Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвПу2г 3-х жильный на напряжение 35 кВ: конструкция, применение и технические характеристики

Кабель марки АПвПу2г 3x… на напряжение 35 кВ представляет собой современное силовое кабельное изделие, предназначенное для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, долговечность и безопасность при эксплуатации в различных условиях, в том числе при прокладке в земле (траншеях) с низкой коррозионной активностью, в кабельных каналах, туннелях и помещениях. Расшифровка маркировки кабеля АПвПу2г является ключом к пониманию его конструкции: А – алюминиевая токопроводящая жила; П – изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE); в – внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката; Пу – усиленная наружная оболочка из полиэтилена; 2г – наличие двойной гидроизоляции (герметизация) – продольная и поперечная; 3-х жильный – три изолированные жилы в одном кабеле; 35 кВ – номинальное напряжение.

Детальное описание конструктивных элементов

Конструкция кабеля АПвПу2г является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее послойно, от центра к периферии.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или аналогичной) круглой формы. Для сечений от 120 мм² и выше, как правило, применяется секторная или сегментная форма, что позволяет оптимизировать диаметр кабеля и сделать его более компактным. Жила может быть однопроволочной (монолитной) для небольших сечений или многопроволочной для обеспечения необходимой гибкости.

2. Экран на жиле (полупроводящий экран)

Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его основная задача – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений на границе между жилой и изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – главной причины старения и пробоя изоляции.

3. Основная изоляция

Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии. Этот материал, подвергнутый процессу поперечной сшивки молекул, обладает выдающимися свойствами: высокая электрическая прочность (около 20-25 кВ/мм), термостойкость (длительно допустимая температура жилы +90°C), стойкость к тепловым ударам (кратковременно до +250°C) и отличные механические характеристики. Толщина изоляции строго нормирована стандартами (ТУ 16-705.500-2006, ГОСТ 31996-2012 и др.) в зависимости от номинального напряжения.

4. Экран на изоляции (полупроводящий слой)

Поверх основной изоляции накладывается второй экструдированный слой из полупроводящего материала. Он, совместно с экраном на жиле, создает идеально гладкое цилиндрическое электрическое поле вокруг жилы, концентрируя его внутри изоляционного слоя.

5. Поясная изоляция и экран

В трехжильных кабелях на 35 кВ экранирование каждой жилы является обязательным. После наложения экрана на изоляцию, поверх него накладывается медная лента или проводящая полимерная лента, которая служит нулевым (земляным) потенциалом для электрического поля. Далее следует медный экран, который может выполняться в двух вариантах:

• В виде медных лент, наложенных спирально с перекрытием.
• В виде оплетки из медных проволок (более гибкий вариант, улучшающее заземление и стойкость к токам короткого замыкания).

Основные функции медного экрана: защита от внешних электромагнитных помех, замыкание электрического поля на землю, проведение токов утечки и, что критически важно, проведение токов короткого замыкания в течение времени срабатывания защиты.

6. Разделительный слой и гидроизоляция

Поверх экранов жил накладывается поясная изоляция (обычно из ПВХ или полиэтилентерефталатных лент), а затем ключевой для марки «2г» элемент – алюмополимерная лента. Эта лента, состоящая из алюминиевой фольги, ламинированной с полимерной пленкой, обеспечивает продольную герметизацию кабеля от проникновения влаги и радиальную защиту от проникновения воды под давлением. Именно этот слой обозначается индексом «2г» (двойная герметизация).

7. Внутренняя оболочка (подоболочка)

Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Выполняет функцию дополнительной изоляции и механической защиты экранов, а также служит основой для наложения брони.

8. Броня

Выполняется в виде двух стальных оцинкованных лент, наложенных с зазором и перекрытием. Броня обеспечивает механическую защиту кабеля от растягивающих усилий, ударов, грызунов и других внешних воздействий при прокладке в земле.

9. Наружная оболочка (защитный шланг)

Наружная оболочка из полиэтилена (индекс «Пу» – усиленная) черного цвета. Она защищает броню от коррозии, выполняет функцию внешней изоляции и предохраняет кабель от агрессивных химических воздействий почвы. Полиэтилен, по сравнению с ПВХ, обладает более высокой стойкостью к влаге и агрессивным средам.

Основные технические и электрические параметры

Параметры кабеля АПвПу2г регламентируются техническими условиями и стандартами. Ниже приведены ключевые характеристики для кабеля на напряжение 35 кВ.

Таблица 1. Основные электрические и эксплуатационные параметры

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	20,5 / 35 кВ (40,5 кВ)
Система измерения напряжения	U0 – напряжение между жилой и землей; U – междуфазное напряжение; Um – максимальное длительно допустимое
Частота	50 Гц
Климатическое исполнение	УХЛ, категории размещения 1-5 по ГОСТ 15150 (для умеренного и холодного климата)
Допустимая температура нагрева жилы при длительной эксплуатации	+90°C
Допустимая температура нагрева жилы при коротком замыкании (не более 4 сек)	+250°C
Допустимая температура нагрева жилы при перегрузке	+130°C
Минимальный радиус изгиба при прокладке	Не менее 20 наружных диаметров кабеля
Строительная длина	Не менее 250 м (может оговариваться с заказчиком)
Срок службы	Не менее 30 лет

Таблица 2. Примеры сечений и массо-габаритных показателей (ориентировочные)

Сечение жил, мм²	Наружный диаметр, мм	Масса 1 км кабеля, кг	Допустимый длительный ток (Iдл)*, А
3×50	65-70	4500-5000	170-190
3×95	75-80	6000-6500	240-270
3×150	85-90	8000-8500	310-340
3×240	95-105	11000-12000	400-440

• Точные значения токовой нагрузки зависят от условий прокладки (температура грунта, способ прокладки, удельное тепловое сопротивление среды) и должны определяться по актуальным расчетным методикам (ПУЭ 7 изд., ГОСТ Р 52796-2007).

