Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвПугж 20 кВ: конструкция, характеристики, применение

Кабель АПвПугж 20 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевыми жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), в защитной оболочке из полиэтилена, бронированный стальными оцинкованными проволоками, с герметизацией жил и оболочки водоблокирующими лентами. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Его ключевые преимущества — высокая надежность, значительная пропускная способность, стойкость к внешним воздействиям и длительный срок службы, что делает его основным решением для современных распределительных сетей среднего напряжения.

Расшифровка маркировки АПвПугж

• А — токопроводящая жила из алюминия.
• П — изоляция жил из сшитого полиэтилена (Cross-linked Polyethylene, XLPE).
• в — оболочка из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ).
• П — броня из плоских стальных оцинкованных проволок (поясная броня).
• у — усиленная защитная оболочка (как правило, из полиэтилена) поверх брони.
• г — герметизация: водоблокирующие ленты в поясной изоляции.
• ж — наличие дополнительного экрана по жилам в виде медной проволоки (отсутствует в данной трактовке; в современной общепринятой маркировке «ж» часто указывает на герметизацию жил гидрофобным заполнителем, что в сочетании с «г» означает полную продольную герметизацию).
• 20 кВ — номинальное напряжение 20000 Вольт.

Таким образом, полная расшифровка указывает на кабель с алюминиевыми жилами, изоляцией из СПЭ, в ПВХ оболочке, с проволочной броней, в полиэтиленовом шланге поверх брони, с полной герметизацией от продольного распространения влаги.

Конструкция кабеля АПвПугж 20 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее от центра к периферии.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий высокой электропроводности) по ГОСТ 22483. Жилы могут быть однопроволочными (секторными или круглыми) для сечений до 240 мм² включительно и многопроволочными (секторными) для больших сечений. Секторная форма позволяет оптимизировать использование пространства внутри кабеля, уменьшая его общий диаметр и вес.

2. Экран по жиле (полупроводящий экран)

Представляет собой слой экструдированного полупроводящего сшитого полиэтилена, наложенный поверх токопроводящей жилы. Его назначение — устранение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией, что выравнивает распределение электрического поля и предотвращает возникновение частичных разрядов — главной причины старения и пробоя изоляции.

3. Изоляция жилы

Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивания (образования поперечных молекулярных связей) придает материалу повышенные термические и механические свойства по сравнению с термопластичным полиэтиленом. Рабочая температура жилы повышается до +90°C, а в режиме перегрузки допускается +130°C. Толщина изоляции нормирована в зависимости от номинального напряжения (для 20 кВ обычно 5,5-8,0 мм).

4. Экран по изоляции (полупроводящий экран)

Второй слой экструдированного полупроводящего материала, накладываемый непосредственно на изоляцию. Вместе с экраном по жиле он формирует цилиндрический конденсатор, ограничивая электрическое поле строго внутри изоляционного слоя.

5. Поясная изоляция

Слой, накладываемый поверх скрученных изолированных жил. В кабелях марки АПвПугж в этот слой интегрированы водоблокирующие (гидрофобные) ленты или нити. При контакте с влагой они разбухают, герметизируя межжильное пространство и предотвращая продольное распространение воды вдоль кабеля.

6. Экран (заземляющий)

Выполняется в виде медной ленты или оплетки из медных проволок. Его функция — создать надежный контакт для заземления, обеспечить симметрию электрического поля вокруг каждой фазы, а также служить в качестве элемента защиты от токов короткого замыкания.

7. Оболочка внутренняя (ПВХ)

Защитный слой из поливинилхлоридного пластиката, предохраняющий экран от коррозии и механических повреждений на этапе монтажа брони.

8. Броня

Выполняется из стальных оцинкованных проволок, наложенных по спирали поверх подушки. Назначение брони — защита кабеля от механических воздействий (растягивающих усилий, ударов, проколов) при прокладке в грунте, а также от грызунов.

9. Оболочка наружная защитная (полиэтилен)

Внешний защитный шланг из полиэтилена (обычно полиэтилена среднего давления, ПЭСД). Обладает высокой стойкостью к влаге, агрессивным химическим средам (кислоты, щелочи, соли, продукты жизнедеятельности микроорганизмов), что делает кабель пригодным для прокладки в земле с высокой коррозионной активностью, в том числе в болотистой местности.

