Кабель АПвВнг(В)-LS 20 кВ 120 мм²: полный технический анализ и область применения
Кабель АПвВнг(В)-LS 20 кВ 120 мм² представляет собой силовой кабель с алюминиевыми жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), в исполнении с пониженным дымо- и газовыделением, предназначенный для работы в электрических сетях на напряжение до 20 кВ. Данный тип кабеля является одним из наиболее востребованных в современных распределительных сетях среднего класса напряжения благодаря оптимальному сочетанию электрических характеристик, надежности, безопасности и стоимости.
Расшифровка маркировки кабеля АПвВнг(В)-LS
Маркировка кабеля построена в соответствии с ГОСТ 31996-2012 и несет полную информацию о его конструкции и свойствах:
- А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
- Пв – материал изоляции жил: сшитый полиэтилен (вулканизированный).
- В – материал оболочки: поливинилхлорид (ПВХ).
- нг(В) – исполнение по пожарной безопасности: не распространяющий горение при групповой прокладке по категории В (наибольшая пожарная нагрузка).
- LS (Low Smoke) – с пониженным дымо- и газовыделением при горении и тлении.
- 20 кВ – номинальное напряжение сети, для которой предназначен кабель.
- 120 мм² – номинальное сечение токопроводящей жилы.
- Точное значение Iдоп зависит от конкретных условий прокладки: температуры окружающей среды, числа работающих кабелей в траншее, типа грунта, что регламентируется ПУЭ 7-го изд.
- Прокладка внутри помещений: В кабельных полуэтажах, тоннелях, шахтах, производственных цехах, где требуется прокладка нескольких кабелей вплотную (групповая прокладка). Благодаря исполнению «нг(В)-LS» его применение предписано на объектах с массовым пребыванием людей, в административных и многофункциональных комплексах.
- Прокладка в земле (траншеях): Допускается при условии защиты от механических повреждений (брони) или при прокладке в трубах/блоках. Стандартный АПвВнг(В)-LS без брони не предназначен для прямой укладки в грунт, так как его оболочка не обеспечивает защиту от грызунов и значительных механических воздействий. Для прокладки в земле следует применять бронированные модификации, например, АПвБбШвнг(В)-LS.
- Прокладка на кабельных эстакадах и в галереях: Является одним из основных способов применения, особенно на промышленных предприятиях.
- Экономичность: Алюминиевая жила существенно дешевле медной, что критически важно для протяженных линий.
- Высокие электрические и эксплуатационные характеристики СПЭ-изоляции: Большая допустимая температура, стойкость к тепловым ударам, высокая стойкость к влаге и трекингу.
- Безопасность: Соответствие высоким требованиям пожарной безопасности (нг(В)-LS) позволяет использовать кабель в сложных инженерных системах современных зданий.
- Меньший вес и радиус изгиба по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией (например, ААШв).
- Простота монтажа и соединения: Не требует сложных систем подпитки и концевых упорных конструкций, как маслонаполненные кабели.
- Чувствительность к точечным механическим повреждениям: При монтаже необходимо избегать ударов и локальных перегибов, которые могут привести к образованию «древовидных» дефектов (дреингов) и последующему пробою.
- Требовательность к качеству монтажа муфт: Необходима абсолютная чистота и герметичность соединений.
- Отсутствие брони: В базовом исполнении требует дополнительной защиты при прокладке в земле.
- Меньшая стойкость к многократным изгибам по сравнению с кабелями с резиновой изоляцией.
- Минимальный радиус изгиба: При прокладке одножильных кабелей составляет не менее 15-20 наружных диаметров кабеля. Для многожильных – не менее 7.5-10 диаметров.
- Температура монтажа: Прокладка без предварительного подогрева допускается при температуре не ниже -15°C. При более низких температурах кабель необходимо выдержать в теплом помещении или прогревать специальными трансформаторами.
- Затяжка кабеля в трубы: Должна производиться с использованием кабельной смазки, не содержащей веществ, агрессивных к ПВХ оболочке и СПЭ изоляции.