Область применения и особенности прокладки

Кабель АПвПу2г 35 кВ предназначен для прокладки в земле (траншеях) без дополнительной защиты, если отсутствует риск механических повреждений, а также в кабельных сооружениях (коллекторах, туннелях, каналах). Благодаря герметизации («2г») он может прокладываться в грунтах с низкой и средней коррозионной активностью, а также в местах с наличием блуждающих токов. Его применение целесообразно на ответственных участках сетей: вводы на подстанции, магистральные линии в городских распределительных сетях, питание крупных промышленных предприятий.

При прокладке в земле необходимо соблюдать следующие условия:

• Подготовка траншеи с песчаной подушкой толщиной не менее 100 мм.
• Отсутствие в траншее острых камней, строительного мусора.
• Глубина прокладки от планировочной отметки – не менее 0,7 м для линий до 35 кВ.
• Засыпка кабеля мягким грунтом или песком без включений на высоту 200 мм, затем укладка сигнальной ленты и полная засыпка.
• Обязательное наличие концевой разделки и соединительных муфт, предназначенных для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества кабеля АПвПу2г 35 кВ:

• Высокая пропускная способность: Допустимая температура жилы +90°C против +70°C у кабелей с бумажно-масляной изоляцией, что позволяет передавать большие мощности при том же сечении.
• Надежная герметизация: Конструкция «2г» практически исключает риск проникновения влаги внутрь кабеля и развития водных древ.
• Отсутствие необходимости в сложных системах подпитки маслом: В отличие от маслонаполненных кабелей, не требует обслуживания масляного хозяйства.
• Удобство монтажа: Меньший вес и радиус изгиба по сравнению с кабелями в свинцовой оболочке.
• Высокая стойкость к термическим перегрузкам и коротким замыканиям.

Недостатки и ограничения:

• Более высокая чувствительность к качеству монтажа концевых заделок и муфт: Требует высокой квалификации персонала.
• Относительно высокая стоимость по сравнению с кабелями в ПВХ изоляции на средние напряжения.
• Необходимость тщательного контроля состояния внешней оболочки при прокладке во избежание механических повреждений.
• Ограниченная стойкость брони к постоянным растягивающим нагрузкам.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие кабеля АПвПу2г от АПвПуг?

Основное отличие – в материале внешней защитной оболочки. У кабеля АПвПу2г наружная оболочка выполнена из полиэтилена (индекс «Пу»), а у кабеля АПвПуг – из поливинилхлоридного пластиката (индекс «В» в маркировке часто опускается). Полиэтиленовая оболочка обладает большей стойкостью к влаге и химической агрессии, что делает кабель АПвПу2г более предпочтительным для прокладки в грунтах с повышенной влажностью и агрессивностью. Оба кабеля имеют герметизацию («г» или «2г»).

Как правильно выбрать сечение жил кабеля АПвПу2г 35 кВ?

Выбор сечения является комплексной инженерной задачей и должен производиться на основании:

• Расчетного длительного тока нагрузки.
• Условий прокладки (температура грунта, удельное тепловое сопротивление, количество кабелей в траншее, proximity effect).
• Допустимой потери напряжения.
• Термической стойкости к токам короткого замыкания.
• Экономической плотности тока (для проектов с большими длинами).

Основным руководящим документом являются «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ, глава 1.3) и методики, приведенные в ГОСТ Р 52796-2007.

Какие муфты необходимо использовать для монтажа кабеля АПвПу2г?

Для соединения и оконцевания кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 35 кВ необходимо применять специальные муфты: соединительные, концевые (в т.ч. для внутренней и наружной установки) и стопорные. Муфты должны быть рассчитаны на соответствующее напряжение, тип изоляции кабеля и иметь сопоставимую или превосходящую степень герметизации. На рынке представлены муфты как холодной (заливные, на основе эпоксидных компаундов), так и горячей (с термоусаживаемыми компонентами) усадки. Выбор зависит от условий монтажа и предпочтений эксплуатирующей организации.

Требуется ли дополнительная защита при прокладке в земле?

Брони и полиэтиленовой оболочки кабеля АПвПу2г, как правило, достаточно для прокладки в обычных грунтах. Однако в условиях повышенной механической опасности (например, прокладка под дорогами, в каменистых грунтах, зоны с риском раскопок) рекомендуется:

• Прокладка в асбоцементных, ПНД или ПВХ трубах.
• Устройство защитного кирпичного или бетонного канала поверх кабеля.
• Использование сигнальной ленты с металлической фольгой на глубине 0,3-0,4 м от поверхности.

Как осуществляется контроль состояния изоляции кабеля в эксплуатации?

Для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена применяются следующие методы диагностики:

• Измерение сопротивления изоляции мегаомметром на 2,5 или 5 кВ.
• Измерение тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) и емкости жил.
• Частичный разрядный контроль (метод локации источников частичных разрядов).
• Инфракрасная термография мест соединений и концевых заделок под нагрузкой.

Периодичность и виды испытаний регламентируются «Правилами технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭЭП) и ведомственными инструкциями.

Заключение

Кабель АПвПу2г 3-х жильный на напряжение 35 кВ представляет собой высокотехнологичное изделие, сочетающее преимущества изоляции из сшитого полиэтилена с надежной системой герметизации и механической защиты. Его применение позволяет создавать экономичные, надежные и долговечные кабельные линии для сетей среднего высокого напряжения. Успешная эксплуатация такого кабеля напрямую зависит от корректного выбора параметров, соблюдения правил прокладки и монтажа, а также применения качественных комплектующих и квалифицированного проведения пусконаладочных и диагностических работ.