Основные технические характеристики

Таблица 1. Ключевые параметры кабеля АПвПугж 20 кВ

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	12/20 кВ (24 кВ)
Система измерения напряжения	Согласно ГОСТ 31996, U0 — напряжение между жилой и землей, U — междуфазное.
Количество и сечение жил	3 жилы, сечением от 50 до 800 мм² (стандартный ряд: 50, 70, 95, 120, 150, 185, 240, 300, 400, 500, 630, 800)
Температурный режим эксплуатации	Длительно: от -50°C до +50°C (окружающая среда)
Допустимая температура жилы	Длительная: +90°C Короткое замыкание (до 4 сек): +250°C Перегрузка: +130°C
Минимальный радиус изгиба при прокладке	Не менее 15 наружных диаметров кабеля
Срок службы	Не менее 30 лет
Испытательное напряжение переменным током	2.5U0 + 2 кВ в течение 5 минут (для новых кабелей после монтажа)
Сопротивление изоляции	Не менее 100 МОм·км при +20°C

Области применения

Кабель АПвПугж 20 кВ предназначен для прокладки в земле (траншеях) с низкой, средней и высокой коррозионной активностью, в том числе с наличием блуждающих токов, в болотистой местности, через неглубокие водные преграды. Он широко используется для:

• Создания и реконструкции распределительных сетей 6-10/20 кВ (воздушные линии, переведенные в кабель).
• Питания мощных промышленных потребителей (заводы, фабрики, горнодобывающие предприятия).
• Устройства вводов на территории трансформаторных подстанций и распределительных пунктов.
• Прокладки в кабельных коллекторах, туннелях и каналах (при условии отсутствия механических растягивающих усилий).
• Участков с повышенными требованиями к надежности и стойкости к внешним воздействиям.

Не рекомендуется для прокладки по воздуху (на опорах) без дополнительных несущих элементов, а также в помещениях, где возможно распространение огня, так как полиэтиленовая оболочка горюча.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Сравнение с кабелем ААБл 10 кВ (с бумажно-масляной изоляцией в свинцовой оболочке):

• Преимущества АПвПугж: Более высокая допустимая температура жилы (+90°C против +70°C), большая пропускная способность. Значительно меньший вес и радиус изгиба. Отсутствие риска утечки пропиточного состава, возможность прокладки на вертикальных участках без ограничений. Более простая и безопасная монтажная технология (не требуется герметизация концов, спецмуфты для стока масла). Длины поставки ограничены только возможностями транспортировки, а не технологией изготовления.
• Недостатки АПвПугж: Чувствительность к качеству монтажа концевых и соединительных муфт (требуется абсолютная чистота, обезжиривание, точность). Более высокая стоимость самих муфт и требование высокой квалификации монтажников. Относительно меньшая стойкость к длительным токовым перегрузкам в сравнении с маслонаполненными кабелями.

Сравнение с кабелем АПвПу 20 кВ (без продольной герметизации):

• Преимущества АПвПугж: Наличие водоблокирующих элементов обеспечивает защиту от распространения влаги вдоль кабеля в случае повреждения наружной оболочки. Это критически важно для прокладки в грунтах с высоким уровнем грунтовых вод, в заболоченной местности, повышая общую надежность линии.
• Недостатки АПвПугж: Несколько более высокая стоимость и сложность ремонта (необходимость удаления гидрофобного материала при монтаже муфт).

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж кабеля АПвПугж 20 кВ требует строгого соблюдения технологических инструкций.

