Кабель АПвВнг(А) 35 кВ 300 мм²: полный технический анализ
Кабель марки АПвВнг(А) 35 кВ с сечением токопроводящей жилы 300 мм² представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, длительный срок службы и соответствие современным требованиям пожарной безопасности, что делает его ключевым элементом в строительстве и модернизации кабельных линий электропередач, питающих центров, промышленных предприятий и объектов городской инфраструктуры.
Расшифровка маркировки АПвВнг(А)-35 кВ 1х300/35
- А – токопроводящая жила из алюминия.
- Пв – изоляция жилы из сшитого полиэтилена (вулканизированного).
- нг(А) – исполнение пониженной пожарной опасности. Индекс (А) указывает, что кабель соответствует высшей категории по нераспространению горения при групповой прокладке по ГОСТ 53315-2009 (испытание в пучке).
- 35 кВ – номинальное напряжение 35 киловольт.
- 1х300/35 – одна алюминиевая жила сечением 300 мм² с сечением экрана по меди 35 мм².
- Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий высокой электропроводности) по ГОСТ 22483. Для сечения 300 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы (для одножильных кабелей это часто круг), состоит из нескольких проволок, скрученных по определенной технологии. Это обеспечивает гибкость и удобство монтажа.
- Экран по жиле (внутренний полупроводящий экран). Наносится поверх жилы экструзионным способом в виде слоя из сшитого полупроводящего полиэтилена. Его задача – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение частичных разрядов, которые разрушают основную изоляцию.
- Изоляция. Основной изолирующий слой из сшитого полиэтилена (XLPE). Толщина изоляции нормирована и для 35 кВ составляет, как правило, 10.5 мм. СПЭ обладает выдающимися диэлектрическими и механическими свойствами, высокой термостойкостью (допустимая температура длительной работы +90°C).
- Экран по изоляции (внешний полупроводящий экран). Аналогичен внутреннему, наносится поверх изоляции. Вместе с внутренним экраном создает идеально коаксиальную конструкцию, концентрируя электрическое поле внутри изоляции.
- Медный экран (поясной экран). Выполняется в виде медных лент, наложенных спиральной обмоткой, или в виде оплетки из медных проволок. Для кабеля 300 мм² сечение медного экрана стандартизировано и составляет 35 мм². Функции: защита от внешних электромагнитных помех, замыкание токов утечки при повреждении, использование в качестве заземляющего проводника при однофазных КЗ.
- Разделительный слой. Полупроводящая лента или слой, накладываемый поверх медного экрана для предотвращения его контакта с оболочкой.
- Оболочка. Внешний защитный слой из ПВХ пластиката пониженной горючести (ПВХ-нг). Оболочка обеспечивает механическую защиту, стойкость к агрессивным средам, влаге и ультрафиолету. Цвет оболочки для кабелей на 35 кВ – обычно черный.
- Точное значение Iдоп определяется по ПУЭ 7 изд., гл.1.3 с учетом способа прокладки, температуры грунта/воздуха и количества работающих кабелей вплотную.
- Подземная прокладка в кабельных сооружениях: в траншеях, тоннелях, коллекторах, каналах, по эстакадам и в галереях. Требуется защита от механических повреждений (броневыми плитами, керамическими кирпичом или гофротрубами) при прокладке в земле без лотков.
- Прокладка внутри помещений: в кабельных полуэтажах и подвалах электростанций и подстанций, в производственных цехах. Категория «нг(А)» разрешает плотную групповую прокладку.
- Прокладка в пожароопасных и взрывоопасных зонах (с учетом дополнительных мер и соответствия ПУЭ, ПТЭЭП): исполнение «нг» является обязательным требованием.
- Преимущества АПвВнг(А):
- Более высокая допустимая температура жилы (+90°C против +70-80°C).
- Отсутствие риска течи пропиточного состава, возможность прокладки на вертикальных и наклонных трассах без ограничений.
- Меньший вес и внешний диаметр при аналогичных параметрах.
- Меньшие потери в изоляции, более высокая перегрузочная способность.
- Упрощенный монтаж и соединение (не требуются муфты стопорения и сложная герметизация).
