Кабель АПвВнг(А)-LS 3х240

Кабель АПвВнг(А)-LS 3х240: полный технический анализ и область применения

Кабель АПвВнг(А)-LS 3х240 представляет собой силовой кабель с алюминиевыми жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), в поливинилхлоридном пониженной пожарной опасности исполнении. Данный тип кабеля является современной, высокотехнологичной альтернативой бумажно-масляным и кабелям с изоляцией из ПВХ пластиката для стационарной прокладки в электрических сетях напряжением до 10 кВ включительно. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, длительный срок службы и повышенную безопасность при эксплуатации в условиях возможного возникновения пожара.

Расшифровка маркировки АПвВнг(А)-LS 3х240

• А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
• Пв – материал изоляции жил: сшитый полиэтилен (Cross-linked Polyethylene, XLPE). Индекс «в» указывает на вулканизацию (сшивку) пероксидным способом.
• В – материал оболочки: поливинилхлорид (ПВХ).
• нг(А) – исполнение по нераспространению горения. Кабель относится к категории А, что означает нераспространение горения при групповой прокладке (в пучках) и испытании пламенем с высокой тепловой мощностью (более 40 кВт на 1 м длины). Это высшая категория пожарной безопасности для кабелей.
• LS (Low Smoke) – пониженное дымо- и газовыделение. Оболочка и изоляция изготовлены из композиций, которые при горении и тлении выделяют минимальное количество дыма и коррозионно-активных газообразных продуктов (галогенов).
• 3х240 – количество и номинальное сечение основных токопроводящих жил: три жилы сечением 240 мм² каждая.

Конструкция кабеля

Конструкция кабеля АПвВнг(А)-LS 3х240 является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию.

• 1. Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий, твердый, для кабельных изделий) по ГОСТ 22483. Для сечения 240 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы (для компактности общего диаметра кабеля), многопроволочная. Класс гибкости 1 или 2 (для стационарной прокладки).
• 2. Экран поверх жилы (для кабелей на 6 кВ и выше). На жилу накладывается экструдированный полупроводящий слой (экранирующая термопластичная или вулканизированная композиция). Он выравнивает электрическое поле вокруг жилы, устраняя микроскопические воздушные включения и предотвращая локальные перенапряжения.
• 3. Изоляция. Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Толщина изоляции нормируется в зависимости от номинального напряжения (например, для 10 кВ – не менее 3,4 мм). СПЭ обладает высокими диэлектрическими характеристиками, термостойкостью (допустимая длительная температура жилы +90°C), стойкостью к тепловым ударам и влаге.
• 4. Экран поверх изоляции. Состоит из двух элементов:
  • Полупроводящая лента или экструдированный слой.
  • Медные проволоки, наложенные поверх ленты. Сечение и количество проволок нормируются для обеспечения требуемого сопротивления экрана и тока короткого замыкания. Для кабеля 3х240 общее сечение медного экрана составляет, как правило, не менее 16 мм².

  Этот экран выполняет функцию заземляющего проводника, обеспечивает симметрию электрического поля и защиту от внешних электромагнитных помех.

• 5. Поясная изоляция. В качестве разделительного слоя между экранами и оболочкой может использоваться поясная изоляция из крепированной бумаги, ПЭТ-ленты или аналогичных материалов.
• 6. Оболочка. Выполняется из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности с индексами «нг-LS». Оболочка обеспечивает механическую и химическую защиту, а также выполняет основную функцию по нераспространению горения и низкому дымогазовыделению. Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические характеристики

Электрические параметры (на примере кабеля на 10 кВ)

Согласно ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 1, 3 и 10 кВ».

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 8,7/10 (12) кВ. Где U₀ – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное напряжение, U_m – максимальное длительно допустимое.
• Частота: 50 Гц.
• Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 30 кВ (в течение 10 мин. для кабелей после изготовления).
• Допустимая длительная температура токопроводящей жилы: +90°C.
• Максимальная допустимая температура жилы при коротком замыкании (длительность до 4 сек): +250°C.
• Допустимая температура нагрева жилы при перегрузке: +130°C (не более 8 часов в сутки, суммарно не более 1000 часов за срок службы).
• Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева: -15°C.
• Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля.
• Сопротивление изоляции: Не менее 100 МОм·км при температуре +20°C.
• Емкость жилы: Приблизительно 0,4-0,45 мкФ/км (точное значение зависит от конструкции).