- Заземление: Металлические экраны кабеля должны быть заземлены с двух концов для протекания токов короткого замыкания. В схемах с изолированной нейтралью или компенсированных сетях может применяться заземление через специальные устройства для ограничения тока.
- Испытания после монтажа: Обязательны высоковольтные испытания постоянным или выпрямленным напряжением (рекомендуемое значение для 20 кВ – 60 кВ постоянного напряжения в течение 10 минут).
Конструкция кабеля
Конструкция кабеля АПвВнг(В)-LS 20 кВ 120 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, твердый, для кабельных изделий) по ГОСТ 22483. Для сечения 120 мм² жила, как правило, выполняется секторной (сегментной) формы для компактности и экономии материалов. Жила может быть однопроволочной (ож) для сечений до 240 мм² включительно или многопроволочной (мн) в зависимости от требований к гибкости.
2. Экран по жиле (полупроводящий слой)
Наносится поверх токопроводящей жилы экструзионным способом. Представляет собой сшитый полиэтилен, модифицированный сажей или другими проводящими добавками. 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 барьер. Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) методом радиационно-химической или пероксидной сшивки. Толщина изоляции нормируется ГОСТом и для 20 кВ составляет, как правило, 8.0 мм. СПЭ обладает высокой электрической прочностью, отличными температурными характеристиками (допускает нагрев жилы до +90°C в длительном режиме и до +250°C при КЗ), стойкостью к термоокислительному старению и влаге.
4. Экран по изоляции (полупроводящий слой)
Аналогичен экрану по жиле. Наносится поверх изоляции. Вместе с экраном по жиле создает коаксиальную конструкцию, ограничивающую электрическое поле внутри кабеля.
5. Поясная изоляция
Выполняется в виде ленты из электропроводящего материала (например, на основе полупроводящей бумаги или полимера). Обеспечивает равномерный контакт металлического экрана с изоляционным экраном.
6. Металлический экран
Выполняется в виде медных или алюминиевых лент, наложенных продольно или в виде оплетки из медных проволок. Для кабеля АПвВнг(В)-LS 20 кВ 120 мм² чаще применяются медные ленты. Основные функции: защита от внешних электромагнитных помех, замыкание тока на землю в случае пробоя изоляции (ток однофазного КЗ), обеспечение симметрии электрического поля.
7. Оболочка
Внешний защитный слой из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности (ПВХнг-LS). Оболочка обеспечивает механическую защиту, стойкость к агрессивным средам, влаге, УФ-излучению (для кабелей, предназначенных для прокладки на открытом воздухе). Материал оболочки обеспечивает выполнение требований «нг(В)» и «LS».
Основные технические характеристики
Электрические параметры
| Параметр | Значение / Условие |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 12/20 (24) кВ |
| Максимально допустимая температура жилы в длительном режиме | +90°C |
| Максимальная температура жилы при коротком замыкании (до 5 сек) | +250°C |
| Допустимый ток нагрузки (Iдоп)* | ~ 270 А (для прокладки в земле, при температуре земли +15°C, глубине 0.7 м) |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, не более | 0.253 Ом/км (ГОСТ 22483) |
| Испытательное переменное напряжение промышленной частоты, 10 мин. | 30 кВ (для новых кабелей после прокладки) |
Пожарная безопасность (соответствие ГОСТ Р 53315-2009)
| Показатель | Характеристика |
|---|---|
| Распространение горения при групповой прокладке | Категория В (наиболее жесткие условия) |
| Кислородный индекс оболочки | Не менее 30% |
| Дымообразование при горении и тлении | Пониженное (коэффициент дымопоглощения не менее 50%) |
| Выделение токсичных газов (индекс ПТВ) | Более 80 (низкая опасность) |
| Коррозийная активность продуктов дымо- газовыделения | pH ≥ 4,3; проводимость ≤ 10 мкСм/мм |
Область применения и условия прокладки
Кабель АПвВнг(В)-LS 20 кВ 120 мм² предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц.
