Кабель АПвПуг 20 кВ 95 мм²: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель АПвПуг 20 кВ сечением 95 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. Его применение характерно для магистральных линий, ответвлений к трансформаторным подстанциям, а также для питания крупных промышленных потребителей. Конструкция кабеля оптимизирована для прокладки в земле (в траншеях), кабельных каналах, туннелях и других сооружениях, включая трассы с наличием множественных поворотов и сложного рельефа.
Расшифровка маркировки АПвПуг
Маркировка кабеля по ГОСТ 18410-73 и ТУ 16.К71-335-2004 раскрывает ключевые особенности его конструкции:
- А – токопроводящая жила из алюминия.
- П – изоляция жилы из полиэтилена.
- в – оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.
- П – наличие экрана в виде медной ленты поверх изолированной жилы.
- уг – указание на форму жилы: «угловая» (сегментная или секторная). Для кабелей на напряжение 6 кВ и выше с сечением жил от 50 мм² одна из жил (обычно нулевая, если присутствует) может выполняться секторной или сегментной формы для компактности. В трехжильных кабелях на 20 кВ все жилы имеют круглую форму, а обозначение «уг» может относиться к форме нулевой жилы в четырехжильном исполнении или является устоявшимся обозначением для данной серии.
- 20 кВ – номинальное напряжение 20 000 Вольт.
- 95 мм² – номинальное сечение основной токопроводящей жилы.
- Внутренний полупроводящий экран: Наносится непосредственно на жилу. Выравнивает электрическое поле, устраняя микроскопические неровности поверхности жилы, предотвращая локальные перенапряжения в изоляции.
- Изоляция из СПЭ: Основной диэлектрический барьер. Толщина изоляции нормирована и для 20 кВ составляет, как правило, 8.0-9.0 мм. Обладает высокой электрической прочностью, стойкостью к тепловому старению.
- Внешний полупроводящий экран: Наносится поверх изоляции. Выполняет ту же функцию выравнивания поля, что и внутренний. Часто выполняется в виде экструдированного слоя.
- Строительная длина: Указывается в ТУ, обычно не менее 250-300 м.
- Минимальный радиус изгиба: Не менее 15 наружных диаметров кабеля при монтаже. Для СПЭ-кабелей это значение меньше, чем для кабелей с бумажной изоляцией, что облегчает прокладку.
- Масса 1 км кабеля: Приблизительно 3500-4000 кг (зависит от конкретного исполнения и количества жил).
- Срок службы: Не менее 30 лет.
- Питающие линии от распределительных устройств ГПП, РП к цеховым ТП.
- Кабельные вставки на ВЛ 20 кВ.
- Устройство выводов от силовых трансформаторов.
- Прокладка в кабельных коллекторах и туннелях промышленных предприятий.
- Прокладка в земле требует подготовки траншеи с песчаной подушкой и засыпкой, защиты кирпичом или сигнальной лентой.
- При прокладке в воздухе необходимо крепление с помощью поддерживающих или несущих конструкций с учетом допустимых тяжений.
- Концы кабеля должны быть заделаны с помощью концевых муфт (КНТп, ПСТп) для подключения к оборудованию.
- Для соединения двух отрезков кабеля используются соединительные муфты (ССИ).
- Обязательным является наличие системы заземления экранов. Экраны жил на обоих концах кабеля должны быть надежно заземлены для обеспечения безопасности и нормального режима работы.
- АПвПу: Ближайший аналог, но без указания на угловую форму жилы. Фактически, для 20 кВ может быть идентичен.
- АПвВнг(А)-LS: Кабель с изоляцией из СПЭ, но в оболочке из пониженной горючести с низким дымовыделением. Приоритетен для прокладки в помещениях и коллекторах с массовым пребыванием людей.
- ПвПуг: Кабель с медной жилой. Обладает более высокой проводимостью, долговечностью и стойкостью к коррозии, но существенно дороже. Применяется при высоких требованиях к токовой нагрузке и надежности.
- ААШв, ААБл: Кабели с бумажной пропитанной изоляцией в алюминиевой и свинцовой оболочке. Устаревшая технология, требующая соблюдения перепадов уровней при прокладке, более сложного монтажа и обслуживания. СПЭ-кабели практически вытеснили их на рынке.
Конструкция кабеля АПвПуг 20 кВ 95 мм²
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия марки АВЕ или АА (по ГОСТ 22483), соответствует классу гибкости 1 (однопроволочная) или 2 (многопроволочная) в зависимости от сечения и требований стандарта. Для сечения 95 мм² жила, как правило, многопроволочная, что обеспечивает достаточную гибкость для монтажа.
2. Экранированная изоляция из сшитого полиэтилена (СПЭ)
Это ключевой элемент кабеля на напряжение 20 кВ. Технология сшивки (образования поперечных молекулярных связей) придает полиэтилену повышенные температурные и механические характеристики.
3. Поэлементный экран
Поверх внешнего полупроводящего экрана каждой фазы накладывается экранирующая лента (чаще всего медная) или оплетка. Его назначение – отвод токов утечки и обеспечение симметрии электрического поля вокруг жилы. Является обязательным элементом для кабелей на напряжение 6 кВ и выше.
4. Заполнение и поясная изоляция
Пространство между экранированными жилами заполняется жгутами из ПВХ-пластиката или невулканизированной резиновой смесью для придания кабелю круглой формы и механической стабильности. Поверх скрученных жил может накладываться поясная изоляция в виде обмотки из полимерной ленты.
5. Оболочка
Наружная защита кабеля из ПВХ-пластиката. Предохраняет внутренние элементы от механических повреждений, влаги, агрессивных сред. Цвет оболочки, как правило, черный.
