Кабель АПвПу2гж 20 кВ 800 мм²: полный технический анализ

Кабель АПвПу2гж 20 кВ 800 мм² представляет собой силовой кабель высокого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для стационарной прокладки в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, в том числе в условиях повышенной влажности и при наличии блуждающих токов. Его конструкция и материалы подобраны для обеспечения долговечной и надежной работы в распределительных сетях среднего напряжения на номинальное напряжение 20 кВ.

Расшифровка маркировки АПвПу2гж

• А – Алюминиевая токопроводящая жила.
• П – Изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE).
• в – Оболочка из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ).
• Пу – Усиленная наружная оболочка из полиэтилена (PE). Буква «у» указывает на усиленную конструкцию, предназначенную для защиты от механических повреждений при прокладке в земле.
• 2г – Двойная герметизация: водоблокирующие ленты и заполнитель в виде гидрофобного геля под оболочками для защиты от продольного распространения влаги.
• ж – Жила секторной или сегментной формы. Для кабеля 800 мм² это, как правило, пять сегментных жил (в пятижильном исполнении) или три секторные жилы (в трехжильном исполнении), что позволяет оптимизировать диаметр кабеля.
• 20 кВ – Номинальное напряжение 20 кВ (между фазой и землей – 12 кВ, класс напряжения 12/20 кВ).
• 800 мм² – Номинальное сечение основной токопроводящей жилы.

Конструкция кабеля

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

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий, твердый, для кабельных изделий) по ГОСТ 22483. Жила сечением 800 мм² имеет сложную форму (сегментную или секторную), состоящую из множества отдельных проволок, скрученных в несколько повивов. Это обеспечивает гибкость и удобство монтажа по сравнению с монолитным проводником.

2. Экран на жиле (полупроводящий экран)

Поверх жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его задача – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов, которые разрушают основную изоляцию.

3. Основная изоляция

Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии. Толщина изоляции нормирована стандартами. Для напряжения 20 кВ она составляет, как правило, 8.0-9.0 мм. XLPE обладает высокой электрической прочностью, термостойкостью (допустимая температура длительной работы +90°C), стойкостью к тепловому старению и трекингу.

4. Экран на изоляции (полупроводящий экран)

Второй слой полупроводящего материала, накладываемый поверх изоляции. Вместе с экраном на жиле он формирует цилиндрический конденсатор, ограничивающий радиальную составляющую электрического поля только объемом изоляции.

5. Поясная изоляция

В трехжильных кабелях поверх скрученных изолированных жил может накладываться поясная изоляция в виде полупроводящей ленты или экструдированного слоя для выравнивания поля в межфазном пространстве.

6. Медный экран (заземляющий)

Выполняется в виде медных проволок, спирально наложенных поверх поясной изоляции, или в виде медной ленты, наложенной по спирали с перекрытием. Его функции:

• Защита от электромагнитных помех (ЭМП).
• Обеспечение симметрии электрического поля.
• Создание пути для тока короткого замыкания.
• Защита от поражения электрическим током при повреждении основной изоляции, так как экран заземляется с двух сторон.

Для сечения 800 мм² экран, как правило, имеет значительное сечение (не менее 25-35 мм²) для отвода токов КЗ.

7. Разделительный слой

Гидрофобный заполнитель в сочетании с водоблокирующими лентами, наложенными поверх экрана. Этот слой предотвращает продольное распространение влаги в случае повреждения наружных оболочек.

8. Внутренняя оболочка (под оболочка)

Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Выполняет функцию дополнительной механической и химической защиты, а также служит барьером для влаги.

9. Броня

Две стальные оцинкованные ленты, наложенные с перекрытием. Обеспечивает защиту от механических повреждений (давление грунта, случайные раскопки, грызуны).

10. Наружная оболочка

Выполняется из полиэтилена (PE) черного цвета. Полиэтиленовая оболочка обладает высокой стойкостью к абразивному износу, воздействию влаги, солнечного излучения (УФ), химически агрессивных веществ, содержащихся в грунте. Буква «у» (усиленная) указывает на увеличенную толщину этой оболочки.

Основные технические характеристики

Таблица 1. Ключевые параметры кабеля АПвПу2гж 20 кВ 800 мм²

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение, U0/U (Um)	12/20 кВ (24 кВ)
Количество и форма жил	3 или 5, секторные/сегментные
Сечение основной жилы	800 мм²
Материал жилы	Алюминий (Al)
Материал изоляции	Сшитый полиэтилен (XLPE)
Температура длительной работы жилы	+90°C
Максимальная температура при КЗ (до 5 сек)	+250°C
Минимальная температура монтажа (без предварительного прогрева)	-15°C
Минимальный радиус изгиба при монтаже	Не менее 15 наружных диаметров кабеля
Сопротивление изоляции при +20°C	Не менее 1000 МОм·км
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты, 10 мин.	30 кВ (для новых кабелей после прокладки)
Допустимый длительный ток нагрузки (Iдоп)*	~600-750 А (зависит от условий прокладки)
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, не более	~0.0371 Ом/км
Масса 1 км кабеля (приблизительно)	9000-11000 кг (зависит от конструкции)

• Точное значение I_доп определяется по ПУЭ 7 изд., гл. 1.3 с учетом конкретных условий: температура грунта, удельное тепловое сопротивление, глубина прокладки, количество работающих кабелей в траншее.

Область применения и условия эксплуатации

Кабель предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ частоты 50 Гц.