Токовые нагрузки (длительно допустимые токи)

Зависят от способа прокладки. Приведены ориентировочные значения для кабеля АПвВнг(А)-LS 3х240 на напряжение 10 кВ.

Способ прокладки	Длительно допустимый ток, А (при температуре земли +25°C и жилы +90°C)
В воздухе (в кабельных сооружениях)	~ 390 А
В земле (в траншее, теплопроводность грунта 1.0 К·м/Вт, температура грунта +15°C)	~ 435 А
В туннеле, канале	~ 370 А

Примечание: Точные значения определяются по ПУЭ 7-го изд., гл. 1.3 с учетом всех поправочных коэффициентов (на температуру окружающей среды, количество работающих кабелей вплотную, глубину прокладки и т.д.).

Параметры короткого замыкания

• Ток термической стойкости (I_терм): Ориентировочно 12-14 кА для 1 секунды. Точный расчет ведется по формуле, учитывающей сечение жилы, материал и допустимую температуру при КЗ.
• Сопротивление жилы постоянному току при +20°C: Не более 0.125 Ом/км.
• Индуктивное сопротивление: Ориентировочно 0.11-0.13 Ом/км (при частоте 50 Гц и расстоянии между жилами, зависящем от конструкции).

Область применения и способы прокладки

Кабель АПвВнг(А)-LS 3х240 предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках.

• Электрические сети на напряжение 6-10 кВ: Распределительные сети городской и промышленной инфраструктуры, питание мощных трансформаторных подстанций, распределительных пунктов (РП), главных понизительных подстанций (ГПП).
• Промышленные предприятия: Питание высоковольтных электродвигателей, технологических установок.
• Объекты инфраструктуры: Аэропорты, вокзалы, метрополитен, спортивные комплексы, торговые центры.
• Кабельные линии, требующие повышенной пожарной безопасности: Атомные и тепловые электростанции, объекты МЧС, тоннели, метро, многофункциональные высотные здания, здания с массовым пребыванием людей.

Способы прокладки:

• В кабельных сооружениях (тоннелях, галереях, эстакадах, этажах, двойных полах).
• В производственных помещениях.
• В кабельных блоках и трубах.
• В земле (траншеях) при условии защиты от механических повреждений (броневыми лентами или плитами), но для этого чаще применяется модификация с броней – АПвБбШвнг(А)-LS. Прокладка АПвВнг(А)-LS непосредственно в земле без защиты не рекомендуется.
• Запрещена прокладка по воздуху (по опорам) без дополнительной защиты от солнечного излучения и атмосферных воздействий.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

По сравнению с кабелем с бумажно-масляной изоляцией (АСБл):

• Преимущества: Более высокая допустимая температура жилы (+90°C против +70-80°C), отсутствие риска течи пропиточного состава, меньший вес и радиус изгиба, простота монтажа и монтажа муфт, отсутствие необходимости в сложных концевых заделках с контролем уровня масла, экологичность, возможность прокладки на вертикальных участках без ограничений.
• Недостатки: Более высокая чувствительность к точечным механическим повреждениям при монтаже (задиры, надрезы), требующая аккуратности.

По сравнению с кабелем с изоляцией из ПВХ (АВВГ):

• Преимущества: Более высокое рабочее напряжение (до 10 кВ против 1 кВ), значительно лучшие диэлектрические и температурные характеристики, меньшие диэлектрические потери, большая долговечность, стойкость к влаге.
• Недостатки: Более высокая стоимость, сложность технологии производства.

По сравнению с медным аналогом (ПвВнг(А)-LS):

• Преимущества: Значительно меньшая стоимость (примерно в 2.5-3 раза) и вес, что критично для протяженных линий и при ограниченном бюджете.
• Недостатки: Большее удельное электрическое сопротивление (меньшая проводимость), что приводит к более высоким потерям электроэнергии на нагрев при одинаковом сечении. Больший диаметр жилы при равной токовой нагрузке. Алюминий более подвержен ползучести и хрупкости в местах перегибов, требует специальных концевых заделок и наконечников для предотвращения окисления и обеспечения надежного контакта.

