Кабель АПвПу2г 20 кВ 500 мм

Кабель АПвПу2г 20 кВ 500 мм²: полный технический анализ и область применения

Кабель марки АПвПу2г 20 кВ с сечением жилы 500 мм² представляет собой силовой кабель высокого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для стационарной прокладки в земле (траншеях) и кабельных сооружениях. Его конструкция и технические характеристики строго регламентированы ГОСТ 31996-2012 (кабели с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 6, 10, 20 и 35 кВ). Данный кабель является современной и высоконадежной альтернативой кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией (типа АСБ) и широко применяется в сетях среднего класса напряжения.

Расшифровка маркировки АПвПу2г

Маркировка кабеля построена по буквенно-цифровому коду, который детально описывает его конструкцию:

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• Пв – изоляция жил из сшитого полиэтилена (Пв – вулканизированный полиэтилен).
• Пу – усиленная защитная оболочка из полиэтилена. Буква «у» указывает на ее повышенные механические характеристики, что критично для прокладки в земле без дополнительных защитных труб.
• 2г – индекс, обозначающий тип бронепокрова и гидроизоляции. Цифра «2» указывает на наличие брони из двух оцинкованных стальных лент. Буква «г» означает, что кабель не имеет защитного гидроизоляционного слоя поверх брони («голый»). Это подразумевает, что стальные ленты не защищены дополнительным джутовым или ПЭТ-покровом, что упрощает конструкцию и снижает диаметр, но требует аккуратного обращения при монтаже во избежание коррозии брони.
• 20 кВ – номинальное напряжение, на которое рассчитан кабель (междуфазное).
• 500 мм² – номинальное сечение основной токопроводящей жилы.

Конструкция кабеля АПвПу2г 20 кВ 500 мм²

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. От центра к периферии:

• Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или АВП) сечением 500 мм². Для данного сечения жила, как правило, секторной или сегментной формы (состоит из нескольких секторов), что позволяет оптимизировать диаметр кабеля и сделать его более компактным по сравнению с жилой круглой формы.
• Экран по жиле (внутренний полупроводящий экран). Наносится поверх жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его задача – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов.
• Изоляция. Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE) номинальной толщиной, соответствующей классу напряжения 20 кВ (обычно 8.0-9.0 мм). Сшивка молекул полиэтилена придает материалу повышенную термостойкость (допустимая температура длительной работы +90°C), механическую прочность и стойкость к трекингу.
• Экран по изоляции (внешний полупроводящий экран). Также выполнен из экструдированного полупроводящего сшитого полиэтилена. Вместе с внутренним экраном образует коаксиальную систему, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции.
• Медная экранная лента. Накладывается поверх внешнего полупроводящего экрана. Обычно это медная лента толщиной 0.1-0.15 мм, наложенная спиральной обмоткой с перекрытием. Функция – обеспечение симметрии электрического поля вокруг жилы, отвод емкостных токов, а также использование в системах защиты (защита от однофазных замыканий на землю).
• Поясная изоляция. Представляет собой обмотку из полимерной пленки или электроизоляционной бумаги, наложенную поверх медных экранов всех трех жил, собранных в скрутку. Защищает экраны от повреждения при дальнейших технологических операциях.
• Бронепокров. Состоит из двух стальных оцинкованных лент, наложенных с зазором так, чтобы верхняя лента перекрывала зазор нижней. Толщина лент нормируется ГОСТ. Основная функция – защита от механических повреждений (удары, сдавливание, поклевки грызунов) при прокладке в земле и в кабельных сооружениях.
• Защитная оболочка. Выполнена из полиэтилена (индекс «Пу» – полиэтилен усиленный). Обладает высокой стойкостью к влаге, агрессивным почвам (кислотным и щелочным), а также к грибкам и бактериям. Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические характеристики и параметры

Электрические характеристики (при температуре жилы +90°C)

Приведенные данные являются типовыми и должны быть уточнены в технических условиях конкретного производителя.

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 12/20 (24) кВ. Где U₀ = 12 кВ – напряжение между жилой и землей/экраном, U = 20 кВ – междуфазное напряжение, U_m = 24 кВ – максимальное рабочее напряжение.
• Испытательное переменное напряжение промышленной частоты (5 мин.): 30 кВ.
• Испытательное постоянное напряжение: 72 кВ.
• Максимально допустимая рабочая температура жилы: +90°C.
• Допустимая температура жилы при коротком замыкании: +250°C (продолжительность не более 5 сек).
• Температура монтажа без предварительного подогрева: не ниже -15°C.
• Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля.
• Сопротивление изоляции: не менее 1000 МОм·км.
• Емкость: примерно 0.3-0.4 мкФ/км.

