Кабель силовой АПвВнг(А)-LS 35 кВ 400 мм²: полный технический анализ и область применения

Кабель АПвВнг(А)-LS 35 кВ 400 мм² представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), рассчитанный на номинальное напряжение 35 кВ, с алюминиевыми жилами сечением 400 мм². Данный кабель предназначен для стационарной прокладки в электрических сетях на напряжение до 35 кВ включительно частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, длительный срок службы и безопасность при эксплуатации в условиях повышенных требований к пожарной безопасности.

Расшифровка маркировки АПвВнг(А)-LS

• А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
• Пв – тип изоляции: изоляция жилы из сшитого полиэтина (внутренняя).
• В – тип оболочки: оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.
• нг(А) – исполнение по нераспространению горения: категория А, что означает нераспространение горения при групповой прокладке. Это высшая категория по ГОСТ Р МЭК 60332-3-22.
• LS (Low Smoke) – пониженное дымо- и газовыделение: при горении и тлении оболочка и изоляция выделяют минимальное количество дыма и коррозионно-активных газовых продуктов.
• 35 кВ – номинальное напряжение между жилами и относительно земли.
• 400 мм² – номинальное сечение основной токопроводящей жилы.

Конструкция кабеля

Конструкция кабеля АПвВнг(А)-LS 35 кВ 400 мм² является многослойной и включает в себя несколько ключевых элементов, каждый из которых выполняет строго определенную функцию.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий высокой электропроводности) по ГОСТ 22483. Для сечения 400 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы (для одножильных кабелей – круглая), что позволяет оптимизировать диаметр кабеля. Жила может быть как однопроволочной (ож), так и многопроволочной (мн), в зависимости от требований к гибкости.

2. Внутренний экран (экран по жиле)

Представляет собой полупроводящий слой из сшитого полиэтина, наложенный экструзионным способом непосредственно на токопроводящую жилу. Его назначение – выравнивание электрического поля и предотвращение возникновения частичных разрядов и микроскопических пробоев на границе жила/изоляция.

3. Изоляция

Выполнена из сшитого полиэтина (XLPE). Это ключевой элемент, определяющий высокое номинальное напряжение. Сшивка молекул полиэтина (химическая или радиационная) придает материалу повышенные термические и механические свойства. Изоляция сохраняет стабильность при длительной температуре до 90°C и в аварийном режиме (до 8 часов) – до 130°C.

4. Внешний экран (экран по изоляции)

Также выполнен из полупроводящего сшитого полиэтина. Его функция – создание равномерного цилиндрического электрического поля вокруг изоляции жилы.

5. Медная экранная лента

Поверх внешнего полупроводящего экрана накладывается медная лента (или гофрированная продольно-сварная трубка). Она служит для защиты от внешних электромагнитных помех, обеспечения симметрии электрического поля и выполнения функции нулевой жилы в сетях с изолированной нейтралью. Также является элементом, по которому стекают токи короткого замыкания на землю.

6. Поясная изоляция

В трехжильных кабелях поверх индивидуально экранированных жил накладывается обмотка из полупроводящей или крепированной бумаги, либо полимерной ленты, для формирования круглой формы кабеля и дополнительной защиты.

7. Заполнитель

Пространство между жилами заполняется негорючим эластичным материалом (например, резиновой смесью или ПВХ-пластикатом). Это обеспечивает механическую стабильность конструкции, круглую форму и дополнительную огнезащиту.

8. Оболочка

Внешняя защитная оболочка изготавливается из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности с индексом «нг(А)-LS». Данный материал обеспечивает защиту от механических повреждений, влаги, агрессивных сред, а также соответствует высшей категории по нераспространению горения и пониженному дымо- и газовыделению.