Особенности монтажа и эксплуатации

• Работа с алюминиевыми жилами: При монтаже концевых и соединительных муфт необходимо использовать специальные кабельные наконеники для алюминия, часто с заполнением кварцево-вазелиновой пастой для предотвращения окисления. Затяжка болтовых соединений должна производиться с моментом, указанным производителем муфт, с последующей проверкой.
• Защита от механических повреждений: При прокладке в земле (если это допускается проектом) обязательна защита плитами или сигнальной лентой. При протяжке в трубах или лотках необходимо использовать ролики и кабельную смазку, не содержащую веществ, вредных для материалов оболочки и изоляции.
• Учет теплового расширения: При прокладке в замкнутых пространствах и на вертикальных участках необходимо учитывать линейное расширение кабеля при нагреве и предусматривать компенсирующие петли или соответствующую фиксацию.
• Маркировка: Концы кабеля должны быть замаркированы бирками с указанием марки, сечения, напряжения, номера линии и трассы.
• Испытания после монтажа: Перед вводом в эксплуатацию кабельная линия должна подвергаться высоковольтным испытаниям выпрямленным напряжением согласно ПУЭ и ПТЭЭП (например, для 10 кВ – напряжением 60 кВ в течение 10 минут).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается АПвВнг(А)-LS от АПвВнг(А)-FR?

АПвВнг(А)-FR (Fire Resistance) – огнестойкий кабель. Он сохраняет работоспособность в течение определенного времени (обычно 60, 90, 120 или 180 минут) при непосредственном воздействии пламени, что критично для систем аварийного питания, эвакуации и пожаротушения. АПвВнг(А)-LS не является огнестойким, он лишь не распространяет горение и выделяет мало дыма при пожаре, но может выйти из строя под действием огня.

Можно ли прокладывать кабель АПвВнг(А)-LS 3х240 в земле без защиты?

Не рекомендуется. Буква «В» в маркировке означает ПВХ-оболочку, не предназначенную для непосредственной укладки в грунт. Для прокладки в земле следует использовать кабели с бронепокровом, например, АПвБбШвнг(А)-LS, где «Бб» – броня из двух стальных оцинкованных лент, «Шв» – защитный шланг из ПВХ.

Какой срок службы у данного кабеля?

Номинальный срок службы кабеля АПвВнг(А)-LS, заявленный производителями и нормируемый стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать этот показатель при соблюдении условий прокладки, монтажа и эксплуатационных токовых нагрузок.

Почему для соединения алюминиевых жил нельзя использовать медные наконеники?

Прямой контакт меди и алюминия недопустим из-за гальванической коррозии. В присутствии электролита (даже влаги из воздуха) образуется гальваническая пара, где алюминий, как более активный металл, интенсивно разрушается. Это приводит к увеличению переходного сопротивления, перегреву и разрушению контакта. Необходимо использовать биметаллические (алюмомедные) наконеники или специальные переходные пластины.

Как рассчитать фактическую токовую нагрузку для конкретных условий прокладки?

Необходимо взять базовое значение длительно допустимого тока (I_доп) из таблиц ПУЭ для данного сечения и способа прокладки (в земле/воздухе) и последовательно умножить его на все соответствующие поправочные коэффициенты: K₁ – на температуру земли/воздуха, K₂ – на количество работающих кабелей вплотную, K₃ – на глубину прокладки в земле и т.д. Итоговая формула: I_{доп.факт} = I_{доп.табл} K₁ K₂

• K_n. Если произведение коэффициентов меньше 1, кабель будет работать с недогрузкой по току.

Что означает индекс (А) в маркировке нг(А)?

Индекс (А) указывает на категорию нераспространения горения по ГОСТ Р МЭК 60332-3-22. Категория А – наиболее строгая. Испытания проводятся на пучке кабелей общей высотой 1.5 м с мощностью пламени 40.5 кВт (для одножильных) или 20.5 кВт на образец (для многожильных). Кабель считается выдержавшим испытание, если горение не распространилось выше верхней отметки, а длина обугленной части не превышает установленных норм. Это позволяет прокладывать его в пучках без ограничения.