Кабель АПвПуг 20 кВ 150 мм

Кабель АПвПуг 20 кВ 150 мм²: технические характеристики, конструкция и область применения

Кабель АПвПуг 20 кВ 150 мм² представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Расшифровка его маркировки по ГОСТ 31565-2012 и другим нормативным документам следующая: А – алюминиевая токопроводящая жила; Пв – изоляция из сшитого полиэтилена (П) с вулканизацией в паровой среде (в); Пу – оболочка из полиэтилена (П) усиленная (у); г – герметизированный, подразумевающий продольную герметизацию водоблокирующими лентами или заполнение жил гидрофобным материалом. Цифра 150 обозначает номинальное сечение основной жилы в квадратных миллиметрах.

Конструкция кабеля АПвПуг 20 кВ 150 мм²

Конструкция кабеля является многослойной, каждый элемент которой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая надежность и долговечность в эксплуатации.

• Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия марки не ниже АЕ (по ГОСТ 22483), круглой или секторной (сегментной) формы. Для сечения 150 мм² жила, как правило, многопроволочная (класс 2 по ГОСТ 22483), что обеспечивает необходимую гибкость. Использование алюминия делает кабель значительно легче и экономичнее по сравнению с медными аналогами.
• Экран по жиле. Поверх жилы накладывается экструдированный полупроводящий сшитый полиэтилен. Его назначение – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов, разрушающих изоляцию.
• Основная изоляция. Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Толщина изоляции нормирована стандартами. Для напряжения 20 кВ она составляет, как правило, 5,5-6,0 мм. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу повышенные температурные стойкости: долговременная допустимая температура жилы увеличивается до +90°C, а кратковременная перегрузочная – до +130°C.
• Экран по изоляции. Состоит из двух элементов. Внутренний слой – полупроводящий, в виде экструдированной ленты или слоя. Внешний – токопроводящий, выполняется из медных проволок, наложенных продольно или в виде оплетки. Этот экран предназначен для отвода емкостных токов и служит в качестве заземляющего элемента. Для сечения 150 мм² сечение медных проволок экрана строго нормируется.
• Разделительный слой. Представляет собой обмотку из электроизоляционной пленки или нетканого материала, предотвращающую слипание экрана с внешней оболочкой.
• Герметизация. Для маркировки «г» применяются водоблокирующие ленты или гидрофобные заполнители в межжильном пространстве (для трехжильных кабелей) и под оболочкой. Это предотвращает продольное распространение влаги в случае локального повреждения оболочки.
• Внешняя оболочка. Изготавливается из полиэтилена (П) повышенной прочности (усиленного). Толщина оболочки рассчитывается исходя из механических требований. Полиэтиленовая оболочка обладает высокой стойкостью к агрессивным средам, влаге, ультрафиолетовому излучению и механическим повреждениям.

Основные технические и электрические параметры

Параметры кабеля АПвПуг 20 кВ 150 мм² регламентируются ГОСТ 31565-2012 (Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 6, 10, 20, 35 кВ).

Таблица 1. Основные технические характеристики

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	12/20 (24) кВ
Количество и сечение жил	1 x 150 мм², 3 x 150 мм²
Длительно допустимая температура жилы	+90°C
Макс. температура при КЗ (допустимое время до 5 с)	+250°C
Макс. температура при перегрузке	+130°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 после монтажа	2.5U0 в течение 15 мин (30 кВ)
Стойкость к переменному напрятию 50 Гц	Не менее 24 часов

Таблица 2. Электрические и нагрузочные характеристики (ориентировочно для одножильного кабеля)

Параметр	Значение
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, не более	0.206 Ом/км
Индуктивное сопротивление	~0.1 Ом/км
Емкостной ток	~0.5-0.6 А/км
Допустимый длительный ток нагрузки (Iдоп) в земле (траншее) при +25°C грунта	~320 А
Допустимый длительный ток нагрузки (Iдоп) в воздухе при +25°C воздуха	~300 А
Ток односекундного короткого замыкания	~12.5 кА

Примечание: Точные значения токов нагрузки зависят от конкретных условий прокладки (глубина заложения, удельное тепловое сопротивление грунта, количество кабелей в траншее, proximity effect), и их расчет должен производиться по методикам, изложенным в ПУЭ 7-го издания и ГОСТ Р МЭК 60287.

