Кабель АПвВнг(А) 20 кВ 150 мм

Кабель АПвВнг(А) 20 кВ 150 мм²: полный технический анализ

Кабель марки АПвВнг(А) 20 кВ с номинальным сечением жилы 150 мм² представляет собой силовой кабель для стационарной прокладки в электрических сетях на напряжение 20 кВ. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках с изолированной или эффективно заземленной нейтралью. Его конструкция и материалы обеспечивают высокий уровень пожарной безопасности и надежности в эксплуатации.

Расшифровка маркировки АПвВнг(А)-20 кВ 150 мм²

• А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
• Пв – материал изоляции жилы: сшитый полиэтилен (ПВХ по старой классификации, но в современной трактовке для напряжений 6-35 кВ «Пв» означает изоляцию из вулканизированного (сшитого) полиэтилена).
• В – материал оболочки: поливинилхлорид (ПВХ).
• нг(А) – исполнение по пожарной опасности: не распространяющий горение при групповой прокладке по категории А (наибольшая огневая стойкость). Это означает, что при испытании пучка кабелей пламенем горелки, горение не распространяется, а суммарная теплотворная способность кабелей в пучке ограничена.
• 20 кВ – номинальное напряжение сети, для которой предназначен кабель.
• 150 мм² – номинальное сечение основной токопроводящей жилы.

Конструкция кабеля

Конструкция кабеля АПвВнг(А) 20 кВ 150 мм² является многослойной и включает в себя несколько ключевых элементов, каждый из которых выполняет строго определенную функцию.

• 1. Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия (марка АВЕ, АВЕФ или аналогичная) круглой или секторной (сегментной) формы. Для сечения 150 мм² жила, как правило, многопроволочная, что обеспечивает необходимую гибкость. Жила соответствует 1 или 2 классу по ГОСТ 22483.
• 2. Экран на жиле (полупроводящий экран). Наносится поверх токопроводящей жилы. Выполняется из экструдированного полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Выравнивает электрическое поле вокруг жилы, предотвращая локальные перенапряжения в изоляции.
• 3. Изоляция. Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Номинальная толщина изоляции для кабеля на 20 кВ составляет, как правило, 5.5-6.0 мм (в соответствии с ГОСТ 15150 или ТУ). Сшитый полиэтилен обладает высокой электрической прочностью, термостойкостью (допустимая температура жилы +90°C в длительном режиме) и стойкостью к трекингу.
• 4. Экран на изоляции (полупроводящий слой). Наносится поверх изоляции. Аналогичен экрану на жиле. Вместе с экраном на жиле создает коаксиальную конструкцию, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции.
• 5. Поясная изоляция. Выполняется из полупроводящих или медных лент, наложенных спирально. Обеспечивает контакт с металлическим экраном.
• 6. Металлический экран (заземляющий). Изготавливается в виде медной ленты, наложенной продольно или спирально, или в виде медных проволок, наложенных поверх поясной изоляции. Сечение медного экрана нормируется (например, не менее 25 мм² для кабелей 20 кВ) и служит для защиты от внешних электромагнитных помех, а также в качестве заземляющего проводника для токов утечки и токов короткого замыкания.
• 7. Оболочка. Выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести (ПВХнг). Защищает металлический экран от механических повреждений и коррозии. Цвет оболочки, как правило, черный. Наличие индекса «нг(А)» означает, что в состав материалов оболочки и, возможно, заполнителей введены огнегасящие добавки.
• 8. Броня (при наличии в модификации). В базовом исполнении АПвВнг(А) не имеет брони. Однако существует модификация АПвВБШвнг(А), где «Б» – броня из двух стальных оцинкованных лент, «Шв» – защитный шланг из ПВХ.

Основные технические характеристики

Технические параметры кабеля АПвВнг(А) 20 кВ 150 мм² регламентируются ГОСТ 18410-73, ГОСТ 15150, а также техническими условиями производителей (ТУ 16.К71-310-2001 и др.).

