Кабель АПвВу 1-х жильный 20 кВ

Кабель АПвВу 1-х жильный 20 кВ: полное техническое описание и область применения

Кабель АПвВу 1х жильный на напряжение 20 кВ представляет собой силовой кабель с алюминиевой токопроводящей жилой, изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) и защитным покровом, предназначенный для стационарной прокладки в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью, а также в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах, производственных помещениях). Его конструкция и характеристики регламентируются межгосударственным стандартом ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ» и техническими условиями производителей, адаптированными для более высоких классов напряжения.

Расшифровка маркировки АПвВу

• А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
• П – материал изоляции: полиэтилен.
• в – тип полиэтилена: вулканизированный (сшитый), что указывает на изоляцию из сшитого полиэтилена (XLPE).
• В – материал оболочки: поливинилхлоридный пластикат (ПВХ).
• у – тип защитного покрова: усиленный, состоящий из брони из стальных оцинкованных лент и наружного покрова.
• 1-х жильный – количество токопроводящих жил в кабеле.
• 20 кВ – номинальное напряжение, на которое рассчитан кабель (фактически, класс напряжения 20 кВ соответствует номинальному 21 кВ по ГОСТ).

Конструкция кабеля АПвВу 1х жильный 20 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая долговечность и надежность в эксплуатации.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий, твердый, для кабельной продукции) по ГОСТ 22483. Для сечений от 50 мм² и выше жила, как правило, секторной или сегментной формы для оптимального заполнения внутреннего пространства и снижения общего диаметра кабеля. Жила может быть как однопроволочной (монолитной) для меньших сечений, так и многопроволочной.

2. Экран на жиле (полупроводящий экран)

Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его ключевая задача – выравнивание электрического поля и предотвращение возникновения локальных электрических разрядов (микрочастиц, острых кромок) на границе между жилой и основной изоляцией.

3. Основная изоляция

Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии. Толщина изоляции нормирована стандартом и для напряжения 20 кВ составляет, как правило, 8.0 мм или 9.0 мм в зависимости от конкретного стандарта производителя. СПЭ обладает высокими диэлектрическими и механическими свойствами, устойчивостью к термическим перегрузкам (допустимая температура жилы +90°C в длительном режиме, до +250°C при КЗ).

4. Экран на изоляции (полупроводящий слой)

Поверх основной изоляции наносится экструдированный полупроводящий слой. Он выполняет ту же функцию выравнивания поля, но с внешней стороны изоляции.

5. Поясная изоляция

Представляет собой ленту из полупроводящего материала, которая накладывается поверх экрана на изоляции. Обеспечивает равномерный контакт с металлическим экраном.

6. Металлический экран

Выполняется в виде медной или алюминиевой ленты, наложенной продольно или в виде оплетки из медных проволок. Основные функции: защита от электромагнитных помех, замыкание емкостных токов на землю, а также использование в качестве проводника для токов короткого замыкания и токов утечки. Для одножильных кабелей 20 кВ это критически важный элемент.

7. Заполнитель и подушка под броню

Пространство под броней заполняется ПВХ-шнурами или лентами для придания кабелю круглой формы. Подушка под броню (обычно из битумных лент, ПЭТ-лент или крепированной бумаги) защищает оболочку от повреждения стальными лентами.

8. Броня

Состоит из двух стальных оцинкованных лент, наложенных спирально с перекрытием. Ленты защищают кабель от механических повреждений (удары, сдавливание, грызуны) при прокладке в земле.

9. Наружный покров (защитный шланг)

Изготовлен из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Защищает броню от коррозии в агрессивных грунтах. Имеет, как правило, темно-серый или черный цвет.

Основные технические характеристики

Электрические параметры

Номинальное напряжение: 20/35 кВ (U₀/U, где U₀ – напряжение между жилой и землей/экраном, U – междуфазное напряжение).
Частота: 50 Гц.
Допустимая длительная температура нагрева жилы: +90°C.
Максимальная температура жилы при коротком замыкании (длительность до 4 сек): +250°C.
Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -15°C.
Минимальный радиус изгиба при прокладке: 15 наружных диаметров кабеля.

Таблица 1. Примерные данные по сечениям и массогабаритным показателям

Внимание: Данные ориентировочные, точные значения необходимо уточнять у производителя.

Сечение жилы, мм²	Наружный диаметр, мм (прибл.)	Масса 1 км кабеля, кг (прибл.)	Максимальный ток нагрузки в земле, А (прибл.)*
50	45-50	2500-3000	215
70	48-53	2900-3500	265
95	52-57	3500-4200	320
120	55-60	4000-4800	365
150	58-64	4600-5500	415
185	62-68	5300-6300	470
240	67-74	6500-7700	550

• Условия: прокладка в земле (траншее) на глубине 0.7-1.0 м, температура грунта +15°C, удельное тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт, допустимая температура жилы +90°C.

Область применения и особенности монтажа

Кабель АПвВу 1х20 кВ предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках трехфазного переменного тока с изолированной нейтралью или нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор/резистор, на номинальное напряжение до 35 кВ включительно.

Типовые объекты применения:

• Распределительные сети 6-20 кВ городской и промышленной инфраструктуры.
• Питание мощных потребителей (насосные станции, трансформаторные подстанции заводов, крупные торговые центры).
• Кабельные вставки на ВЛ 6-20 кВ.
• Прокладка в кабельных коллекторах и тоннелях в условиях повышенной влажности.
• Участки с риском механических повреждений, где необходима броневая защита.

