Кабель АПвПу2гж 20 кВ 50 мм²: полное техническое описание и область применения
Кабель марки АПвПу2гж 20 кВ с номинальным сечением токопроводящей жилы 50 мм² представляет собой силовой кабель для стационарной прокладки в электрических сетях на напряжение 20 кВ с изолированной нейтралью. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, долговечность и безопасность при эксплуатации в различных условиях, включая агрессивные среды.
Расшифровка маркировки АПвПу2гж
Маркировка кабеля выполняется согласно ГОСТ и содержит информацию о его ключевых конструктивных особенностях:
- А – материал жилы: алюминий.
- П – материал изоляции: сшитый полиэтилен (Пв).
- в – тип изоляции: вулканизированный (сшитый) полиэтилен.
- Пу – тип защитной оболочки: усиленная полиэтиленовая.
- 2г – обозначение герметизации: «2» – алюмополимерная лента, «г» – продольная герметизация водоблокирующими лентами.
- ж – наличие желтозеленого заземляющего проводника в виде отдельной жилы.
- 20 кВ – номинальное напряжение, на которое рассчитан кабель.
- 50 мм² – номинальное сечение основной токопроводящей жилы.
- Защита от внешних электромагнитных помех.
- Обеспечение симметрии электрического поля.
- Создание пути для тока короткого замыкания.
- Создание пути для тока утечки при повреждении изоляции.
- Алюмополимерная лента (АПЛ): комбинированный материал из алюминиевой фольги и полимерной пленки. Выполняет функцию продольной влагозащиты, являясь барьером для проникновения влаги вдоль кабеля.
- Водоблокирующие ленты (порошки): накладываются продольно или под оболочку. При контакте с водой набухают, герметизируя возможные повреждения оболочки.
- Воздушные линии на тросах (СИП-эффект): прокладка по опорам ЛЭП с использованием несущего троса. Усиленная оболочка «Пу» устойчива к УФ-излучению и перепадам температур.
- Прокладка в кабельных каналах, коллекторах и тоннелях: герметизирующий слой «2г» защищает от конденсата и случайных протечек.
- Прокладка в земле (траншеях): кабель может укладываться непосредственно в грунт (кроме каменистых и с содержанием шлака) при условии защиты механическими плитами или сигнальной лентой. Обязательна песчаная подушка и засыпка.
- Прокладка в агрессивных грунтах: полиэтиленовая оболочка устойчива к химической коррозии.
- Вводы на территории промышленных предприятий, подстанций, городских распределительных сетей.
- Высокая надежность и долговечность: Срок службы не менее 30-40 лет при соблюдении условий эксплуатации.
- Отличные диэлектрические свойства изоляции XLPE: Высокая стойкость к частичным разрядам, низкие диэлектрические потери.
- Полная герметизация конструкции (2г): Исключает продольное распространение влаги, что является главной причиной старения традиционных кабелей.
- Устойчивость к агрессивным средам: Полиэтиленовая оболочка не подвержена коррозии.
- Большая допустимая температура и токовая нагрузка по сравнению с кабелями с бумажно-пропитанной изоляцией (БПИ).
- Меньший вес и радиус изгиба по сравнению с кабелями БПИ аналогичного напряжения и сечения.
- Простота монтажа и соединения: Не требует сложных систем подпитки и концевых упоров, как кабели БПИ.
- Более высокая стоимость по сравнению с кабелями АПвБбШв (с бумажной изоляцией и ПВХ оболочкой).
- Чувствительность к механическим повреждениям оболочки при монтаже: Несмотря на усиленную оболочку, требуется аккуратность при протяжке.
- Необходимость использования специальных термоусаживаемых или прессованных муфт, предназначенных для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена.
- Требовательность к качеству монтажа концевых заделок: Необходима идеальная зачистка и подготовка полупроводящих слоев для исключения локальных перенапряжений.
Конструкция кабеля АПвПу2гж 20 кВ 50 мм²
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее подробно, начиная от центра.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или аналогичной) по ГОСТ 22483. Для сечения 50 мм² жила, как правило, имеет круглую форму и может быть как однопроволочной (одножильной), так и многопроволочной. Класс гибкости обычно 1 или 2. Жила имеет гладкую поверхность для обеспечения равномерного электрического поля и отсутствия локальных перенапряжений.