Таблица 1. Электрические и механические параметры

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	12/20 кВ (24 кВ)
Частота переменного тока	50 Гц
Максимальная рабочая температура жилы	+90°C
Допустимая температура жилы при КЗ (макс. 5 сек)	+250°C
Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева	-15°C
Минимальный радиус изгиба при прокладке	Не менее 15 наружных диаметров кабеля
Сопротивление изоляции при +20°C	Не менее 1000 МОм·км
Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц после прокладки (продолжительность 10 мин.)	30 кВ
Допустимый длительный ток нагрузки (Iдл) для прокладки в земле (траншее)*	~250-280 А
Допустимый длительный ток нагрузки (Iдл) для прокладки в воздухе*	~220-250 А

• Точные значения зависят от конкретных условий прокладки: температуры земли/воздуха, глубины заложения, количества работающих кабелей вплотную и т.д. Расчет ведется по ПУЭ гл.1.3.

Таблица 2. Конструктивные параметры (ориентировочные)

Параметр	Значение
Количество и форма жил	1 жила, круглая или секторная
Сечение жилы, номинальное/фактическое (мм²)	150
Диаметр жилы, ориентировочно (мм)	14.5-16.0
Наружный диаметр кабеля, ориентировочно (мм)	38-45
Масса 1 км кабеля, ориентировочно (кг)	1800-2200

Область применения и условия эксплуатации

Кабель АПвВнг(А) 20 кВ 150 мм² предназначен для эксплуатации в электрических сетях на номинальное напряжение 20 кВ с изолированной, компенсированной или эффективно заземленной нейтралью.

• Способы прокладки: В кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах, галереях), в производственных помещениях, на специальных кабельных конструкциях, по стенам зданий. Допускается прокладка в блоках и трубах. Прокладка в земле (траншее) допускается, но требует дополнительной защиты от механических повреждений (броневыми лентами или плитами), если кабель не имеет брони. Базовая модификация АПвВнг(А) для прямой прокладки в земле без дополнительной защиты не рекомендуется.
• Климатические условия: Кабель предназначен для эксплуатации в макроклиматических районах с умеренным и холодным климатом (категории УХЛ и ХЛ по ГОСТ 15150). Может эксплуатироваться при температуре окружающей среды от -50°C до +50°C. Относительная влажность воздуха при +35°C может достигать 98%.
• Особые условия: Исполнение «нг(А)» позволяет производить групповую прокладку в пучках, в многоярусных конструкциях без риска распространения пламени. Кабель стоек к воздействию плесневых грибов.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Сравнение с кабелем с бумажно-масляной изоляцией (АСБл):

• Преимущества АПвВнг(А): Более высокая допустимая температура жилы (+90°C против +70-80°C). Меньший вес и наружный диаметр. Отсутствие риска течи пропиточного состава. Удобство и безопасность монтажа (не требуется концевых разделок с герметизацией). Более высокая стойкость к термоциклированию. Возможность прокладки на вертикальных участках с большими перепадами высот без ограничений.
• Недостатки АПвВнг(А): Более высокая чувствительность к точечным механическим повреждениям изоляции при монтаже. Более высокая стоимость на единицу длины, однако часто общая экономическая эффективность выше из-за снижения затрат на монтаж и обслуживание.

Сравнение с кабелем с изоляцией из ПВХ (АВВГ): Для напряжений 20 кВ кабели с ПВХ изоляцией практически не применяются, так как сшитый полиэтилен имеет значительно лучшие диэлектрические и температурные характеристики.

Сравнение с медным аналогом (ПвВнг(А)):

• Преимущества алюминиевого (АПвВнг(А)): Значительно меньшая стоимость (примерно в 2-3 раза) и масса. Меньшая склонность к краже из-за низкой стоимости лома.
• Преимущества медного (ПвВнг(А)): Меньшее электрическое сопротивление (при одинаковом сечении 150 мм² медная жила имеет большее допустимое токовое значение). Выше стойкость к механическим воздействиям (изгиб, растяжение). Меньшее переходное сопротивление в контактных соединениях. Медь менее подвержена ползучести и окислению.

