Кабель АПвПу2г 35 кВ 50 мм²: полный технический анализ

Кабель марки АПвПу2г 35 кВ 50 мм² представляет собой силовой кабель высокого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для стационарной прокладки в земле (траншеях) с низким уровнем механических воздействий, а также в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах). Его конструкция и параметры строго регламентированы техническими условиями и стандартами, в частности, ТУ 16-705.501-2010 и международным стандартом МЭК 60502-2. Данный кабель является современной и эффективной альтернативой кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией (типа АСБ) на аналогичное напряжение.

Расшифровка маркировки АПвПу2г

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• Пв – изоляция жилы из сшитого полиэтилена (Пв – обозначение по отечественным ТУ, эквивалент XLPE).
• Пу – усиленная защитная оболочка из полиэтилена (Пу – полиэтилен усиленный).
• 2г – индекс, обозначающий: «2» – наличие двойной брони из стальных оцинкованных лент, «г» – герметизация (водоблокирующие ленты) в броне для защиты от продольного распространения влаги.
• 35 кВ – номинальное напряжение 35 кВ (междуфазное для трехфазной сети).
• 50 мм² – номинальное сечение основной токопроводящей жилы.

Конструкция кабеля АПвПу2г 35 кВ 50 мм²

Конструкция кабеля многослойна, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая долговечность и надежность в тяжелых условиях эксплуатации.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или аналогичной) круглой формы, однопроволочная (монолитная) для сечений до 70-95 мм², либо многопроволочная. Для 50 мм², как правило, жила однопроволочная. Алюминий обеспечивает легкость и экономическую эффективность по сравнению с медью.

2. Экранирующий слой над жилой (полупроводящий экран)

Наносится поверх жилы экструзионным способом. Представляет собой слой из сшитого полиэтилена с добавлением сажи (полупроводящей композиции). Выравнивает электрическое поле у поверхности жилы, предотвращая локальные перенапряжения и ионизацию.

3. Основная изоляция

Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Толщина изоляции для кабеля на 35 кВ составляет, как правило, 9.0 мм или 10.5 мм в зависимости от конкретного исполнения. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу высокую термостойкость (допустимая температура жилы до +90°C в длительном режиме), стойкость к деформациям и трекингу.

4. Экран по изоляции (полупроводящий экран)

Аналогичен внутреннему экрану. Наносится поверх изоляции, завершая формирование коаксиальной конструкции «жила-изоляция-экран», что является ключевым для кабелей высокого напряжения.

5. Поясная изоляция

Выполняется из медных или алюминиевых лент, либо из электропроводящего полимера. Обеспечивает равномерный электрический контакт по всей длине кабеля и является частью токовой цепи при коротком замыкании на землю.

6. Заполнитель

Пространство между фазными жилами заполняется эластичным материалом (например, ПЭ-лентами) для придания кабелю круглой формы.

7. Разделительный слой (подброневой)

Изготавливается из битумированной бумаги, крепированной бумаги или синтетических лент. Защищает поясную изоляцию и герметизирующие ленты от повреждения стальной броней.

8. Герметизирующие (водоблокирующие) ленты

Ключевой элемент индекса «г». Ленты на основе гидрофобного порошка или геля, которые при контакте с водой разбухают и герметизируют поврежденный участок, препятствуя продольному распространению влаги вдоль кабеля.

9. Броня

Две стальные оцинкованные ленты, наложенные с зазором (зигзагообразно). Обеспечивает механическую защиту от сдавливания, грызунов, случайных повреждений при раскопках. Ленты оцинкованы для защиты от коррозии.

10. Наружная оболочка

Выполнена из усиленного полиэтилена (PE). Обладает высокой стойкостью к агрессивным почвам, влаге, ультрафиолетовому излучению (при прокладке на открытом воздухе), а также хорошими механическими свойствами. Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические характеристики и параметры

Электрические параметры (при температуре жилы +90°C)

Параметр	Значение для кабеля 35 кВ 50 мм²	Примечание
Сопротивление жилы постоянному току, не более	0.641 Ом/км	Согласно ГОСТ 22483
Емкость фазы на землю	~0.25-0.30 мкФ/км	Зависит от точной конструкции
Индуктивное сопротивление	~0.15-0.18 Ом/км	При частоте 50 Гц
Допустимый длительный ток нагрузки (в земле)	~180-200 А	Зависит от условий прокладки (глубина, температура грунта, удельное тепловое сопротивление)
Ток короткого замыкания (длительность до 4 с)	~6.5 кА	Рассчитывается по формуле I²t
Испытательное напряжение переменным током (промышленной частоты)	65 кВ (в течение 10 мин.)	Для готового кабеля после монтажа
Испытательное напряжение постоянным током	105 кВ (в течение 15 мин.)	Для приемо-сдаточных испытаний

Механические и климатические параметры

Параметр	Значение / Условие
Минимальный радиус изгиба при прокладке	Не менее 20 наружных диаметров кабеля
Диапазон рабочих температур	От -50°C до +50°C (для монтажа без предварительного подогрева до -20°C)
Максимальная температура жилы в длительном режиме	+90°C
Максимальная температура жилы при КЗ	+250°C (длительность до 4 с)
Стойкость к тепловому удару при КЗ	Согласно МЭК 60502-2
Стойкость к распространению горения	Кабель не распространяет горение при одиночной прокладке

Область применения

Кабель АПвПу2г 35 кВ 50 мм² предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Основные сферы применения:

• Питающие линии от подстанций 35/10(6) кВ к городским и промышленным распределительным пунктам.
• Вводы и межсекционные связи на подстанциях и распределительных устройствах.
• Прокладка в кабельных коллекторах и тоннелях в условиях высокой влажности.
• Прокладка в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, включая участки с наличием блуждающих токов.
• Объекты нефтегазовой, горнодобывающей и химической промышленности, где требуется стойкость к агрессивным средам.