Кабель не предназначен для прокладки по подвижным конструкциям и в условиях постоянного растяжения.
Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами
Преимущества:
Недостатки:
Требования к монтажу и эксплуатации
Монтаж и эксплуатация должны осуществляться в строгом соответствии с ПУЭ, СО 153-34.20.504-2003 «Типовая инструкция по прокладке и монтажу силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 6-35 кВ» и инструкциями завода-изготовителя.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем кабель АПвВнг(В)-LS отличается от АПвПнг(В)-LS?
Буква «П» в позиции материала оболочки (АПвПнг(В)-LS) обозначает оболочку из полиэтилена. Полиэтиленовая оболочка обладает лучшими механическими и диэлектрическими характеристиками, большей стойкостью к влаге и агрессивным средам, но горит с выделением большого количества тепла. Кабель с ПВХ-оболочкой (АПвВнг(В)-LS) имеет лучшие показатели пожарной безопасности (не распространяет горение, низкое дымовыделение), что делает его предпочтительным для прокладки внутри зданий и сооружений.
Можно ли прокладывать данный кабель в земле без защиты?
Нет, прямая прокладка в земле кабеля АПвВнг(В)-LS без брони не рекомендуется и противоречит нормам ПУЭ для кабелей на напряжение выше 1 кВ без бронированных покровов. Для прокладки в траншеях необходимо применять бронированные модификации (АПвБбШвнг(В)-LS) или защищать кабель асбоцементными лотками, пластиковыми/стальными трубами с обеспечением их гидроизоляции.
Какой срок службы у этого кабеля?
Номинальный срок службы, заявленный производителями и установленный ГОСТ 31996-2012, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать 40-50 лет при соблюдении условий прокладки, монтажа и эксплуатационных нагрузок.
Как правильно выбрать сечение 120 мм² для конкретного объекта?
Выбор сечения 120 мм² должен быть подтвержден расчетом по следующим критериям: допустимый длительный ток нагрузки (Iдоп) с учетом условий прокладки; потери напряжения; термическая стойкость к токам короткого замыкания; экономическая плотность тока. Для предварительной оценки: кабель 120 мм² на 20 кВ способен передавать мощность около 9 МВА (при Iдоп ~260 А) на расстояние в несколько километров с приемлемыми потерями.
Требуется ли для монтажа концевых муфт на этот кабель специальное оборудование?
Да. Монтаж современных термоусаживаемых или холодноусаживаемых муфт на кабели с СПЭ-изоляцией требует высокой квалификации персонала, чистоты на рабочем месте и специального инструмента: труборезов для ровной резки кабеля, стрипперов для послойного снятия изоляции и экранов, динамометрических ключей для затяжки болтовых соединений, газовых горелок для термоусадки. Обязательно использование оригинальных комплектующих от производителей муфт (3M, Raychem, Nexans и др.).
В чем ключевое отличие от старых кабелей с бумажно-масляной изоляцией (типа ААШв)?
Кабель АПвВнг(В)-LS не содержит пропиточного масла, что исключает риск его утечки, не требует сложных систем подпитки и может прокладываться на значительные перепады по высоте. Он легче, имеет меньший радиус изгиба и более высокую допустимую температуру жилы (+90°C против +70°C для ААШв). Однако он более чувствителен к качеству монтажа соединений и точечным механическим повреждениям.
Заключение
Кабель АПвВнг(В)-LS 20 кВ 120 мм² является современным, технологичным и безопасным решением для построения распределительных сетей среднего напряжения. Его применение оптимально для объектов, где предъявляются высокие требования к пожарной безопасности и надежности: городские распределительные сети, промышленные предприятия, крупные торговые и административные центры. Правильный выбор, квалифицированный монтаж и соблюдение правил эксплуатации обеспечивают его долговечную и безотказную работу на протяжении всего срока службы, заложенного конструкцией и материалами.