Особенности монтажа и соединения

• Работа с алюминиевой жилой: Требует соблюдения особых мер. Алюминий быстро окисляется на воздухе, образуя тугоплавкую окисную пленку с высоким сопротивлением. Перед соединением или оконцеванием необходимо зачистить жилу и нанести кварцево-вазелиновую пасту или специальный контактный смазочный состав для разрушения пленки и предотвращения ее повторного образования.
• Соединение жил: Осуществляется с помощью специальных соединительных муфт для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на 20 кВ. Технология включает ступенчатую зачистку изоляции и экранов, монтаж гильзы (прессовой или болтовой), восстановление экранов и изоляции с помощью термоусаживаемых или холодноусаживаемых компонентов.
• Оконцевание: Выполняется с помощью концевых муфт (КНТП) или переходных на оборудование. Важно обеспечить герметичность узла и плавный градиент электрического поля.
• Заземление: Медные экраны (и броня, если есть) с обоих концов кабеля должны быть надежно заземлены. В схемах с односторонним заземлением экранов необходимо предусмотреть установку ограничителей перенапряжения или выполнить изоляцию незаземленного конца.
• Изгиб: Запрещается изгибать кабель с радиусом меньше допустимого (15D), так как это может привести к повреждению изоляции и экранов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое отличие АПвВнг(А) от АПвПнг(А)?

Буква «В» в маркировке обозначает оболочку из ПВХ. Буква «П» в позиции оболочки (АПвПнг(А)) обозначает оболочку из полиэтилена. Полиэтиленовая оболочка имеет лучшие механические и влагозащитные свойства, но ПВХ-пластикат пониженной горючести (нг) лучше обеспечивает выполнение требований пожарной безопасности (не распространяет горение, имеет низкое дымо- и газовыделение).

Можно ли прокладывать кабель АПвВнг(А) 20 кВ 150 мм² в земле (траншее) без защиты?

Не рекомендуется. Базовая конструкция без брони (АПвВнг(А)) не предназначена для прямой прокладки в земле, так как не имеет защиты от механических воздействий (давление грунта, раскопки, грызуны). Для прокладки в земле следует применять бронированные модификации, например, АПвБбШвнг(А) или АПвПбБлнг(А), либо прокладывать кабель в трубах или защитных коробах.

Каков срок службы данного кабеля?

Номинальный срок службы кабеля АПвВнг(А) 20 кВ при соблюдении условий эксплуатации, монтажа и транспортировки составляет не менее 30 лет. Фактический срок может быть больше и зависит от условий работы (температурные режимы, перегрузки, воздействие окружающей среды).

Как определить необходимое сечение экрана по току КЗ?

Сечение медного экрана нормируется. Для кабелей на 20 кВ минимальное сечение обычно составляет 25 мм² (по ГОСТ). Однако при необходимости экран может быть рассчитан на протекание токов короткого замыкания по формуле, аналогичной расчету для жил, с учетом времени отключения КЗ защитой. Это особенно важно для сетей с большими токами КЗ.

Допускается ли совместная прокладка в одном лотке с кабелями на более низкое напряжение (0.4 кВ)?

Да, допускается, но с соблюдением требований ПУЭ (Глава 2.1, п. 2.1.16). Силовые кабели выше 1 кВ, как правило, рекомендуется прокладывать выше кабелей до 1 кВ. При параллельной прокладке расстояние между группами кабелей должно быть не менее указанного в нормах (обычно не менее 250 мм) или они должны быть разделены несгораемой перегородкой. Необходимо также учитывать влияние электромагнитных помех.

Какой документ подтверждает соответствие кабеля требованиям пожарной безопасности?

Таким документом является Сертификат соответствия требованиям Технического регламента о требованиях пожарной безопасности (ТР ТС 004/2011). В нем указывается, что кабель соответствует категории «нг(А)-HF» (с пониженным дымогазовыделением) или другой, что подтверждается протоколами испытаний.

Заключение

Кабель АПвВнг(А) 20 кВ 150 мм² является современным, надежным и безопасным решением для построения распределительных сетей среднего напряжения. Его конструкция на основе сшитого полиэтилена обеспечивает высокие электрические и эксплуатационные характеристики, а исполнение «нг(А)» позволяет использовать его в условиях плотной групповой прокладки, предъявляющих строгие требования к пожарной безопасности. Правильный выбор, монтаж и обслуживание данного кабеля в соответствии с ПУЭ и инструкциями производителей гарантируют долговечную и бесперебойную работу энергетических объектов.