Кабель силовой АПвПу2гж на напряжение 20 кВ с сечением жилы 70 мм²: полный технический анализ

Кабель АПвПу2гж 20 кВ 70 мм² представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для стационарной прокладки в электрических сетях на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы подобраны для обеспечения высокой надежности, долговечности и безопасности при эксплуатации в современных распределительных сетях среднего напряжения.

Расшифровка маркировки АПвПу2гж

• А – Алюминиевая токопроводящая жила.
• П – Изоляция из силанольносшитого полиэтилена.
• в – Оболочка из поливинилхлоридного пластиката.
• Пу – Усиленная защитная оболочка (приставка «у» обозначает усиление) из полиэтилена. Фактически означает наличие экструдированной полиэтиленовой оболочки поверх брони.
• 2г – Двойная герметизация: водоблокирующие ленты и/или гидрофобный заполнитель в поясной изоляции и под оболочкой.
• ж – Наличие жёлто-зелёной жилы заземления в виде отдельного изолированного проводника (обычно меньшего сечения).
• 20 кВ – Номинальное напряжение 20000 В.
• 70 мм² – Номинальное сечение основной токопроводящей жилы.

Конструкция кабеля

Конструкция кабеля АПвПу2гж является многослойной, каждый слой выполняет строго определённую функцию.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий, твердый, для электрических целей) по ГОСТ 22483. Для сечения 70 мм² жила, как правило, однопроволочная (монолитная) класса 1 по гибкости, что соответствует требованиям для стационарной прокладки. Жила имеет круглую форму.

2. Внутренний экран (экран по жиле)

Полупроводящей экструдированный слой, накладываемый непосредственно на токопроводящую жилу. Выполняет ключевую роль в выравнивании электрического поля и предотвращении локальных концентраций напряжённости на микронеровностях жилы, что существенно повышает электрическую прочность изоляции.

3. Изоляция

Выполнена из силанольносшитого полиэтилена (СПЭ или XLPE). Толщина изоляции нормирована стандартами (например, ГОСТ 31565-2012, МЭК 60502-2) и для напряжения 20 кВ составляет, как правило, 5.5-6.0 мм. Сшитый полиэтилен сохраняет механические и диэлектрические свойства при повышенных температурах (до 90°C в продолжительном режиме и до 250°C при коротком замыкании), что является его основным преимуществом перед бумажно-масляной изоляцией.

4. Внешний экран (экран по изоляции)

Также представляет собой полупроводящей экструдированный слой. Его функция – создание равномерного цилиндрического электрического поля вокруг изоляции и её защита от внешних воздействий. Вместе с внутренним экраном образует концентрический экранирующий узел.

5. Поясная изоляция

Выполняется из полупроводящих и медных лент или других материалов. В конструкции с индексом «2г» в этот слой интегрированы водоблокирующие (гидрофобные) ленты или порошки. При контакте с влагой они разбухают, герметизируя продольные полости в кабеле и предотвращая распространение воды вдоль трассы.

6. Дренажная жила

Неизолированный медный проводник малого сечения, уложенный поверх экранов. Предназначен для выравнивания потенциала и обеспечения возможности заземления экранов с обоих концов кабеля для отвода capacitive токов.

7. Броня

Выполняется из двух стальных оцинкованных лент, наложенных спирально с зазором. Ленты имеют защитное покрытие от коррозии. Назначение брони – защита кабеля от механических повреждений (удары, сдавливание, грызуны) при прокладке в земле (траншеях).

8. Защитный шланг (оболочка)

Экструдированная оболочка из полиэтилена (индекс «Пу»), накладываемая поверх брони. Защищает стальные ленты брони от коррозии и обеспечивает дополнительную механическую и химическую стойкость. Имеет, как правило, чёрный цвет.

9. Изолированная жила заземления (ж)

Отдельный изолированный проводник с жёлто-зелёной изоляцией, расположенный под броней. Предназначен для подключения к контуру заземления и обеспечения безопасности. Сечение этой жилы нормировано и для кабеля 20 кВ обычно составляет 16 или 25 мм².