Область применения и условия эксплуатации

Кабель АПвПуг 20 кВ 150 мм² предназначен для эксплуатации в электрических сетях среднего класса напряжения 20 кВ. Основные сферы применения:

• Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах и по эстакадам.
• Прокладка в земле (траншеях) при условии отсутствия значительных растягивающих усилий и механических повреждений.
• Подключение распределительных устройств подстанций 35/10(6) кВ.
• Питание крупных промышленных предприятий, городских распределительных сетей, насосных станций.
• Прокладка в условиях повышенной влажности и в местах с наличием агрессивных сред (при условии стойкости полиэтиленовой оболочки к конкретным агентам).

Условия эксплуатации: Кабель предназначен для работы при температуре окружающей среды от -50°C до +50°C. Относительная влажность воздуха при температуре до +35°C может достигать 98%. Прокладка и монтаж кабеля без предварительного подогрева допускается при температуре не ниже -15°C. Кабель не распространяет горение при одиночной прокладке. Для прокладки в пожароопасных зонах и коллективах требуется уточнение характеристик распространения пламени конкретного изделия.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами (кабелями с бумажной изоляцией и кабелями в ПВХ оболочке)

Преимущества кабеля АПвПуг 20 кВ 150 мм²:

• Высокие диэлектрические и температурные характеристики: Сшитый полиэтилен сохраняет свойства при высоких температурах, что позволяет увеличить пропускную способность линии и допускать большие токи перегрузки.
• Отсутствие необходимости в сложных концевых муфтах с маслоотделителями: В отличие от кабелей с бумажно-масляной изоляцией (СБ, ЦСБ), монтаж концевых и соединительных муфт проще и требует меньше времени.
• Высокая стойкость к влаге и агрессивным средам благодаря полиэтиленовой оболочке.
• Меньший вес и внешний диаметр при аналогичных электрических параметрах по сравнению с кабелями с бумажной изоляцией.
• Возможность прокладки на вертикальных участках с большим перепадом высот без риска стекания пропиточного состава.
• Более высокая стойкость к термическим и электродинамическим воздействиям при коротких замыканиях.

Недостатки и особенности:

• Чувствительность к механическим повреждениям оболочки и точечным ударам, которые могут привести к развитию «водных деревьев» (water treeing) и последующему пробою. Требуется аккуратная транспортировка и монтаж.
• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями в ПВХ изоляции на то же напряжение.
• Требовательность к качеству монтажа муфт: Необходима абсолютная чистота, обезжиривание и точное соблюдение технологий термоусадки для обеспечения равномерного электрического поля.
• Ограниченная стойкость к прямому воздействию ультрафиолета в течение длительного времени (для черного полиэтилена, содержащего сажу, этот фактор минимизирован).

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабеля АПвПуг 20 кВ требует соблюдения ряда строгих правил:

1. Раскатка: Запрещается сбрасывание барабанов с транспортных средств. Радиус изгиба должен контролироваться специальными шаблонами и не должен быть менее 15D (где D – наружный диаметр кабеля).
2. Подготовка: Перед монтажом муфт необходимо проверить герметичность оболочки и отсутствие влаги в изоляции. Концы кабеля должны быть тщательно загерметизированы специальными колпачками.
3. Разделка: Выполняется специальным инструментом для кабелей СИП. Важно не повредить полупроводящие экраны и основную изоляцию.
4. Монтаж муфт: Используются только специализированные соединительные и концевые муфты для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на 20 кВ. Технология включает ступенчатую зачистку экранов, наложение проводящих и изолирующих слоев, термоусадку с использованием газовых горелок или инфракрасных нагревателей для обеспечения равномерного прогрева.
5. Заземление: Медные экраны кабеля с обоих концов должны быть надежно заземлены. В случае большой длины линии применяют cross-bonding (поперечное соединение экранов) для снижения потерь.
6. Испытания: После монтажа кабельная линия в обязательном порядке подвергается высоковольтным испытаниям повышенным напряжением переменного тока 30 кВ частотой 50 Гц в течение 15 минут.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие АПвПуг от АПвПу?

Буква «г» в маркировке АПвПуг указывает на наличие элементов продольной герметизации. В кабеле АПвПуг под оболочкой и/или в межжильном пространстве применяются водоблокирующие ленты или гидрофобный заполнитель, препятствующие распространению влаги вдоль кабеля в случае локального повреждения оболочки. В кабеле АПвПу такая герметизация отсутствует.

Каков срок службы кабеля АПвПуг 20 кВ 150 мм²?

Номинальный срок службы, заявленный производителями и установленный стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации зависит от условий прокладки, качества монтажа, режимов нагрузки и воздействия внешних факторов. Регулярный мониторинг состояния изоляции (диагностика частичных разрядов, измерение тангенса дельта) позволяет прогнозировать и продлевать ресурс кабельной линии.

Какой кабель выбрать для прокладки в земле: АПвПуг или АВБбШв?

Для напряжения 20 кВ кабель АВБбШв (с бумажной изоляцией, в алюминиевой оболочке, с броней) является устаревшим, хотя и до сих пор применяется. Ключевые отличия в пользу АПвПуг: более высокая пропускная способность (допустимая температура жилы +90°C против +70°C у бумажно-масляной изоляции в АВБбШв), меньший вес и диаметр, отсутствие необходимости в сложных концевых воронках и постоянном контроле уровня масла/массы. Однако для прокладки в земле в условиях высоких механических нагрузок (например, в каменистых грунтах, зонах риска раскопок) может потребоваться кабель с броней, например, АПвБбШп (бронированный стальными лентами, с защитным шлангом из полиэтилена). АПвПуг без брони требует аккуратной подготовки траншеи (песчаная подушка, защитная плита или кирпич над кабелем).

Как правильно выбрать сечение экрана по изоляции?

Сечение медных проволок (или лент) экрана нормируется стандартами и выбирается производителем исходя из условий короткого замыкания. Для кабеля 20 кВ сечением 150 мм² стандартное сечение экрана обычно составляет 25 мм² или 35 мм². При проектировании важно убедиться, что сечение экрана удовлетворяет требованиям ПУЭ по току короткого замыкания для конкретной установки. Данные указываются в технической документации на кабель.

Можно ли прокладывать кабель АПвПуг в помещениях?

Да, прокладка допускается. Однако необходимо учитывать категорию помещения по пожароопасности. Кабель АПвПуг с оболочкой из полиэтилена не распространяет горение при одиночной прокладке (испытание по ГОСТ 12176). Для групповой прокладки в лотках и коробах внутри помещений следует выбирать исполнение с индексом «нг(А)-HF» – не распространяющее горение по категории А, с пониженным коррозионной активностью газов дыма при горении и тлении. Это требование актуально для общественных и административных зданий.

Как контролировать качество изоляции после монтажа?

Основным методом приемо-сдаточных испытаний является испытание повышенным напряжением промышленной частоты 30 кВ в течение 15 минут. Для диагностики состояния изоляции в процессе эксплуатации применяются неразрушающие методы: измерение коэффициента абсорбции и тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ), диагностика частичных разрядов, измерение сопротивления изоляции мегаомметром на 2500 В. Регламент и периодичность испытаний определяются ПТЭЭП и внутренними регламентами эксплуатирующей организации.