Кабель силовой АПвВнг(В)-LS 10 кВ 150 мм²: полный технический анализ и область применения

Кабель АПвВнг(В)-LS 10 кВ с номинальным сечением жилы 150 мм² представляет собой современное силовое кабельное изделие, предназначенное для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 10 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы отвечают жестким требованиям пожарной безопасности, что делает его ключевым элементом при проектировании и монтаже энергосистем на промышленных предприятиях, в гражданском строительстве и инфраструктурных объектах.

Расшифровка маркировки кабеля АПвВнг(В)-LS 10 кВ 150 мм²

Маркировка кабеля построена по буквенно-цифровому коду, регламентированному ГОСТ и ТУ, и несет полную информацию о его конструкции:

• А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
• Пв – материал изоляции жилы: сшитый полиэтилен (ПВ-изоляция).
• В – материал оболочки: поливинилхлоридный пластикат (ПВХ).
• нг(В) – исполнение по пожарной безопасности: не распространяющий горение при групповой прокладке по категории В (наибольшая пожарная нагрузка).
• LS (Low Smoke) – низкое дымо- и газовыделение: при пожаре выделяет минимальное количество дыма и коррозионно-активных газовых продуктов.
• 10 кВ – номинальное напряжение, на которое рассчитан кабель.
• 150 мм² – номинальное сечение основной токопроводящей жилы.

Конструкция кабеля

Конструкция кабеля многослойна, каждый слой выполняет строго определенную электротехническую или защитную функцию.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий высокой электропроводности) по ГОСТ 22483. Для сечения 150 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы (для многожильных кабелей), что позволяет оптимизировать диаметр кабеля и облегчить его монтаж в кабельной арматуре. Жила может быть как однопроволочной (ож), так и многопроволочной (мн), в зависимости от требований к гибкости.

2. Экран на жиле (для кабелей на напряжение 6 кВ и выше)

Поверх изолированной жилы накладывается экструдированный экран из полупроводящего сшитого полиэтилена. Он выравнивает электрическое поле вокруг жилы, предотвращая возникновение частичных разрядов и локальных перегревов изоляции.

3. Изоляция

Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Данный материал, подвергнутый процессу поперечной сшивки молекул, обладает превосходными электротехническими и термическими характеристиками по сравнению с традиционным ПВХ или бумажно-пропитанной изоляцией. Рабочая температура жилы повышается до +90°C, а в режиме перегрузки допускается +130°C. Изоляция имеет высокую стойкость к тепловому старению и воздействию влаги.

4. Поясная изоляция

Поверх скрученных изолированных жил накладывается общий слой из полупроводящего материала, выполняющий функцию внешнего экрана. Он также служит для симметрирования электрического поля.

5. Медная экранирующая оплетка

Поверх поясной изоляции накладывается экран в виде медных проволок или ленты. Он предназначен для защиты от внешних электромагнитных помех, обеспечения симметрии поля, а также служит в качестве элемента, проводящего токи утечки и токи короткого замыкания.

6. Оболочка

Наружный защитный слой из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности (ПВХнг-LS). Эта оболочка обеспечивает механическую и химическую защиту внутренних элементов, а ее ключевое свойство – нераспространение горения при групповой прокладке и низкое дымо- и газовыделение при воздействии пламени.

Основные технические характеристики

Электрические параметры (для сечения 150 мм², 10 кВ)

Приведенные значения являются типовыми и должны уточняться по паспорту конкретного производителя.

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 8,7/10 (12) кВ.
• Максимально допустимая рабочая температура жилы: +90°C.
• Допустимая температура жилы в режиме перегрузки: +130°C (не более 100 часов в год).
• Температура жилы при коротком замыкании: +250°C (максимальная длительность КЗ – 4 секунды).
• Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -15°C.
• Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля для одножильных кабелей.
• Сопротивление изоляции: Не менее 100 МОм·км при температуре +20°C.
• Емкость жилы: Приблизительно 0,3-0,4 мкФ/км (точное значение зависит от конструкции).

Таблица 1. Длительно допустимый ток нагрузки (I_доп) для кабеля АПвВнг(В)-LS 10 кВ 150 мм²

Условия прокладки: в воздухе (на трассе), температура окружающей среды +25°C, жила – алюминий.

• Одножильный кабель: ~275 А.
• Трехжильный кабель: ~260 А.