Основные технические и электрические характеристики

Таблица 1. Электрические параметры кабеля АПвВнг(А)-LS 35 кВ 1х400/ 3х400 мм²

Параметр	Значение	Примечание / Стандарт
Номинальное напряжение U0/U (Um)	20,6 / 35 кВ (40,5 кВ)	U0 – напряжение жила-земля, U – между жилами, Um – макс. рабочее
Частота	50 Гц	–
Макс. рабочая температура жилы	+90 °C	Длительный режим
Допустимая температура в аварийном режиме	+130 °C	Не более 8 часов в год, суммарно до 100 часов
Температура при коротком замыкании	+250 °C	Длительность КЗ не более 5 сек.
Минимальный радиус изгиба при прокладке	15 x D (наружного диаметра)	Для многожильных кабелей
Сопротивление изоляции, не менее	1000 МОм·км	При температуре +20°C
Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц	65 кВ	Продолжительность 10 мин. после прокладки
Испытательное постоянное напряжение	104 кВ	Продолжительность 15 мин. на заводе-изготовителе

Таблица 2. Токовые нагрузки для кабеля 3х400 мм² (ориентировочные значения)

Условия прокладки	Длительно допустимый ток, А (Iж = +90°C)	Примечания
В земле (траншее), 1 кабель, температура грунта +25°C, удельное тепловое сопротивление 1,0 К·м/Вт	~ 510 — 530 А	Зависит от глубины заложения, влажности грунта
В воздухе (на открытом воздухе, в туннеле), температура воздуха +25°C	~ 550 — 570 А	Зависит от солнечной радиации, взаимного расположения кабелей
В воздухе (в помещении), температура воздуха +25°C	~ 540 — 560 А

Важно: Точные значения токовых нагрузок определяются расчетом согласно ПУЭ 7 изд., гл. 1.3, с учетом всех поправочных коэффициентов (на температуру, группировку, теплопроводность грунта и т.д.).

Область применения и особенности прокладки

Кабель АПвВнг(А)-LS 35 кВ 400 мм² применяется для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Основные сферы использования:

• Магистральные линии распределительных сетей 35 кВ.
• Вводы на подстанции и ГПП (главные понизительные подстанции) промышленных предприятий.
• Питание мощных электроприемников (например, двигатели высокого напряжения).
• Прокладка в кабельных туннелях, коллекторах, эстакадах, галереях, по стенам зданий.
• Прокладка в помещениях с массовым пребыванием людей, на объектах транспортной инфраструктуры (метро, вокзалы, аэропорты), в многофункциональных комплексах – благодаря исполнению «нг(А)-LS».

Особенности прокладки: Кабель предназначен для стационарной прокладки без преднатяжения. Допускается прокладка в земле (траншее) при условии защиты от механических повреждений (бетонными плитами, сигнальной лентой, кирпичом). При групповой прокладке необходимо соблюдать расстояния между кабелями, указанные в проектной документации и ПУЭ, для обеспечения теплоотвода. Обязательно требуется заземление медных экранов с обеих сторон кабельной линии.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества кабеля с изоляцией из СПЭ (АПвВнг-LS) перед кабелем с бумажно-масляной изоляцией (АСБл):

• Более высокая допустимая температура жилы (90°C против 70-80°C), что позволяет пропускать больший ток при том же сечении.
• Отсутствие масла, что исключает риск утечек, упрощает монтаж (допускаются большие перепады по высоте трассы) и повышает экологическую безопасность.
• Меньший вес и наружный диаметр, что облегчает транспортировку и прокладку.
• Более высокая стойкость к термическим и механическим перегрузкам.
• Проще и быстрее выполнять монтаж муфт и концевых заделок.

Преимущества перед кабелем в ПВХ изоляции (АВВГ): Возможность работы на высоком напряжении (35 кВ), значительно лучшие диэлектрические и температурные характеристики.

Недостатки: Относительно высокая стоимость. Чувствительность к точечным механическим воздействиям (защемления, удары) при монтаже, требующая аккуратности. Необходимость использования специальных комплектов для монтажа соединительных и концевых муфт.

Стандарты и нормативная база

Производство и испытания кабеля АПвВнг(А)-LS 35 кВ регламентируется следующими основными документами:

• ГОСТ 31565-2012 (МЭК 60502-2:2005) «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение от 6 кВ до 35 кВ. Технические условия».
• ТУ 16.К71-304-2001 (или более новые технические условия производителя).
• ГОСТ Р МЭК 60332-3-22 «Испытания на нераспространение горения. Категория А».
• ГОСТ Р МЭК 61034 «Измерение плотности дыма».
• Правила устройства электроустановок (ПУЭ), главы 1.3, 2.3, 7.3.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос 1: В чем ключевое отличие АПвВнг(А)-LS от АПвПнг(А)-LS?