Основные технические характеристики
Электрические параметры
| Параметр | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U, кВ | 12/20 | U0 – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное |
| Максимальное рабочее напряжение Umax, кВ | 24 | |
| Частота, Гц | 50 | |
| Испытательное переменное напряжение, кВ | 50 | Продолжительность 10 мин. |
| Допустимая длительная температура жилы, °C | +90 | В нормальном режиме |
| Максимальная температура при КЗ, °C | +250 | Продолжительность не более 5 сек. |
| Допустимая температура перегрузки, °C | +130 | Циклы до 100 часов в год |
| Минимальная температура монтажа, °C | -15 | Без предварительного прогрева |
| Рабочий диапазон температур, °C | от -50 до +50 | Для окружающей среды |
Токовые нагрузки (примерные, для прокладки в земле)
| Условия прокладки | Длительно допустимый ток, А | Примечания |
|---|---|---|
| В земле (траншее), 1 кабель, глубина 0.7 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт | ~260-280 | Зависит от конкретных условий (температура земли, количество кабелей в траншее, наличие теплоотвода) |
| В воздухе (в кабельном канале, туннеле) | ~240-260 | Зависит от температуры воздуха и взаимного расположения кабелей |
Важно: Точные значения токовых нагрузок определяются по ПУЭ 7-го издания, глава 1.3, с учетом всех поправочных коэффициентов.
Механические и конструктивные параметры
Область применения и особенности монтажа
Кабель АПвПуг 20 кВ 95 мм² применяется для создания распределительных сетей класса напряжения 20 кВ (СН 1) в условиях умеренного и холодного климата. Основные сферы применения:
Особенности монтажа и эксплуатации:
Сравнение с аналогами и выбор
Кабель АПвПуг является одним из представителей класса кабелей с изоляцией из СПЭ. Его основные аналоги:
Критерии выбора: При выборе между АПвПуг и аналогами необходимо учитывать: условия прокладки (земля, помещение, требование пожарной безопасности), бюджет проекта, требуемую токовую нагрузку, необходимость в медной жиле.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается АПвПуг от АПвПу?
Для кабелей на напряжение 20 кВ с сечением жилы 95 мм² это, как правило, одно и то же изделие. Буква «г» в маркировке исторически указывала на секторную форму жилы для кабелей низкого напряжения. В современных кабелях на среднее напряжение жилы круглые, но обозначение «уг» может сохраняться в ТУ как устоявшееся. Всегда следует уточнять конструкцию по техническим условиям завода-изготовителя.
Как правильно заземлить экраны кабеля АПвПуг 20 кВ?
Экраны (поэлементные медные ленты) всех трех жил должны быть соединены между собой и заземлены на обоих концах линии. Это обеспечивает путь для токов утечки и симметрирует электрическое поле. Заземление выполняется внутри концевых муфт. В некоторых схемах (при большой длине линии) возможно применение поперечного заземления экранов в одной точке с использованием изолирующих муфт для разделения на секции, что снижает потери на циркулирующие токи.
Каков минимальный радиус изгиба при прокладке?
Минимально допустимый радиус изгиба при монтаже кабеля АПвПуг 20 кВ 95 мм² составляет не менее 15-20 его наружных диаметров. Например, при внешнем диаметре кабеля ~65 мм радиус изгиба будет не менее 975-1300 мм. Точное значение указано в ТУ производителя. Нарушение этого требования может привести к повреждению изоляции и экранов.
Можно ли прокладывать кабель АПвПуг в помещении?
Да, можно. Однако, если прокладка осуществляется в помещениях с массовым пребыванием людей, в детских учреждениях, больницах, а также в кабельных сооружениях электростанций и подстанций, согласно требованиям ПУЭ и ФЗ-123 (Технический регламент о пожарной безопасности), необходимо применять кабели, не распространяющие горение, с низким дымовыделением. В этом случае следует выбирать исполнение с индексом «нг(А)-LS», например, АПвВнг(А)-LS.
Как определить необходимое сечение 95 мм² для конкретной нагрузки?
Выбор сечения производится по двум основным критериям: по длительно допустимому току нагрузки и по потере напряжения. Расчет ведется согласно ПУЭ гл. 1.3. Исходными данными являются: мощность нагрузки (кВА), напряжение (кВ), схема питания, способ прокладки, температура окружающей среды, количество параллельных кабелей. Для ориентировочной оценки: при напряжении 20 кВ и токовой нагрузке ~250-280 А кабель 95 мм² способен передавать мощность около 8.5-9.5 МВА.
Требуется ли предварительный прогрев кабеля перед прокладкой при отрицательной температуре?
Да. Монтаж кабеля без прогрева допускается при температуре не ниже -15°C. При более низких температурах изоляция и оболочка СПЭ и ПВХ теряют эластичность и могут быть повреждены при изгибе. Прогрев осуществляется с помощью трансформаторов или специальных нагревательных устройств в закрытом помещении или под термоукрытием.
Заключение
Кабель АПвПуг 20 кВ 95 мм² является современным, надежным и технологичным решением для построения распределительных сетей среднего напряжения. Его конструкция на основе сшитого полиэтилена обеспечивает высокие электрические и механические характеристики, долгий срок службы и относительную простоту монтажа по сравнению с кабелями старого типа. Правильный выбор, монтаж с соблюдением всех нормативов (ПУЭ, СНиП, инструкций завода-изготовителя) и эксплуатация с регулярным мониторингом состояния являются залогом бесперебойной работы энергетического объекта на протяжении десятилетий.