Важно: При изменении условий прокладки (в земле, в кабельном канале, групповой прокладке, другой температуре окружающей среды) применяются корректирующие коэффициенты, указанные в ПУЭ 7-го издания, глава 1.3.

Таблица 2. Корректирующие коэффициенты для разных условий прокладки (выдержка из ПУЭ)

• Прокладка в земле (в траншее): Коэффициент может быть как выше, так и ниже 1.0 в зависимости от удельного теплового сопротивления грунта, глубины прокладки и количества работающих кабелей в одной траншее.
• Групповая прокладка в воздухе (в лотке, на конструкции): Коэффициент снижается при увеличении количества кабелей, лежащих рядом. Например, для 3-х кабелей вплотную коэффициент ~0.85-0.9.
• Температура окружающей среды отличная от +25°C: Для температуры воздуха +40°C коэффициент составляет ~0.88; для +15°C – ~1.12.

Область применения и условия эксплуатации

Кабель АПвВнг(В)-LS 10 кВ 150 мм² предназначен для эксплуатации в электрических сетях с изолированной нейтралью или с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор или резистор, где длительность работы в режиме однофазного короткого замыкания на землю не превышает 8 часов, а общая длительность работы в таком режиме за год – не более 125 часов.

Типовые объекты применения:

• Распределительные сети 6-10 кВ городской и промышленной инфраструктуры (кабельные линии от ГПП до ЦТП, РП).
• Питание мощных электродвигателей и трансформаторов на промышленных предприятиях (насосные, компрессорные станции, заводы).
• Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах, галереях), а также в помещениях, включая производственные цеха.
• Объекты с массовым пребыванием людей (торговые центры, вокзалы, аэропорты, метрополитен), где предъявляются повышенные требования к пожарной безопасности (нг-LS).
• Прокладка в блоках и по мостам.

Запрещается: Прокладка в земле (траншеях) без дополнительной защиты (например, без бронирования). Для прокладки в земле следует применять модификации с броней, например, АПвБбШв или АПвПуг.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества:

• Пожарная безопасность: Соответствие требованиям нераспространения горения при групповой прокладке (категория В) и низкое дымо- и газовыделение (LS) – ключевое преимущество для объектов с повышенными требованиями.
• Высокие электротехнические и термические показатели: Изоляция из сшитого полиэтилена обеспечивает высокую пропускную способность, стойкость к перегрузкам и термическому старению.
• Устойчивость к влаге: XLPE не впитывает влагу, что повышает надежность и упрощает монтаж по сравнению с бумажно-пропитанной изоляцией.
• Относительно малый вес и радиус изгиба: По сравнению со свинцовыми бронированными кабелями аналогичного сечения.
• Коррозионная стойкость: Отсутствие металлической брони и герметичной оболочки из свинца делает кабель устойчивым к коррозии при прокладке в агрессивных средах (при наличии соответствующей защиты оболочки).

Недостатки:

• Отсутствие механической защиты: Без бронепокрова кабель не предназначен для прямой прокладки в земле и требует защиты (трубы, лотки, кабельные каналы) от механических повреждений.
• Чувствительность к ультрафиолету: ПВХ оболочка может стареть под длительным воздействием прямых солнечных лучей. При наружной прокладке требуется защита или применение кабеля с УФ-стабилизированной оболочкой.
• Стоимость: Выше, чем у кабелей с ПВХ изоляцией на то же напряжение, но, как правило, ниже, чем у кабелей с бумажно-пропитанной изоляцией в свинцовой оболочке.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабеля АПвВнг(В)-LS 10 кВ требует соблюдения строгих правил.

• Радиус изгиба: Не менее 15 внешних диаметров кабеля во избежание повреждения изоляции и экранов.
• Температурный режим: Монтаж без предварительного подогрева разрешен при температуре не ниже -15°C. При более низких температурах кабель необходимо отогревать в отапливаемом помещении или с помощью специальных устройств (трансформаторов подогрева).
• Работа с экранами: Медные экраны всех трех жил должны быть надежно заземлены с обоих концов кабеля для обеспечения безопасности и нормальной работы релейной защиты. Сечение заземляющего проводника должно соответствовать ПУЭ (для 150 мм² обычно не менее 25-35 мм² по меди).
• Соединение и оконцевание: Требуют применения специальной кабельной арматуры (муфт соединительных, концевых муфт, наконечников) на напряжение 10 кВ, рассчитанных именно на кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена. Крайне важна чистота и соблюдение технологии обдирки полупроводящих слоев.
• Поддержка при прокладке: При вертикальной или наклонной прокладке кабель должен быть зафиксирован специальными креплениями, предотвращающими сползание и механическое напряжение в муфтах.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. В чем принципиальная разница между кабелями АПвВнг-LS и АВВГнг-LS на 10 кВ?

