Кабель АПвВнг(А) 20 кВ 300 мм²: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель АПвВнг(А) 20 кВ 300 мм² представляет собой силовой кабель с алюминиевыми жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), в алюминиевой оболочке, с защитным покровом, не распространяющим горение по категории А. Данный кабель предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Он является современной и высоконадежной альтернативой кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией (типа АСБ) и широко применяется в электросетевом строительстве.
Расшифровка маркировки АПвВнг(А)-20 кВ 1х300/35-1
- А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
- Пв – материал изоляции: сшитый полиэтилен (вулканизированный).
- В – материал оболочки: поливинилхлоридный пластикат (ПВХ).
- нг(А) – исполнение по нераспространению горения: не распространяющий горение по категории А (наивысшая категория по ГОСТ 53315-2009, означающая, что при групповой прокладке горение не распространяется).
- 20 кВ – номинальное напряжение 20 000 Вольт.
- 1х300/35 – количество и сечение основных жил (1 жила сечением 300 мм²) и сечение жилы заземления (35 мм²) для кабелей с тремя основными жилами. Для одножильного кабеля обозначение будет 1х300.
- 1. Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий высокой электрической проводимости) по ГОСТ 22483. Для сечения 300 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы (для многожильных кабелей) для компактности, либо круглой (одножильные). Может быть однопроволочной (ож) или многопроволочной (мн), что зависит от требований к гибкости.
- 2. Экран по жиле (полупроводящей слой). Наносится поверх токопроводящей жилы методом экструзии. Выполнен из полупроводящего сшитого полиэтилена. Выравнивает электрическое поле вокруг жилы, предотвращая локальные перенапряжения и ионизацию, что критически важно для кабелей на напряжение 6 кВ и выше.
- 3. Изоляция. Основной диэлектрический слой из сшитого полиэтилена (СПЭ, XLPE). Толщина изоляции нормирована и для 20 кВ составляет, как правило, 8.0-9.0 мм. СПЭ обладает высокой электрической прочностью, термостойкостью (допустимая температура жилы +90°C в длительном режиме), стойкостью к тепловым ударам и влаге.
- 4. Экран по изоляции. Состоит из двух элементов:
- Полупроводящей ленты или экструдированного слоя, плотно прилегающего к изоляции.
- Медных проволок (или гофрированной ленты), наложенных поверх полупроводящего слоя. Эти проволоки обеспечивают capacitive current и служат в качестве проводника для токов короткого замыкания. Сечение экрана нормируется.
- 5. Разделительный слой. Как правило, выполнен из бронеленты или полимерной ленты, наложенной поверх экрана. Предотвращает повреждение внутренних слоев при наложении брони.
- 6. Броня. Выполнена в виде гофрированной алюминиевой ленты или оболочки (символ «А» в начале маркировки). Алюминиевая броня выполняет несколько функций: механическая защита от внешних воздействий, экран от электромагнитных помех, а также служит нулевой жилой (заземляющим проводником) в трехжильных кабелях. В одножильных кабелях ее применение требует специальных мер из-за возникновения вихревых токов.
- 7. Защитный шланг (внешняя оболочка). Изготовлен из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести (ПВХнг). Обозначение «нг(А)» указывает, что данный материал не распространяет горение при групповой прокладке. Оболочка защищает броню от коррозии и механических повреждений, а также обеспечивает стойкость к агрессивным средам.
- Магистральные линии распределительных сетей 6-20 кВ от подстанций к городским и промышленным распределительным пунктам.
- Питание мощных промышленных потребителей: заводы, фабрики, крупные цеха.
- Устройство вводов и ответвлений в силовых трансформаторных подстанциях (ТП, КТП).
- Прокладка в кабельных сооружениях: туннелях, коллекторах, эстакадах, галереях, по стенам зданий.
- Прокладка в земле (траншеях) при условии отсутствия механических повреждений (растяжения, удары). Для защиты от механических воздействий при прокладке в земле рекомендуется использование защитных плит или кирпича.
- Прокладка в помещениях, включая производственные цеха с высокой категорией пожарной опасности, благодаря исполнению «нг(А)».
- Высокая допустимая температура жилы: +90°C против +70°C у бумажно-пропитанных, что позволяет пропускать больший ток нагрузки при том же сечении.
- Отсутствие ограничений по перепаду высот при прокладке, так как изоляция СПЭ не содержит масел и не стекает.