- Более длинная строительная длина (до 1000 м и более).
- Недостатки АПвВнг(А):
- Более высокая чувствительность к точечным механическим повреждениям (надрезы, задиры) при монтаже.
- Требовательность к качеству монтажа концевых и соединительных муфт (необходимость абсолютной чистоты, вакуумирования).
- Более высокая стоимость самого кабеля (хотя общая стоимость проекта с учетом монтажа часто ниже).
- Раскатка и укладка: Соблюдение минимального радиуса изгиба. Использование роликов для предотвращения механических повреждений оболочки.
- Разделка концов: Послойное снятие оболочки, экранов и изоляции с помощью кабельного ножа. Критически важно не повредить основную изоляцию при снятии полупроводящих экранов. Для этого используют специальные инструменты для фаскоснимания или шаблоны.
- Монтаж концевых муфт (КНС) или соединительных муфт (СС): Муфты для СПЭ-кабелей 35 кВ являются термоусаживаемыми или холодноусаживаемыми. Процесс включает:
- Тщательную зачистку и обезжиривание поверхностей.
- Нанесение электропроводящего и изолирующего компаунда (геля) на стык изоляции для выравнивания поля.
- Последовательную усадку компонентов муфты (изоляционных трубок, полупроводящих слоев, заземляющих хомутов).
- Надежное соединение жил с помощью механических соединителей (опрессовка) и заземление медного экрана.
- Испытания после монтажа: Обязательное проведение высоковольтных испытаний выпрямленным напряжением или переменным напряжением 65 кВ в течение 10 минут для проверки целостности изоляции и качества монтажа муфт.
В – оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.
Конструкция кабеля
Конструкция кабеля АПвВнг(А) 35 кВ 300 мм² является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию.
Основные технические и электрические характеристики
Параметры кабеля АПвВнг(А) 35 кВ 300 мм² регламентируются ГОСТ 18410-73, ТУ 16.К71-310-2001 и другими отраслевыми стандартами.
Таблица 1. Ключевые электрические параметры
| Параметр | Значение / Условие |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U, кВ | 20,6 / 35 |
| Максимальное рабочее напряжение Um, кВ | 40,5 |
| Частота, Гц | 50 |
| Допустимая длительная температура жилы, °C | +90 |
| Максимальная температура жилы при КЗ (до 5 с), °C | +250 |
| Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева, °C | -15 |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более | 0.0601 (согласно ГОСТ 22483) |
| Емкость, мкФ/км | ~0.25-0.30 (зависит от конструкции) |
| Индуктивное сопротивление, Ом/км | ~0.15-0.18 |
| Допустимый длительный ток нагрузки (Iдоп)*, А | ~450-520 (зависит от условий прокладки) |
Таблица 2. Механические и эксплуатационные характеристики
| Параметр | Характеристика |
|---|---|
| Минимальный радиус изгиба при монтаже | Не менее 20 наружных диаметров кабеля |
| Срок службы | Не менее 30 лет |
| Гарантийный срок эксплуатации | 5 лет с момента ввода в эксплуатацию, но не более 6 лет с даты изготовления |
| Испытательное переменное напряжение промышленной частоты после монтажа, кВ/время | 65 кВ / 10 мин. (согласно ПУЭ) |
| Стойкость к распространению горения | Категория А (по ГОСТ 53315). Не распространяет горение при групповой прокладке. |
| Дымогазовыделение | Оболочка из ПВХ-нг обеспечивает пониженное дымовыделение и отсутствие выделения галогенов (индекс «нг» не подразумевает «LS», но часто кабели АПвВнг(А) выпускаются в модификации «нг(А)-LS» с низким дымогазовыделением). |
Области применения и способы прокладки
Кабель АПвВнг(А) 35 кВ 300 мм² применяется для создания магистральных и распределительных сетей в следующих условиях:
Важно: Прокладка одножильного кабеля требует особого внимания из-за возникновения значительных электромагнитных полей и наведенных токов в экране. При параллельной прокладке нескольких кабелей одной фазы рекомендуется треугольное расположение или transposed formation для компенсации полей. Экран должен быть заземлен с двух сторон для отвода токов, наведенных в нормальном режиме.
Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами
Сравнение с кабелем с бумажно-масляной изоляцией (АСБл, СБ):
Особенности монтажа и соединения
Монтаж кабеля АПвВнг(А) 35 кВ требует квалификации персонала и использования специального инструмента. Основные этапы:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем отличается АПвВнг(А) от АПвПуг?
АПвПуг имеет внешнюю оболочку из полиэтилена (П), а не ПВХ. Полиэтиленовая оболочка обладает более высокой стойкостью к влаге и агрессивным средам, но менее стойка к механическим воздействиям и УФ-излучению. Кабель с оболочкой «П» чаще применяется для прокладки в земле (траншеях), а «Внг» – для групповой прокладки внутри помещений и сооружений, где важен показатель пожарной безопасности.
Почему сечение экрана именно 35 мм² для жилы 300 мм²?
Сечение экрана нормировано ГОСТ и выбрано исходя из необходимости обеспечения проводимости, достаточной для протекания токов однофазного короткого замыкания на землю в течение времени срабатывания защиты. Для кабелей на 35 кВ это соотношение жила/экран стандартизировано (например, 240/25, 300/35, 400/35).
Можно ли прокладывать кабель АПвВнг(А) 35 кВ в земле (траншее) без защиты?
Нет, согласно ПУЭ (Глава 2.3), кабели напряжением выше 1 кВ, не имеющие брони, должны быть защищены от механических повреждений при прокладке в земле. Защита осуществляется путем укладки в асбоцементные или пластиковые трубы, либо путем закрытия сверху железобетонными плитами или кирпичом.
Как правильно выбрать между одножильным (1х300) и трехжильным (3х300) кабелем на 35 кВ?
Выбор зависит от трассы, способа прокладки и экономических соображений. Одножильный кабель (1х300) проще в транспортировке и монтаже на сложных трассах, но для трехфазной линии требуется три таких кабеля. При их прокладке необходимо учитывать взаимное влияние (нагрев, наведенные токи). Трехжильный кабель (3х300) компактнее при прокладке в одной траншее или трубе, электромагнитные поля компенсированы внутри, но он имеет большой вес и диаметр, что усложняет монтаж на длинных участках. Для сетей 35 кВ чаще применяются три одножильных кабеля.
Что означает аббревиатура «LS» в расширенной маркировке АПвВнг(А)-LS?
«LS» (Low Smoke) – низкое дымогазовыделение. Это дополнительное исполнение, при котором материалы оболочки и, возможно, разделительного слоя подобраны таким образом, чтобы при пожаре выделялось минимальное количество дыма и коррозионно-активных галогенов (хлора). Такие кабели обязательны для прокладки в метро, на атомных станциях, в многофункциональных высотных зданиях и других объектах с массовым пребыванием людей.
Как определяется допустимый ток нагрузки (Iдоп) для конкретных условий?
Базовое значение Iдоп берется из таблиц ПУЭ (Глава 1.3) для стандартных условий: температура грунта +15°C или воздуха +25°C, глубина прокладки 0.7-1 м, одна цепь (три кабеля для трехфазной линии). Для отклоняющихся условий (более высокая температура грунта, прокладка вплотную нескольких цепей, прокладка в трубах) вводятся понижающие коэффициенты, перемножаемые на базовое значение. Точный расчет ведется по методике, изложенной в ГОСТ Р МЭК 60287.
Заключение
Кабель АПвВнг(А) 35 кВ 300 мм² является современным, надежным и технически совершенным решением для высоковольтных распределительных сетей. Его преимущества, основанные на использовании сшитого полиэтилена и соответствии высоким требованиям пожарной безопасности, делают его предпочтительным выбором для ответственных объектов. Успешная эксплуатация на протяжении всего срока службы напрямую зависит от корректного выбора условий прокладки, соблюдения технологии монтажа и проведения регламентных испытаний. При проектировании систем электроснабжения на 35 кВ данный тип кабеля следует рассматривать в качестве базового для большинства применений, за исключением особых условий, требующих бронирования или иных специальных исполнений.