Основные технические характеристики

Электрические параметры

Для кабеля АПвПу2г 20 кВ 70 мм²:

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 12/20 (24) кВ.
• Максимально допустимая рабочая температура жилы: +90°C.
• Допустимая температура при коротком замыкании (до 5 сек): +250°C.
• Допустимая температура при перегрузке: +130°C.
• Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -20°C.
• Сопротивление изоляции: не менее 100 МОм·км.
• Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц после монтажа: 2.5U₀ в течение 15 мин (30 кВ).
• Импульсное испытательное напряжение (грозовой импульс 1,2/50 мкс): 125 кВ.

Механические и геометрические параметры (ориентировочные)

Параметр	Значение
Строение жилы	Однопроволочная (монолитная)
Диаметр жилы, мм	Около 9.5
Толщина изоляции, мм	5.5-6.0
Толщина оболочки, мм	Около 3.0
Примерный наружный диаметр кабеля, мм	40-45
Примерная масса 1 км кабеля, кг	2500-3000
Минимальный радиус изгиба при прокладке	15-20 наружных диаметров кабеля (~600-800 мм)

Токовые нагрузки (ориентировочные)

Допустимый длительный ток зависит от условий прокладки. Согласно ПУЭ 7 изд., ГОСТ Р 52735-2007, для кабеля 20 кВ 70 мм²:

Условия прокладки	Длительно допустимый ток, А
В земле (траншее), при температуре грунта +15°C, удельном тепловом сопротивлении 1.2 К·м/Вт	200-220
В воздухе, при температуре воздуха +25°C	215-235

Примечание: Точные значения необходимо уточнять по актуальным нормативным документам и расчетам для конкретных условий (глубина заложения, количество кабелей в траншее, соседние источники тепла и т.д.).

Область применения

Кабель АПвПу2гж 20 кВ 70 мм² предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Основные сферы применения:

• Распределительные сети среднего напряжения 6-20 кВ (воздушные линии, переустройство ВЛ в КЛ).
• Питание мощных потребителей: трансформаторные подстанции, крупные промышленные предприятия, насосные и компрессорные станции.
• Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах).
• Прокладка в земле (траншеях) при наличии риска механических повреждений, в том числе в условиях агрессивных грунтов (благодаря полиэтиленовому шлангу).
• Участки трасс с повышенными требованиями к надежности и влагозащищенности (благодаря двойной герметизации «2г»).

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества кабеля АПвПу2гж:

• Высокая надежность изоляции: СПЭ не стареет из-за миграции масла, не требует градиентных устройств, устойчив к тепловым перегрузкам.
• Безопасность: Отсутствие масла исключает риск возгорания и загрязнения окружающей среды.
• Простота монтажа и эксплуатации: Допускает большую разность уровней по трассе, меньшие радиусы изгиба по сравнению с маслонаполненными кабелями.
• Двойная защита от влаги: Конструкция «2г» эффективно предотвращает распространение воды вдоль кабеля, что критически важно при повреждении оболочки.
• Коррозионная стойкость: Полиэтиленовый шланг над броней надежно защищает стальные ленты.
• Наличие жилы заземления: Упрощает монтаж и обеспечивает дополнительный защитный потенциал.

Недостатки и ограничения:

• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями в ПВХ изоляции на среднее напряжение (но часто сопоставима или ниже стоимости маслонаполненных кабелей).
• Чувствительность к точечным механическим повреждениям изоляции при монтаже (требуется аккуратность).
• Необходимость специального инструмента и технологии для разделки и монтажа концевых и соединительных муфт.
• Больший вес и габариты по сравнению с кабелями на более низкое напряжение.