Токовые нагрузки (длительно допустимый ток)

Допустимые токовые нагрузки зависят от способа прокладки. Приведены ориентировочные значения для кабеля АПвПу2г 20 кВ 500 мм².

Способ прокладки	Количество рабочих кабелей	Длительно допустимый ток, А (при температуре земли +25°C и жилы +90°C)
В земле (траншее), глубина 0.7 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт	1	~ 550 — 580 А
В земле (траншее), глубина 0.7 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт	3 (в одной траншее, с расстоянием между кабелями 0.1 м)	~ 480 — 510 А (на каждый кабель)
В воздухе (на открытом воздухе или в кабельном сооружении), температура воздуха +25°C	1	~ 610 — 640 А
В воздухе (на открытом воздухе или в кабельном сооружении), температура воздуха +25°C	3 (вплотную)	~ 530 — 560 А (на каждый кабель)

Примечание: Для точного расчета токовой нагрузки в конкретных условиях (другая температура грунта/воздуха, иное удельное сопротивление грунта, наличие других кабелей) необходимо выполнять расчет по методике, изложенной в ГОСТ Р МЭК 60287 или с использованием специализированного ПО.

Область применения и способы прокладки

Кабель АПвПу2г 20 кВ 500 мм² предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках трехфазного переменного тока частотой 50 Гц с номинальным напряжением до 20 кВ.

• Прокладка в земле (траншеях): Это основной способ прокладки для данной марки кабеля. Бронирование стальными лентами и усиленная полиэтиленовая оболочка обеспечивают защиту от механических воздействий и коррозии. Кабель укладывается на подготовленную песчаную подушку, присыпается слоем песка, затем защищается сигнальной лентой и засыпается грунтом. Требуется соблюдение нормируемых расстояний до других кабелей и параллельных коммуникаций.
• Прокладка в кабельных сооружениях: Кабельные эстакады, галереи, тоннели, коллекторы, этажи и двойные полы производственных помещений. В этих случаях кабель крепится на конструкциях с помощью лотков, кронштейнов и хомутов.
• Прокладка в частично заболоченной местности и в грунтах с высокой коррозионной активностью: Полиэтиленовая оболочка обладает высокой химической стойкостью. Однако при очень высокой агрессивности грунтов или риске блуждающих токов требуется дополнительный анализ.

Важное ограничение: Кабель марки АПвПу2г не предназначен для прокладки в воде (через водные преграды), так как броня типа «2г» не имеет наружного защитного покрова против постоянного воздействия воды. Для прокладки в воде используются кабели с алюминиевой или свинцовой герметичной оболочкой (например, АПвВПу, АПвПуг).

Преимущества и недостатки кабеля АПвПу2г 20 кВ 500 мм²

Преимущества:

• Высокая надежность и долговечность: Срок службы при соблюдении условий эксплуатации составляет не менее 30-40 лет.
• Высокая пропускная способность: Допустимая температура жилы +90°C позволяет пропускать большие токи по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией.
• Отличные диэлектрические свойства изоляции: Низкие диэлектрические потери, высокая стойкость к тепловому старению.
• Устойчивость к влаге и агрессивным средам: Благодаря полиэтиленовой оболочке.
• Механическая защита: Броня из стальных лент защищает от повреждений при раскопках и от грызунов.
• Относительно малый вес и радиус изгиба: По сравнению со свинцовыми кабелями аналогичного сечения, что облегчает транспортировку и монтаж.
• Простота монтажа и соединения: Не требует сложной системы подпитки и герметизации концов, как кабели с бумажной изоляцией.

Недостатки и особенности:

• Чувствительность к точечным механическим воздействиям: При монтаже необходимо избегать ударов и надрезов изоляции и оболочки.
• Требовательность к качеству монтажа муфт: Герметичность соединений и ответвлений должна быть абсолютной, так как проникновение влаги под оболочку недопустимо.
• Ограничение по температуре монтажа: При температуре ниже -15°C требуется предварительный подогрев кабеля.
• Риск коррозии брони: Индекс «г» означает отсутствие защитного покрова, поэтому при длительном хранении на открытом воздухе или в условиях высокой влажности возможно образование коррозии на стальных лентах.
• Более высокая стоимость по сравнению с АВБбШв: Но она компенсируется большей долговечностью и надежностью.