• Прокладка: Перед прокладкой необходимо проверить целостность оболочки. Траншея должна быть очищена от камней и строительного мусора, иметь песчаную подушку толщиной не менее 100 мм. Глубина прокладки — не менее 0,7-1,0 м от планировочной отметки. При пересечении с другими коммуникациями кабель должен быть защищен плитами или трубами. Радиус изгиба контролируется специальными шаблонами.
• Монтаж муфт: Установка соединительных и концевых муфт является ответственной операцией. Поверхности изоляции и экрана должны быть тщательно зачищены, обезжирены и не касаться руками. Все компоненты муфты (полупроводящие, изоляционные, экранирующие) должны быть установлены в строгой последовательности с обеспечением надежного электрического контакта экранов и их заземления.
• Заземление: Медные экраны кабеля на обоих концах должны быть надежно заземлены. Это необходимо для безопасности и нормальной работы релейной защиты.
• Испытания после монтажа: Перед вводом в эксплуатацию кабельная линия подвергается высоковольтным испытаниям выпрямленным напряжением (постоянным током) величиной 6U₀ (для 20 кВ — 72 кВ) в течение 15 минут. Это выявляет возможные повреждения изоляции, допущенные при монтаже.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается АПвПугж от АПвПу?

Буква «гж» в маркировке указывает на наличие элементов продольной герметизации. В кабеле АПвПугж используются водоблокирующие ленты или нити в поясной изоляции и, часто, гидрофобный заполнитель в межжильном пространстве. В кабеле АПвПу такие элементы отсутствуют. Это делает АПвПугж предпочтительным для прокладки в местах с высокой влажностью грунта.

Можно ли прокладывать кабель АПвПугж 20 кВ в воздухе (по опорам)?

Прямая прокладка по воздуху не рекомендуется, так как полиэтиленовая оболочка не содержит УФ-стабилизаторов и подвержена разрушению под действием солнечного излучения. Для воздушной прокладки необходимо использовать кабели с УФ-стойкой оболочкой (например, из светостабилизированного полиэтилена) или применять специальные защитные кожухи/лотки. Основное назначение АПвПугж — прокладка в земле.

Каков допустимый ток нагрузки для кабеля АПвПугж 20 кВ 3х240?

Допустимый длительный ток нагрузки зависит от условий прокладки. Для кабеля 20 кВ 3х240 мм² с изоляцией из СПЭ, проложенного в земле (траншее) при температуре грунта +20°C, глубине прокладки 0,7 м и удельном тепловом сопротивлении грунта 1.0 К·м/Вт, допустимый ток составляет примерно 355-370 А. При прокладке в воздухе (в кабельном канале) при температуре воздуха +40°C ток снижается до 390-410 А. Точные значения должны браться из расчетных таблиц ПУЭ (Правила устройства электроустановок) или каталогов производителя для конкретных условий.

Требуется ли дополнительная защита от грызунов при прокладке в земле?

Броня из стальных оцинкованных проволок, входящая в конструкцию кабеля АПвПугж, является эффективной защитой от грызунов. Дополнительные меры (керамические или бетонные плиты, металлические лотки) обычно не требуются, если броня соответствует ГОСТ (толщина проволок, шаг наложения).

Какой срок службы у этого кабеля?

Номинальный срок службы кабеля АПвПугж 20 кВ, заявленный производителями и нормируемый стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать этот показатель при соблюдении условий прокладки, монтажа и эксплуатационных нагрузок. Ключевыми факторами, сокращающими срок службы, являются длительные перегрузки, повреждение оболочки при монтаже, работа в условиях постоянной повышенной влажности при нарушенной герметизации.

Как отличить качественный кабель при приемке?

Необходимо проверить сопроводительную документацию: сертификат соответствия, паспорт качества, протоколы испытаний. Визуально осмотреть оболочку: она должна быть гладкой, без впадин, вздутий, трещин. Маркировка на барабане и на самой оболочке (через каждые 0.5-1 м) должна быть четкой и соответствовать заказу. Проверить целостность упаковки (барабана). Запросить у поставщика акт входного контроля, проведенного на заводе-изготовителе.

Можно ли соединять кабель АПвПугж с кабелем старого типа (ААБл, ААШв)?

Да, это технически возможно с использованием специальных переходных соединительных муфт. Однако такое соединение требует тщательного проектирования, учета различий в конструкциях (разные материалы изоляции, наличие/отсутствие экранов), а также организации возможного стока пропиточного состава от маслонаполненного кабеля. Работы должны выполняться высококвалифицированным персоналом.