Разница фундаментальна и заключается в материале изоляции. У АВВГнг-LS изоляция жил – поливинилхлорид (ПВХ), что ограничивает его применение напряжением до 1-3 кВ (редко 6 кВ) и снижает допустимую рабочую температуру (до +70°C). Кабель АПвВнг-LS имеет изоляцию из сшитого полиэтилена (XLPE), что позволяет ему работать на напряжение 10 кВ при температуре +90°C, обладать значительно большей стойкостью к тепловым перегрузкам и влаге.

2. Можно ли проложить кабель АПвВнг(В)-LS 10 кВ 150 мм² непосредственно в земле (траншее)?

Нет, категорически не рекомендуется и противоречит указаниям в технической документации. Данная марка не имеет бронепокрова (брони), защищающего от механических повреждений при раскопках, давления грунта, грызунов. Для прокладки в земле необходимо применять бронированные модификации: АПвБбШв (с броней из стальных лент) или АПвПуг (с броней из оцинкованных стальных проволок и герметизирующим слоем).

3. Как правильно выбрать сечение заземляющего проводника для экрана этого кабеля?

Согласно ПУЭ (п. 1.7.121-122) и типовым инструкциям, сечение заземляющего проводника для соединения экранов кабелей на напряжение 6-35 кВ должно быть не менее 16 мм² по меди (для условий термической стойкости). Однако на практике, для кабелей сечением 150 мм², с учетом токов короткого замыкания, обычно применяют проводники сечением 25 мм² или 35 мм². Окончательный расчет должен проводиться по току КЗ с проверкой на термическую стойкость.

4. Почему при прокладке в лотках требуется снижать токовую нагрузку (применять понижающие коэффициенты)?

При групповой прокладке в лотках, пучках, каналах ухудшаются условия охлаждения кабелей. Кабели, расположенные в центре пучка, отдают тепло хуже, чем одиночный кабель на воздухе. Это приводит к их перегреву при той же токовой нагрузке. Понижающие коэффициенты, приведенные в ПУЭ, эмпирически и расчетно учитывают этот эффект, обеспечивая безопасный тепловой режим для всех кабелей в пучке.

5. Допустима ли совместная прокладка в одном лотке кабелей АПвВнг-LS 10 кВ и кабелей низкого напряжения 0.4 кВ?

Совместная прокладка допускается при соблюдении условий, оговоренных в ПУЭ (гл. 2.1 и 2.3). Ключевые требования: кабели выше 1 кВ должны быть отделены от кабелей до 1 кВ перегородкой из негорючего материала либо расположены в разных горизонтальных отсеках лотка. Также необходимо учитывать суммарное тепловыделение и применять соответствующие понижающие коэффициенты для токовой нагрузки. Рекомендуется раздельная прокладка для упрощения обслуживания и повышения безопасности.

6. Какой срок службы у данного кабеля?

Номинальный срок службы кабеля АПвВнг(В)-LS 10 кВ, заявленный производителями при соблюдении условий эксплуатации, хранения, транспортировки и монтажа, составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс может быть больше и зависит от реальных условий: стабильности напряжения, отсутствия частых перегрузок и токов КЗ, температурного режима, отсутствия механических воздействий и агрессивности среды.

Заключение

Кабель АПвВнг(В)-LS 10 кВ 150 мм² является современным, надежным и безопасным решением для построения распределительных сетей среднего напряжения. Его конструкция, основанная на изоляции из сшитого полиэтилена и оболочке с низким дымо- и газовыделением, оптимально сочетает высокие электротехнические характеристики и соответствие строгим противопожарным нормам. Корректный выбор, монтаж с соблюдением всех технологических требований (особенно по заземлению экранов и применению соответствующей арматуры) и эксплуатация в рамках регламентированных условий являются залогом долговечной и безотказной работы кабельной линии на протяжении всего ее жизненного цикла.