Особенности монтажа и эксплуатации одножильных кабелей:

• Прокладка в земле: Обязательно использование сигнальной ленты, а в зонах с повышенным риском повреждения – защитных плит. Траншея должна быть без острых камней и мусора, с песчаной подушкой и засыпкой.
• Расположение жил в траншее: При прокладке трех одножильных кабелей одной фазы (для трехфазной системы) их рекомендуется располагать в вершинах треугольника (треугольником) или в одной плоскости. Для снижения потерь и неравномерности индуктивного сопротивления применяют транспозицию (циклическую перестановку) кабелей с определенным шагом или используют специальное расположение.
• Заземление экранов: Металлические экраны (броня, металлический экран) подлежат обязательному заземлению с двух концов кабельной линии. Это необходимо для безопасности и нормального функционирования защиты. В длинных линиях (>500 м) необходимо учитывать наведение напряжения на экранах и предусматривать его ограничение (например, применение поперечных связей или заземление в промежуточных точках).
• Соединение и оконцевание: Требуют применения специальных кабельных муфт (соединительных, концевых) на напряжение 20 кВ, рассчитанных на работу с кабелями с изоляцией из СПЭ и металлическим экраном.

Сравнение с аналогами и выбор

АПвВу vs. АПвПу

Кабель АПвПу имеет наружную оболочку из полиэтилена (второй символ «П»), а не из ПВХ. Полиэтиленовая оболочка обладает лучшими влагозащитными свойствами и стойкостью к агрессивным средам, но менее устойчива к ультрафиолету и имеет более высокую стоимость. АПвВу с ПВХ-оболочкой более распространен для стандартных условий.

АПвВу vs. ААБл

Кабель ААБл (с бумажной пропитанной изоляцией и алюминиевой броней) – классический, но устаревающий аналог. Кабель АПвВу превосходит его по всем ключевым параметрам: более высокая допустимая температура (90°C против 70-80°C), меньший вес и диаметр, отсутствие ограничения по перепаду уровней (отсутствие стекания пропитки), простота монтажа и эксплуатации.

Алюминий vs. Медь

Аналогом с медной жилой является кабель ПвВу (без буквы «А» в начале). Выбор в пользу алюминия (АПвВу) основывается на экономических соображениях: кабель существенно дешевле, легче. Медь обладает более высокой проводимостью и коррозионной стойкостью, что позволяет при том же токе использовать меньшее сечение, но стоимость меди значительно выше.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Почему для одножильного кабеля 20 кВ так важен металлический экран?

Металлический экран в одножильных кабелях среднего напряжения выполняет несколько критических функций: замыкает силовые линии электрического поля, делая его радиальным и предотвращая его выход за пределы кабеля; защищает от внешних электромагнитных помех; является путем для протекания токов короткого замыкания и токов утечки; обеспечивает безопасность персонала при касании оболочки.

2. Можно ли прокладывать кабель АПвВу в воздухе (по фасадам, эстакадам)?

Да, можно, но с учетом условий. ПВХ-оболочка имеет ограниченную стойкость к ультрафиолетовому излучению. При открытой прокладке в регионах с высокой солнечной активностью рекомендуется использование кабелей в оболочке из светостабилизированного полиэтилена (АПвПу) или применение дополнительных защитных кожухов. Также необходимо обеспечить крепление, не нарушающее целостность кабеля.

3. Как правильно выбрать сечение жилы кабеля АПвВу 20 кВ?

Выбор сечения производится по двум основным критериям: по допустимому длительному току нагрузки (с учетом условий прокладки и температуры) и по экономической плотности тока (согласно ПУЭ Глава 1.3). Обязательно проводится проверка на термическую стойкость к токам короткого замыкания и на потерю напряжения. Для точного расчета необходимо использовать специализированное программное обеспечение или обращаться к проектировщикам.

4. Что означает «усиленный» защитный покров (индекс «у»)?

Индекс «у» в маркировке означает, что поверх брони из стальных лент имеется наружный покров (защитный шланг) из ПВХ-пластиката. Это отличает его от кабелей с индексом «г» («голый»), где броня не имеет защитного покрова и может корродировать. «Усиленный» покров обеспечивает дополнительную защиту от коррозии и механических воздействий на броню.

5. Какой срок службы у кабеля АПвВу 20 кВ?

Номинальный срок службы кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена, при соблюдении условий транспортировки, хранения, монтажа и эксплуатации, составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс может быть значительно больше.

6. Чем отличается прокладка трех одножильных кабелей от одного трехжильного?

Использование трех одножильных кабелей (например, 3хАПвВу 1х240) вместо одного трехжильного (АПвВу 3х240) дает большую гибкость в проектировании и монтаже: проще транспортировать бухты, легче выполнять соединения на трассе, выше ремонтопригодность (можно заменить одну фазу). Однако общая стоимость трех кабелей и трудоемкость их раздельной укладки часто выше. Также необходимо тщательно рассчитывать взаимное расположение фаз для уравновешивания индуктивных сопротивлений.

Заключение

Кабель АПвВу 1-х жильный 20 кВ является современным, надежным и экономически эффективным решением для построения распределительных сетей среднего напряжения в условиях, требующих механической защиты. Его конструкция, основанная на изоляции из сшитого полиэтилена и усиленном защитном покрове, обеспечивает высокие электрические характеристики, длительный срок службы и возможность прокладки в различных средах. Правильный выбор сечения, соблюдение норм монтажа, заземления экранов и применение качественной кабельной арматуры являются залогом безаварийной эксплуатации линии на протяжении десятилетий.