2. Экран на жиле (полупроводящий экран)
Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его основная функция – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение частичных разрядов, которые разрушают основную изоляцию.
3. Основная изоляция
Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Это ключевой элемент, определяющий рабочее напряжение кабеля. Для 20 кВ толщина изоляции стандартизирована. Сшитый полиэтилен обладает высокими диэлектрическими характеристиками, термостойкостью (допускает длительную температуру жилы до +90°C), стойкостью к тепловым ударам и механической прочностью.
4. Экран на изоляции (полупроводящий слой)
Поверх основной изоляции накладывается второй экструдированный слой из полупроводящего материала. Он, совместно с экраном на жиле, создает коаксиальную конструкцию, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции.
5. Поясная изоляция
В трехжильных кабелях поверх скрученных изолированных жил накладывается поясная изоляция, обычно из полупроводящих или специальных лавсановых лент, для формирования правильной круглой формы кабеля.
6. Металлический экран
Выполняется в виде медной ленты или оплетки из медных проволок. Основные функции:
В кабеле АПвПу2гж часто используется комбинированный экран: медная лента + дренажная жила из меди или луженой меди.
7. Дренажная жила
Медная жила, расположенная поверх металлического экрана. Предназначена для соединения экранов отдельных участков кабеля и заземления, обеспечивая низкое сопротивление цепи.
8. Заполнитель и разделительный слой
Пространство между жилами заполняется эластичным материалом (например, ПЭ или ПВХ жгутами) для придания кабелю круглой формы. Поверх экрана может накладываться разделительный слой из полимерной пленки или лент.
9. Герметизирующий слой (2г)
Ключевая особенность марки «2г». Состоит из двух элементов:
Этот слой критически важен для прокладки в грунтах с высокой влажностью, в коллекторах, тоннелях и при пересечении водных преград.
10. Внешняя оболочка (Пу)
Изготавливается из полиэтилена (ПЭ) повышенной прочности. Буква «у» в индексе «Пу» означает «усиленная». Эта оболочка обладает высокой стойкостью к механическим повреждениям, истиранию, агрессивным химическим веществам (кислотам, щелочам, солям), а также к солнечному излучению (УФ-стабилизирована). Цвет оболочки, как правило, черный.
11. Желто-зеленая жила (ж)
Отдельная неизолированная жила сечением, как правило, 16 или 25 мм² (в зависимости от проекта), предназначенная для использования в качестве проводника защитного заземления. Располагается поверх внутренних слоев под оболочкой.
Основные технические характеристики
Электрические параметры (для сечения 50 мм²)
| Параметр | Значение / Условие | Нормативный документ |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 12/20 кВ (24 кВ) | ГОСТ 31996-2012 |
| Максимальная длительно допустимая температура жилы | +90°C | ГОСТ 31996-2012 |
| Максимальная температура при КЗ (длительность до 4 с) | +250°C | ГОСТ 31996-2012 |
| Допустимый ток длительной нагрузки (Iдоп) | ~200 А (зависит от способа прокладки и температуры грунта) | ПУЭ, расчетные таблицы |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, не более | 0.641 Ом/км | ГОСТ 22483-2012 |
| Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц, 10 мин. | 30 кВ | ГОСТ 31996-2012 |
| Емкость на 1 км длины | ~0.3 мкФ/км | Паспорт кабеля |
Механические и климатические параметры
| Параметр | Значение / Условие |
|---|---|
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 15 x Dнар (где Dнар – наружный диаметр кабеля) |
| Диапазон температур монтажа (без предварительного подогрева) | от -15°C до +50°C |
| Диапазон температур эксплуатации | от -50°C до +50°C |
| Стойкость к тепловому удару при КЗ | Высокая (материал XLPE) |
| Стойкость к распространению горения при одиночной прокладке | Не распространяет горение (по ГОСТ) |
Область применения и способы прокладки
Кабель АПвПу2гж 20 кВ 50 мм² применяется для создания и модернизации распределительных сетей среднего напряжения. Основные сферы применения:
Важно: Прокладка в блоках или трубах требует дополнительного расчета допустимого тока нагрузки из-за ухудшенных условий теплоотвода.
Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами
Преимущества:
Недостатки / Особенности:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. В чем принципиальная разница между АПвПу2гж и АПвБбШв на 20 кВ?
АПвБбШв имеет изоляцию из бумаги, пропитанной вязким составом, броню из стальных лент (Бб) и шланг из ПВХ (Шв). Он тяжелее, имеет больший радиус изгиба, требует соблюдения перепадов уровней при прокладке из-за стекания пропитки. АПвПу2гж имеет сухую изоляцию из XLPE, не боится перепадов уровней, легче, долговечнее и обладает герметизацией «2г», которой у АПвБбШв нет. АПвБбШв чаще применяется там, где требуется защита от механических повреждений (броня), но нет высоких требований по герметичности.
2. Можно ли прокладывать кабель АПвПу2гж в земле без защиты?
Прямая прокладка в земле допускается, но не рекомендуется без механической защиты (кирпич, бетонные плиты, защитные трубы на участках с риском повреждения). Обязательна песчаная подсыпка и засыпка, отсутствие в грунте строительного мусора и острых камней. ПУЭ требуют защиты кабелей на напряжения выше 1 кВ в местах с повышенной внешней нагрузкой.
3. Что означает индекс «2г» и почему он важен?
Индекс «2г» указывает на наличие двойной защиты от влаги: алюмополимерная лента (барьерная защита) + водоблокирующие материалы (активная защита). Это предотвращает проникновение и распространение влаги вдоль кабеля при повреждении внешней оболочки, что является основной причиной старения и пробоя изоляции. Для прокладки в грунтах с высоким уровнем грунтовых вод, в коллекторах это обязательное требование.
4. Как правильно выбрать сечение 50 мм²? Достаточно ли его для конкретной нагрузки?
Сечение 50 мм² выбирается на основе расчета по допустимому току нагрузки (Iдоп) с учетом способа прокладки (в земле, воздухе, канале), температуры окружающей среды, количества параллельно работающих кабелей и коэффициента резервирования. Для ориентира, Iдоп для одного кабеля 50 мм², проложенного в земле при +25°C, составляет около 200 А, что соответствует мощности ~6.9 МВт при трехфазном напряжении 20 кВ. Точный расчет должен выполнять проектировщик согласно ПУЭ гл. 1.3.
5. Какие муфты необходимо использовать для соединения и оконцевания данного кабеля?
Необходимо применять только муфты, предназначенные для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 20 кВ. Это могут быть термоусаживаемые муфты (с изоляцией из радиационно-сшитого полиолефина), холодноусаживаемые (на основе силикона) или прессованные эпоксидные. Критически важно использовать комплекты, включающие экранирующие и полупроводящие элементы для восстановления экранирующего слоя.
6. Требуется ли дополнительное заземление, если есть желто-зеленая жила («ж»)?
Желто-зеленая жила является проводником защитного заземления (PE) и подлежит обязательному заземлению с обоих концов кабельной линии. Параллельно с этим должны быть заземлены металлические экраны всех трех фаз (обычно они соединяются между собой и с землей в муфтах и концевой заделке). Назначение разное: жила «ж» – для заземления корпусов оборудования, экраны – для защиты от перенапряжений и прохождения токов КЗ.
Заключение
Кабель АПвПу2гж 20 кВ 50 мм² представляет собой современное, технологичное решение для распределительных сетей среднего напряжения. Его конструкция, сочетающая преимущества изоляции из сшитого полиэтилена, систему полной продольной герметизации и усиленную полиэтиленовую оболочку, обеспечивает высокий уровень эксплуатационной надежности в широком диапазоне условий: от прокладки в земле и кабельных сооружениях до воздушных линий. Правильный выбор данного кабеля для проектов, требующих повышенной стойкости к влаге и агрессивным средам, а также квалифицированный монтаж с использованием соответствующих аксессуаров являются залогом создания долговечной и безопасной кабельной линии.