Не рекомендуется для прокладки по воздуху (на тросах) без дополнительной защиты от УФ-излучения, хотя материал оболочки (ПЭ) обладает определенной стойкостью.

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж кабеля АПвПу2г требует соблюдения ряда строгих правил:

• Раскатка: Запрещается сбрасывание барабанов с транспортных средств. Раскатка осуществляется с применением кабельных роликов, установленных на прямых участках и в углах поворота. Радиус изгиба должен контролироваться.
• Прокладка в траншее: Глубина прокладки – не менее 0.7 м от планировочной отметки. На дне траншеи устраивается песчаная или мягкая грунтовая подушка толщиной 100 мм. После укладки кабель засыпается таким же слоем песка, затем защищается сигнальной лентой или кирпичом/бетонными плитами, после чего производится обратная засыпка грунтом.
• Соединение и оконцевание: Требуют применения специальных кабельных муфт (соединительных и концевых), рассчитанных на 35 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена. Необходима тщательная зачистка, обезжиривание и соблюдение геометрии монтажа экранов. Работы должны выполняться квалифицированным персоналом с использованием термоусаживаемых или холодноусаживаемых комплектов.
• Заземление: Броня, экраны и металлические элементы муфт подлежат надежному двустороннему заземлению. Сечение заземляющих проводников должно соответствовать ПУЭ.
• Испытания после монтажа: Обязательным этапом является проведение высоковольтных испытаний постоянным напряжением 105 кВ в течение 15 минут.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества перед кабелем с бумажно-пропитанной изоляцией (АСБ):

• Более высокая допустимая температура жилы (+90°C против +70°C у АСБ), что позволяет пропускать больший ток при том же сечении.
• Отсутствие риска стекания пропиточного состава при прокладке на вертикальных участках.
• Меньший вес и внешний диаметр.
• Более высокая стойкость к влаге и агрессивным средам благодаря полиэтиленовой оболочке.
• Более простая и чистая процедура монтажа муфт (не требуется резервуар с мастикой).
• Меньшие диэлектрические потери.

Недостатки/особенности:

• Более высокая чувствительность к механическим повреждениям острыми предметами по сравнению с АСБл (бронированным бумажным).
• Требовательность к качеству монтажа муфт – необходима абсолютная чистота и герметичность.
• Более высокая стоимость на единицу длины, хотя общая экономическая эффективность часто выше из-за повышенной пропускной способности.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается АПвПу2г от АПвП2г?

Основное отличие – в материале наружной оболочки. У АПвПу2г оболочка из усиленного полиэтилена (Пу), который обладает повышенной механической прочностью, стойкостью к растрескиванию и агрессивным средам. У АПвП2г оболочка из обычного поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Кабель с оболочкой Пу предпочтительнее для прокладки в агрессивных грунтах и в условиях возможных механических воздействий.

Можно ли прокладывать кабель АПвПу2г в воде?

Конструкция кабеля, особенно наличие герметизирующих лент («г»), обеспечивает стойкость к продольному проникновению влаги. Однако кабель не предназначен для постоянной прокладки непосредственно в воде (подводные переходы). Для таких целей существуют специальные кабели с гидростатической защитой из свинцовой оболочки (например, АПвП2г). Прокладка в коллекторах с возможным подтоплением допустима.

Какой срок службы у данного кабеля?

Номинальный срок службы кабеля АПвПу2г, заявленный производителями и стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать 40-50 лет при соблюдении условий прокладки, норм нагрузки и отсутствии внешних повреждений.

Как рассчитать ток короткого замыкания для этого кабеля?

Термическая стойкость к току короткого замыкания определяется параметром I²t, который указывается в технической документации завода-изготовителя. Для приближенного расчета можно использовать формулу: I = S k / √t, где S – сечение жилы (50 мм²), t – время действия КЗ (с), k – коэффициент, зависящий от материала жилы и допустимой температуры (для алюминия при начальной температуре +90°C и конечной +250°C k ≈ 92). Например, для t=1с: I ≈ 50 92 / 1 = 4600 А.

Требуется ли дополнительная защита при прокладке в одном канале с кабелями на 6-10 кВ?

Да, согласно ПУЭ (Глава 2.3), при совместной прокладке в одной траншее или канале кабелей разных напряжений, между группами кабелей должны быть установлены разделительные слои из кирпича или бетонных плит. Кроме того, кабели на 35 кВ, как правило, прокладываются на большей глубине.

Как маркируются концы кабеля для фазировки?

На заводе-изготовителе на концы кабеля наносятся бирки с указанием марки, сечения, длины, номинального напряжения, даты изготовления и номера барабана. Для идентификации фаз при монтаже используются термоусаживаемые трубки или кембрики стандартных цветов: желтый (фаза A), зеленый (фаза B), красный (фаза C). Также на расстоянии 250-300 мм от конца кабеля на изоляцию жил могут наноситься риски или цифры.

Каковы основные причины выхода из строя таких кабелей?

• Механические повреждения брони и оболочки при земляных работах (основная причина).
• Некачественный монтаж соединительных и концевых муфт, приводящий к попаданию влаги или частичным разрядам.
• Перегрузка по току, вызывающая термическое старение изоляции.
• Повреждение грызунами (редко, но возможно при отсутствии дополнительной защиты).
• Коррозия брони в сильноагрессивных грунтах при повреждении оболочки.