• Способы прокладки: Преимущественно в земле (траншеях) с обязательной песчаной подсыпкой и защитой кирпичом или сигнальной лентой. Допускается прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, по эстакадам при условии защиты от прямых солнечных лучей.
• Условия окружающей среды: Эксплуатация при температуре от -50°C до +50°C. Относительная влажность воздуха до 98% при температуре до +35°C. Прокладка в грунтах всех категорий (кроме подверженных мерзлотным деформациям), включая грунты с средней и низкой коррозионной активностью.
• Типовые объекты применения: Магистральные линии распределительных сетей 6-20 кВ, питание мощных трансформаторных подстанций, вводы на промышленные предприятия, узлы связи городских и региональных энергосистем, питание крупных насосных и компрессорных станций.

Преимущества и недостатки

Преимущества по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией (СБ):

• Более высокая допустимая температура жилы (+90°C против +70-80°C).
• Отсутствие риска утечки масла и необходимости в сложных масляных системах.
• Меньший вес и внешний диаметр при аналогичных параметрах.
• Большая допустимая разность уровней при прокладке трассы.
• Проще и быстрее монтаж (не требуется спецоборудование для герметизации концов).
• Более высокая стойкость к динамическим нагрузкам.

Преимущества по сравнению с кабелями в ПВХ изоляции:

• Более высокая термостойкость и стойкость к токам короткого замыкания.
• Лучшие диэлектрические характеристики.
• Меньшие диэлектрические потери.

Недостатки:

• Чувствительность к качеству монтажа муфт и концевых заделок. Требуется абсолютная чистота и соблюдение технологии.
• Чувствительность к механическим повреждениям острыми предметами (требуется аккуратность при прокладке).
• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями на низкое напряжение.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабеля АПвПу2гж 20 кВ 800 мм² требует специального оборудования и квалификации персонала.

• Раскатка: Осуществляется с помощью кабельных роликов, укладываемых в траншею. Запрещается волочение кабеля по земле. Используются лебедки или тяговые машины.
• Изгиб: Радиус изгиба должен быть не менее 15-20 наружных диаметров кабеля во избежание повреждения изоляции и оболочек.
• Соединение и оконцевание: Выполняются с помощью комплектных кабельных муфт: соединительных (СТО), концевых (КНТ, КНТп для наружной установки, КВТ для внутренней). Технология включает послойное восстановление экранов и изоляции с использованием термоусаживаемых или холодноусаживаемых компонентов, а также установку медных соединителей жил методом опрессовки.
• Заземление: Медные экраны кабеля с двух сторон должны быть надежно заземлены для обеспечения безопасности и нормального режима работы.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается АПвПу2гж от АПвПу2г?

Буква «ж» в конце маркировки указывает на форму жилы – секторная или сегментная. Марка АПвПу2г может подразумевать круглую жилу, что для сечений 800 мм² практически не применяется, так как приводит к чрезмерному увеличению диаметра и веса кабеля. АПвПу2гж – это стандартное обозначение для кабелей большого сечения с оптимизированной геометрией.

Какой допустимый ток нагрузки для этого кабеля при прокладке в земле?

Ориентировочное значение для прокладки одного кабеля в траншее на глубине 0.7-1.0 м, при температуре грунта +15°C и удельном тепловом сопротивлении 1.2 К·м/Вт составляет около 700 А. Однако для точного расчета необходимо использовать методики, изложенные в ПУЭ гл. 1.3, или специализированное программное обеспечение, учитывающее все реальные условия: количество кабелей в траншее, расстояние между ними, температуру грунта, наличие тепловых трасс и т.д.

Можно ли проложить этот кабель в воздухе (по эстакаде)?

Да, можно, но с учетом снижения допустимого тока нагрузки из-за худших условий охлаждения по сравнению с прокладкой в земле. Кроме того, при прокладке на открытом воздухе необходимо учитывать воздействие ультрафиолета. Полиэтиленовая оболочка (Пу) обладает определенной стойкостью к УФ, но для длительной эксплуатации рекомендуется прокладка в лотках или защитных коробах, либо выбор кабеля с УФ-стабилизированной оболочкой.

Что означает «2г» в маркировке и насколько это важно?

«2г» – двойная герметизация. Это критически важная опция для кабелей, прокладываемых в земле. При локальном повреждении наружной оболочки и брони, гидрофобный заполнитель (гель) и водоблокирующие ленты предотвращают продольное распространение влаги по кабелю. Без этой защиты вода могла бы пройти десятки метров, приводя к постепенному выходу из строя изоляции и необходимости замены всего участка.

Какой кабель выбрать: АПвПу2гж или ААБл?

ААБл – кабель с бумажно-масляной изоляцией и алюминиевыми жилами, в свинцовой оболочке, с броней. Выбор в пользу АПвПу2гж очевиден для новых проектов:

• АПвПу2гж безопаснее (нет горючего масла).
• Проще в монтаже и эксплуатации.
• Имеет лучшие нагрузочные характеристики.
• Не требует сложной системы подпитки маслом на трассе.
• Более экологичен.

Кабель ААБл может быть оправдан только при ремонте или модернизации существующих линий, изначально проложенных кабелем этого типа, для сохранения совместимости.

Каков срок службы кабеля АПвПу2гж?

Заявленный производителями срок службы при соблюдении условий эксплуатации, монтажа и транспортировки составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс может быть больше и определяется в первую очередь качеством монтажа соединений и отсутствием внешних механических повреждений.

Как проводится приемо-сдаточные испытания после прокладки?

Согласно ПУЭ и ГОСТ, после прокладки и монтажа муфт кабель испытывается повышенным напряжением переменного тока частоты 0.1 Гц (VLF) или постоянного выпрямленного напряжения. Стандартное испытание для кабеля 20 кВ: напряжение 4U₀ (48 кВ) в течение 15 минут для постоянного тока или 3U₀ (36 кВ) в течение 15-60 минут для VLF. Также измеряется сопротивление изоляции мегомметром на 2500-5000 В.