.

Важно: Точные значения токовых нагрузок определяются расчетом согласно ПУЭ 7 изд., гл. 1.3, с учетом конкретных условий прокладки и количества работающих параллельно кабелей.

Область применения и способы прокладки

Кабель АПвПу 20 кВ 50 мм² предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках.

• Распределительные сети 6-10/20 кВ: Основная сфера – питание районных и городских подстанций, крупных промышленных предприятий, жилых микрорайонов.
• Прокладка в земле (траншеях): Благодаря усиленной оболочке «Пу» кабель допускается к прокладке непосредственно в грунте (кроме каменистых и вечномерзлых грунтов с опасностью пучения) без защитных труб или лотков, но с обязательной подсыпкой и засыпкой песком, а также укладкой сигнальной ленты.
• Прокладка в воздухе: На тросах (по фасадам зданий), в кабельных эстакадах и галереях. Устойчив к ультрафиолетовому излучению.
• Прокладка в кабельных каналах, блоках, тоннелях и коллекторах: Широко применяется при модернизации сетей в условиях плотной городской застройки.

Запрещена прокладка в взрывоопасных зонах, а также в местах с опасностью механических повреждений, не компенсируемых оболочкой «Пу» (например, в зонах оползней, частых раскопок).

Сравнение с аналогами и выбор

Выбор в пользу АПвПу 20 кВ 50 мм² обосновывается при сравнении с другими типами кабелей на то же напряжение.

Таблица 3. Сравнение с основными аналогами

Тип кабеля	АПвПу 20 кВ 50 мм²	ААШв 20 кВ 50 мм² (с бумажной изоляцией)	АПвП 20 кВ 50 мм² (без индекса «у»)
Материал изоляции	СПЭ	Бумага, пропитанная вязким составом	СПЭ
Допустимая температура жилы, °C	90	70-80	90
Чувствительность к перепадам по трассе	Можно прокладывать с большими перепадами уровней	Ограничения по перепаду (чтобы не стекала пропитка)	Можно прокладывать с большими перепадами
Монтаж при низких температурах	До -20°C (требуется подогрев ниже -15°C)	Требует подогрева уже при 0°C	До -20°C
Механическая защита	Усиленная оболочка («Пу»)	Броня из стальных лент («Б»), тяжелее	Стандартная оболочка, для земли требуется защита (трубы, лотки)
Эксплуатация	Проще, не требует контроля уровня пропитки	Требует контроля и обслуживания муфт	Проще

Таким образом, АПвПу сочетает преимущества современной СПЭ-изоляции (высокие токовые нагрузки, удобство монтажа) с усиленной защитой для прокладки в земле, что часто делает его оптимальным по критерию «цена-надежность-удобство монтажа» для большинства проектов.

Монтаж, соединение и оконцевание

Монтаж кабеля АПвПу требует соблюдения правил ПУЭ и технологии работы с СПЭ-кабелями.

• Радиус изгиба: Не менее 15 внешних диаметров кабеля при прокладке и после укладки.
• Раскрой кабеля:
  • Производится специализированным инструментом для послойного снятия изоляции и экранов.
  • Требуется точный калиброванный зарез изоляции жилы.
  • Обязательна защита торца кабеля от влаги во время монтажных работ.
• Соединение: Осуществляется с помощью соединительных муфт (СтП) для СПЭ-кабелей 20 кВ. Технология может быть термоусаживаемой или холодноусаживаемой (наиболее распространена). Включает поочередное соединение жил, восстановление внутреннего и внешнего полупроводящих экранов, изоляции и медного экрана.
• Оконцевание: Выполняется концевыми муфтами (КВПт, КНТП) или с помощью кабельных вводов в КРУ/КТП. Обеспечивает переход с кабеля на воздушную линию или на шины распределительного устройства.

Все работы должны выполняться квалифицированным персоналом, прошедшим обучение по монтажу кабелей с СПЭ-изоляцией.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1: В чем принципиальное отличие кабеля АПвПу от АПвП?

Ответ: Индекс «у» в маркировке АПвПу означает «усиленная защитная оболочка, повышенной надежности против ударов». Оболочка кабеля АПвПу имеет большую толщину и/или изготовлена из более прочного состава ПВХ пластиката, что позволяет прокладывать его в земле без дополнительной броневой защиты. Кабель АПвП со стандартной оболочкой для прокладки в земле требует защиты (стальные трубы, ПНД-гофры, лотки).

Вопрос 2: Можно ли использовать кабель АПвПу для прокладки в воде или агрессивных грунтах?

Ответ: Нет, напрямую – нельзя. Оболочка из ПВХ пластиката обеспечивает стойкость к влаге и некоторым химическим веществам, но для постоянной прокладки в воде (болота, подводные переходы) или в грунтах с высокой агрессивностью (солончаки, шлаковые отвалы) требуется кабель со специальной защитой – обычно в свинцовой оболочке (например, АПвПуг) или с оболочкой из полиэтилена (АПвП). В таких случаях необходима индивидуальная оценка условий и выбор кабеля по дополнительным ТУ.

Вопрос 3: Как правильно выбрать сечение 50 мм²? Достаточно ли его для мощности 5 МВА?

Ответ: Выбор сечения – расчетная задача. Для ориентировочной оценки мощности (S) при напряжении 20 кВ используется формула: S = √3 U I. При токовой нагрузке для 50 мм² в земле ~180А, мощность составит √3 20 180 ≈ 6.24 МВА. Однако это предельное значение при идеальных условиях. Для питания трансформатора 5 МВА (ток в линии ~144А) сечение 50 мм², как правило, является минимально допустимым и должно быть проверено по условиям термической стойкости при КЗ, потере напряжения и экономической плотности тока согласно ПУЭ. Для ответственных объектов часто выбирают сечение на ступень больше – 70 мм².

Вопрос 4: Требуется ли дополнительное заземление медного экрана кабеля АПвПу?

Ответ: Да, обязательно. Медный проволочный экран (нулевая жила) должен быть надежно заземлен с обеих сторон кабельной линии. В соединительных и концевых муфтах для этого предусмотрены контактные лепестки или выводы для подключения заземляющего проводника. Это обеспечивает безопасность, отвод токов утечки и нормальную работу релейной защиты.

Вопрос 5: Каков срок службы кабеля АПвПу 20 кВ и от чего он зависит?

Ответ: Номинальный срок службы, заявленный производителями, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации зависит от:

• Соблюдения допустимых токовых нагрузок и отсутствия систематических перегрузок.
• Качества монтажа, особенно муфт.
• Условий прокладки (температура, коррозионная активность среды, вибрации).
• Отсутствия механических повреждений при сторонних работах.

Регулярный мониторинг (диагностика частичных разрядов, измерение tg δ) позволяет прогнозировать остаточный ресурс.

Заключение

Кабель АПвПу 20 кВ 50 мм² является современным, технологичным и надежным решением для строительства и модернизации кабельных линий среднего напряжения. Его конструкция, сочетающая преимущества изоляции из сшитого полиэтилена и усиленной защитной оболочки, обеспечивает высокие электрические характеристики, долгий срок службы и относительную простоту монтажа и эксплуатации. Правильный выбор, монтаж с соблюдением всех технологических норм и последующее обслуживание в рамках регламентных работ гарантируют бесперебойную и безопасную работу энергетического объекта на протяжении десятилетий.