Буква «В» в маркировке АПвВнг(А)-LS обозначает оболочку из ПВХ пластиката. В маркировке АПвПнг(А)-LS буква «П» обозначает оболочку из полиэтилена. Полиэтиленовая оболочка обладает лучшими механическими и влагозащитными свойствами, поэтому кабель АПвПнг(А)-LS чаще применяется для прокладки непосредственно в земле (траншее). Кабель с ПВХ оболочкой АПвВнг(А)-LS, особенно в исполнении «нг-LS», чаще применяется для прокладки внутри помещений, туннелей, где критичны требования к пожарной безопасности.

Вопрос 2: Как правильно выбрать сечение 400 мм²? Достаточно ли его для мощности, например, 20 МВт?

Выбор сечения – расчетная задача. Для ориентировочной оценки мощности (P) при напряжении 35 кВ можно использовать формулу для трехфазной сети: P = √3 U I cosφ. При I = 550 А и cosφ = 0,95 получаем P ≈ √3 35000 550 0,95 ≈ 31,6 МВт. Таким образом, кабель 3х400 мм² способен передавать мощность около 30 МВА. Для 20 МВт его сечения с запасом достаточно. Однако окончательный выбор должен учитывать режим работы, условия прокладки, группировку, экономическую плотность тока и должен быть выполнен в рамках проекта.

Вопрос 3: Обязательно ли заземлять экраны кабеля с двух сторон? Что будет, если заземлить только с одной?

Да, заземление медных экранов с обоих концов линии является обязательным требованием ПУЭ (п. 1.3.83, 2.3.93). При одностороннем заземлении экран, не заземленный с другой стороны, окажется под опасным индуцированным потенциалом, что создает угрозу для жизни персонала и может привести к пробою оболочки. Кроме того, в нормальном режиме через экран, заземленный с двух сторон, будет протекать ток, компенсирующий магнитное поле кабеля, что снижает потери и нагрев.

Вопрос 4: Можно ли прокладывать данный кабель в одном лотке с кабелями на 0,4 кВ?

Совместная прокладка в одном лотке (коробе, на полке) силовых кабелей разных напряжений регламентируется ПУЭ (п. 2.1.16, 2.3.135). Кабели до 1 кВ допускается прокладывать вместе с кабелями выше 1 кВ, но при условии, что последние заключены в оболочку из негорючих материалов, а кабели до 1 кВ – в огнестойкие оболочки. Кабель АПвВнг(А)-LS имеет исполнение «нг(А)», что удовлетворяет требованию к нераспространению горения. Однако на практике такое решение требует обоснования в проекте, часто между такими группами кабелей устанавливают несгораемые перегородки или выдерживают расстояние. Для кабелей 35 кВ рекомендуется, по возможности, раздельная прокладка.

Вопрос 5: Какой срок службы у данного кабеля?

Номинальный срок службы кабеля АПвВнг(А)-LS 35 кВ, заявленный производителями и стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс может быть больше и зависит от условий эксплуатации: соблюдения токовых нагрузок, отсутствия частых перегрузок и коротких замыканий, корректности монтажа (особенно муфт), агрессивности окружающей среды, механических воздействий. Регулярный мониторинг состояния изоляции (диагностика частичных разрядов, измерение tg δ) позволяет прогнозировать остаточный ресурс.

Заключение

Кабель АПвВнг(А)-LS 35 кВ 400 мм² является современным, надежным и безопасным решением для построения распределительных сетей среднего класса напряжения. Его конструкция на основе сшитого полиэтина обеспечивает высокие электрические и термические характеристики, а исполнение «нг(А)-LS» позволяет применять его на объектах с повышенными требованиями пожарной безопасности. Правильный выбор, монтаж и эксплуатация данного кабеля в соответствии с ПУЭ и технической документацией гарантируют долговечную и бесперебойную работу энергетической системы.