Особенности монтажа и эксплуатации

• Прокладка: Допускается прокладка в земле (траншеях), в кабельных сооружениях, по эстакадам. При прокладке в земле необходима песчаная подушка и защита кирпичом или сигнальной лентой. Минимальный радиус изгиба – не менее 15-20 наружных диаметров.
• Соединение и ответвление: Выполняются с помощью специальных соединительных и ответвительных муфт для кабелей с СПЭ-изоляцией на 20 кВ. Требуют высокой квалификации монтажников.
• Заделка концов: Обязательно применение концевых муфт (седельных или проходных) с обязательным заземлением экранов и брони.
• Заземление: Экран (посредством дренажной жилы), броня и изолированная жила заземления («ж») должны быть надежно подключены к контуру заземления с обоих концов кабельной линии для отвода capacitive токов и обеспечения безопасности.
• Испытания после монтажа: Обязательны высоковольтные испытания повышенным напряжением 30 кВ частотой 50 Гц в течение 15 минут.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем кабель АПвПу2г отличается от АПвП2г?

Основное отличие – в наличии усиленной полиэтиленовой оболочки поверх брони (индекс «у» в АПвПу2г). У кабеля АПвП2г поверх брони наложена оболочка из ПВХ. Полиэтиленовая оболочка обеспечивает лучшую защиту брони от коррозии и более высокую стойкость к агрессивным средам и растрескиванию.

Обязательно ли заземлять экран с двух сторон?

Да, для кабелей на напряжение 6 кВ и выше с изолированными экранами (к которым относится АПвПу2гж) согласно ПУЭ (п. 1.7.83, 3.1.13) требуется двустороннее заземление металлических оболочек и брони. Это необходимо для отвода capacitive токов, обеспечения безопасности персонала и правильной работы релейной защиты. Исключения (одностороннее заземление) возможны только в специальных схемах по обоснованным проектом решениям.

Какое сечение у жилы заземления (ж) и как её монтировать?

Сечение изолированной жилы заземления нормируется стандартами. Для кабеля на 20 кВ с основным сечением 70 мм², сечение жилы «ж» обычно составляет 16 или 25 мм². Она должна быть подключена к контуру заземления на конечных точках (в КРУ, на концевой муфте) параллельно с заземлением брони и экрана.

Можно ли прокладывать данный кабель в воздухе?

Да, кабель АПвПу2гж допускает прокладку в воздухе (наружную, по эстакадам, в помещениях). При этом необходимо учитывать допустимые токовые нагрузки для прокладки в воздухе, которые могут отличаться от нагрузок для прокладки в земле. Также следует обеспечить защиту от прямых солнечных лучей, если полиэтиленовая оболочка не стабилизирована против УФ-излучения.

В чём принципиальное отличие от кабелей с бумажно-масляной изоляцией (например, АСБл)?

• Изоляция: СПЭ vs. бумага, пропитанная маслом.
• Безопасность: СПЭ негорюч и не течёт, в отличие от масла.
• Монтаж: Кабели с СПЭ допускают большие перепады уровней по трассе, не требуют сложных масляных хозяйств и компенсаторов давления.
• Эксплуатация: Кабели с СПЭ менее чувствительны к тепловым циклам, не требуют контроля давления масла.
• Стоимость жизненного цикла: Зачастую ниже у СПЭ-кабелей из-за низких эксплуатационных затрат.

Что означает «двойная герметизация» (2г)?

Это конструктивная особенность, при которой водоблокирующие материалы (ленты с гидрофобным порошком или гелем) размещены в двух зонах: в поясной изоляции (между экраном и броней) и под внешней оболочкой. При попадании влаги в любую из этих зон материал набухает, локализуя повреждение и предотвращая продольное распространение воды, которое может привести к выходу из строя большой длины кабеля.

Какой документ регламентирует основные параметры этого кабеля в РФ?

Основным стандартом является ГОСТ 31565-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 1, 3 и 6 кВ и выше. Общие технические условия». Также применяются межгосударственные стандарты серии ГОСТ 31996 (аналоги МЭК 60502). Конкретные технические условия завода-изготовителя (ТУ) могут содержать дополнительные требования и уточнения.