Требования к монтажу и эксплуатации

• Перед прокладкой необходимо проверить целостность оболочки и изоляции (измерение сопротивления изоляции и испытание повышенным напряжением).
• Транспортировка барабанов должна осуществляться без резких ударов. Раскатка кабеля с барабана производится с использованием кабельных чулок или других механизмов, не повреждающих оболочку.
• При прокладке в траншее необходимо исключить наличие в грунте острых камней, строительного мусора. Рекомендуется использование песчаной подсыпки и защитных плит или кирпича при риске механических повреждений в будущем.
• При прокладке в кабельных сооружениях рядом с кабелями на 6-10 кВ необходимо соблюдать противопожарные расстояния и, при необходимости, применять огнезащитные покрытия.
• Концевые и соединительные муфты должны быть подобраны в соответствии с маркой кабеля, сечением и классом напряжения. Монтаж должен выполняться квалифицированным персоналом с использованием специального инструмента.
• Обязательно устройство системы заземления медленных экранов на обоих концах линии. Выбор схемы заземления (одностороннее, двустороннее, поперечное) зависит от режима работы сети и длины линии и регламентируется ПУЭ.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем кабель АПвПу2г отличается от АПвБ2г?

Основное отличие – в материале внешней защитной оболочки. У АПвПу2г оболочка из полиэтилена (Пу), а у АПвБ2г – из поливинилхлоридного пластиката (Б). Полиэтиленовая оболочка обладает большей стойкостью к влаге и химической агрессии, но менее устойчива к ультрафиолетовому излучению. Кабель АПвБ2г чаще применяется для прокладки внутри помещений, в туннелях, где нет прямого солнечного света, в то время как АПвПу2г более ориентирован на прокладку в земле.

Почему в маркировке указано 20 кВ, а в характеристиках U0/U = 12/20 кВ?

Это стандартная система обозначения класса напряжения для кабелей среднего напряжения. Цифра 20 кВ в маркировке – это номинальное междуфазное напряжение (U). Напряжение 12 кВ (U₀) – это напряжение между любой фазной жилой и землей (экраном) в трехфазной системе с изолированной или компенсированной нейтралью, где в нормальном режиме напряжение на неповрежденной фазе относительно земли может возрасти до фазного напряжения (U/√3 ≈ 20/1.73 ≈ 11.5 кВ, округляется до 12 кВ).

Можно ли использовать кабель АПвПу2г для прокладки по воздуху (по опорам)?

Да, можно. Однако необходимо учитывать два фактора: 1) Полиэтиленовая оболочка подвержена старению под воздействием ультрафиолетового излучения. При длительной открытой прокладке рекомендуется использование кабелей с оболочкой из светостабилизированного полиэтилена (черного цвета) или применение дополнительных защитных кожухов. 2) Необходимо обеспечить надежное крепление тяжелого кабеля (особенно при большом сечении 500 мм²) на опорах с учетом ветровых и гололедных нагрузок.

Как правильно выбрать сечение 500 мм²? На что оно влияет?

Сечение 500 мм² выбирается на основе расчета токов короткого замыкания и длительно допустимых токовых нагрузок (по таблицам или расчетом) для конкретных условий прокладки и передаваемой мощности. Оно напрямую влияет на:
1. Пропускную способность линии (допустимый ток).
2. Потери электроэнергии (чем больше сечение, тем меньше потери на нагрев).
3. Ток термической стойкости при КЗ (чем больше сечение, тем выше стойкость).
4. Стоимость кабеля, муфт и монтажных работ (с ростом сечения стоимость увеличивается).
Сечение 500 мм² является крупным и применяется для питания мощных узловых подстанций, крупных промышленных предприятий, в магистральных кабельных линиях городов.

Нужно ли заземлять броню и экраны кабеля АПвПу2г?

Да, это обязательное требование ПУЭ (Глава 1.7, 2.3).
— Медные экраны подлежат заземлению с обеих сторон кабельной линии для обеспечения протекания токов утечки и срабатывания защит при однофазных замыканиях. Схема заземления (односторонняя/двусторонняя) определяется проектом.
— Броня из стальных лент также должна быть заземлена с обеих сторон линии для электробезопасности. Обычно броня присоединяется к контуру заземления через концевые муфты.

Что означает индекс «2г» и есть ли риск коррозии брони?

Индекс «2г» означает: «2» – броня из двух стальных лент, «г» – без защитного покрова (голый). Риск коррозии существует, особенно при длительном хранении барабана на открытой площадке или при прокладке в очень влажных и агрессивных грунтах. Для борьбы с коррозией применяются оцинкованные ленты. Если риск признан высоким, следует рассмотреть кабель с индексом «2шв» (броня с защитным покровом в виде шланга из ПВХ пластиката) или принять дополнительные меры при прокладке (например, использование трубы в особо агрессивных участках).

Какой аналог у этого кабеля с медной жилой?

Прямым аналогом с медной жилой является кабель марки ПвПу2г 20 кВ 500 мм². Буква «А» (алюминий) в начале маркировки заменяется на ее отсутствие (подразумевается медь по умолчанию). Медный кабель будет иметь меньший диаметр жилы при том же сечении (за счет большей проводимости), несколько большую допустимую токовую нагрузку (на 20-30%), но значительно более высокую стоимость и большую массу. Выбор между алюминием и медью делается на основе технико-экономического расчета.