- Высокая стойкость к влаге и агрессивным средам. Не требуется сложная система осушения и контроля изоляции.
- Меньший вес и внешний диаметр при аналогичных параметрах.
- Большая стойкость к тепловым ударам и перегрузкам.
- Упрощенный монтаж и обслуживание.
- Более высокая стоимость по сравнению с кабелями на низкое напряжение.
- Чувствительность к точечным механическим повреждениям изоляции (требует аккуратной транспортировки и монтажа).
- Сложность ремонта локальных повреждений изоляции СПЭ в полевых условиях по сравнению с бумажной.
- Необходимость специального инструмента и обученного персонала для разделки и монтажа концевых и соединительных муфт.
- Температура монтажа: Прокладка без предварительного подогрева допускается при температуре не ниже -15°C. При более низких температурах кабель необходимо прогреть в отапливаемом помещении или с помощью трансформаторов.
- Радиус изгиба: Не менее 20 наружных диаметров кабеля во избежание повреждения изоляции и оболочек.
- Соединение и оконцевание: Требуют применения специальных кабельных арматуры – соединительных и концевых муфт (заливных или термоусаживаемых) на напряжение 20 кВ. Процесс включает ступенчатую разделку кабеля с удалением слоев, монтаж изоляционных элементов, экранирование и герметизацию. Для заземления алюминиевой брони/оболочки используются медные проволочные бандажи или специальные заземляющие накладки.
- Испытания после монтажа: Обязательным этапом является проведение высоковольтных испытаний повышенным напряжением 40 кВ промышленной частоты 50 Гц в течение 60 минут.
Конструкция кабеля АПвВнг(А) 20 кВ 1х300
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая механическую прочность, электрическую надежность и безопасность.
Основные технические и электрические параметры
Таблица 1. Ключевые параметры кабеля АПвВнг(А) 20 кВ 1х300 мм²
| Параметр | Значение / Характеристика | Нормативный документ |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U, кВ | 12/20 | ГОСТ 31565-2012 (МЭК 60502-1:2009) |
| Максимальное рабочее напряжение Um, кВ | 24 | |
| Частота, Гц | 50 | — |
| Допустимая длительная температура жилы, °C | +90 | ГОСТ 31996-2012 |
| Максимальная температура при КЗ (до 5 с), °C | +250 | |
| Допустимая температура нагрева жилы при перегрузке, °C | +130 | |
| Минимальный радиус изгиба при монтаже | Не менее 20 наружных диаметров кабеля | Технические условия |
| Сопротивление изоляции при +20°C, МОм·км | Не менее 1000 | ГОСТ 3345-76 |
| Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц после монтажа, кВ/время | 40 кВ / 60 мин | ПУЭ 7-е изд. |
| Климатическое исполнение | УХЛ, категории размещения 1-5 по ГОСТ 15150 (для прокладки в земле, кабельных сооружениях, на открытом воздухе) | ГОСТ 15150-69 |
| Срок службы | Не менее 30 лет | Технические условия |
Таблица 2. Электрические характеристики жилы сечением 300 мм²
| Параметр | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Активное сопротивление жилы при +20°C, Ом/км, не более | 0.0601 | ГОСТ 22483-2012 |
| Индуктивное сопротивление, Ом/км (приблизительно) | 0.11 — 0.13 | Зависит от конструкции и расстояния между жилами |
| Допустимый длительный ток нагрузки (Iдоп), А | ~ 550 — 650 А | Зависит от способа прокладки (в земле, воздухе, трубе), температуры грунта, количества рабочих кабелей в траншее. Точный расчет ведется по ПУЭ гл. 1.3. |
| Ток короткого замыкания (Iкз), кА | До 25-30 кА (за 1 с) | Рассчитывается для конкретных условий сети |
Область применения и способы прокладки
Кабель АПвВнг(А) 20 кВ 300 мм² предназначен для эксплуатации в электрических сетях на класс напряжения 20 кВ. Основные сферы применения:
Важно: Прокладка одножильных кабелей в алюминиевой оболочке требует особого внимания из-за возникновения в оболочке вихревых токов, приводящих к дополнительным потерям и нагреву. При параллельной прокладке нескольких одножильных кабелей фазы рекомендуется располагать в «треугольник» или «смежно» с перевязкой, а также выполнять перекрестные соединения оболочек и их заземление с двух сторон для прерывания контуров наведенного тока. Для трехжильных кабелей эта проблема снимается, так как магнитные потоки фаз компенсируют друг друга.
Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами
Преимущества кабеля АПвВнг(А) перед кабелями с бумажной изоляцией (АСБл, АСБ2л):
Преимущества перед кабелями в ПВХ изоляции (АВВГ): Возможность работы на среднее напряжение (20 кВ), высокая термостойкость и надежность.
Недостатки:
Требования к монтажу, соединению и оконцеванию
Монтаж кабеля АПвВнг(А) 20 кВ должен производиться квалифицированным персоналом с соблюдением ПУЭ, ПТЭЭП и инструкций заводов-изготовителей муфт.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие АПвВнг(А) от АПвПу2г?
Основное отличие – в конструкции брони и внешней оболочки. АПвВнг(А) имеет гофрированную алюминиевую оболочку (броню) и поверх нее защитный шланг из ПВХнг. Кабель АПвПу2г имеет броню из двух стальных оцинкованных лент (символ «Пу» – броня из стальных лент с усиленной наружной оболочкой) и внешнюю оболочку из полиэтилена. Алюминиевая броня лучше защищает от электромагнитных помех и не подвержена коррозии, как стальная, но менее стойка к механическим растягивающим усилиям.
Можно ли прокладывать кабель АПвВнг(А) 20 кВ в земле?
Да, можно. Однако для прямой прокладки в земле (траншее) рекомендуется дополнительная защита от механических повреждений (укладка в трубы, использование сигнальных лент, защитных плит). Алюминиевая оболочка обеспечивает хорошую защиту от влаги и коррозии, но ударные нагрузки (например, лопатой) могут ее повредить.
Как правильно выбрать сечение жилы 300 мм²? На что влияет сечение?
Сечение 300 мм² выбирается на основе расчета по следующим критериям: допустимый длительный ток нагрузки (Iдоп), потери напряжения в линии, термическая стойкость к токам короткого замыкания, экономическая плотность тока. Для напряжения 20 кВ сечение 300 мм² является стандартным для магистральных линий с токами нагрузки 500-650 А. Увеличение сечения снижает активные потери электроэнергии и нагрев кабеля, но увеличивает стоимость.
Что означает категория «нг(А)» и почему она важна?
Обозначение «нг(А)» означает, что кабель не распространяет горение при групповой прокладке по категории А – наивысшей по ГОСТ 53315-2009. Это подтверждается испытаниями, при которых горение не распространяется на контрольный пучок кабелей в вертикальной установке при горении мощной газовой горелкой. Это критически важно для прокладки в кабельных сооружениях, туннелях, этажах, где находится множество кабелей, и локализация пожара является приоритетной задачей.
Как заземлять алюминиевую оболочку/броню этого кабеля?
Алюминиевая оболочка подлежит заземлению с обеих сторон кабельной линии для обеспечения электробезопасности и выполнения функций экрана. Заземление осуществляется с помощью медного гибкого проводника, присоединяемого к оболочке через специальный контактный лепесток или накладку (входит в комплект муфт) с помощью винтового соединения или опрессовки. Место контакта должно быть защищено от коррозии. Для трехжильных кабелей оболочка также может использоваться в качестве нулевой жилы (PEN), но это должно быть предусмотрено проектом.
Каковы особенности монтажа концевых муфт на этот кабель?
Монтаж концевых муфт (КНТП, КНТп) требует точного соблюдения технологической карты. Особенности: необходимость тщательной зачистки полупроводящих слоев без повреждения основной изоляции СПЭ, обеспечение плавного перехода экрана с помощью токоотводящих проволок или лент, правильное наложение изоляции (термоусаживаемые трубки или накладки) и обязательная герметизация ввода жилы и оболочки для защиты от влаги. Работы должны проводиться в чистом помещении или под навесом для исключения попадания пыли и влаги.
Заключение
Кабель АПвВнг(А) 20 кВ 300 мм² представляет собой современное, надежное и технологичное решение для строительства и модернизации распределительных сетей среднего напряжения. Его конструкция, сочетающая преимущества изоляции из сшитого полиэтилена, алюминиевой брони и негорючей оболочки, обеспечивает высокие электрические характеристики, длительный срок службы и безопасность при групповой прокладке. Правильный выбор, монтаж и обслуживание данного кабеля в соответствии с нормативной документацией и рекомендациями производителей являются залогом бесперебойной работы энергетических объектов на протяжении десятилетий.