Кабель АПвВу 1х300: технические характеристики, конструкция и область применения
Кабель АПвВу 1х300 представляет собой одножильный силовой кабель с алюминиевой жилой, изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) и защитным покровом в виде алюминиевой оболочки. Данный тип кабеля предназначен для стационарной прокладки в электрических сетях на номинальное переменное напряжение 6, 10, 20 или 35 кВ частотой 50 Гц. Его основное назначение – передача и распределение электрической энергии в стационарных установках. Буквенная маркировка расшифровывается следующим образом: А – алюминиевая токопроводящая жила; Пв – изоляция из сшитого полиэтилена с применением технологии пероксидного сшивания; В – оболочка из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ); у – наличие усиленной защиты (в данном контексте – алюминиевая оболочка под ПВХ шлангом). Цифра 1 указывает на количество жил, а 300 – номинальное сечение основной жилы в мм².
Конструкция кабеля АПвВу 1х300
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая высокую надежность и длительный срок службы в тяжелых условиях эксплуатации.
- Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий, твердый, по ГОСТ 22483). Для сечения 300 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы, что позволяет оптимизировать диаметр кабеля и улучшить теплоотвод. Жила может быть как однопроволочной (для определенных условий монтажа), так и многопроволочной, состоящей из множества проволок, скрученных в упругую и гибкую конструкцию.
- Экран по жиле (полупроводящий экран). Непосредственно на токопроводящую жилу накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его задача – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов, которые разрушают изоляцию.
- Изоляция. Основной изолирующий слой выполнен из сшитого полиэтилена (СПЭ, XLPE). Для кабеля АПвВу используется материал, сшитый по пероксидной технологии. Этот процесс придает полиэтилену сетчатую молекулярную структуру, резко повышая его термостойкость (допустимая температура длительной работы до +90°C, перегрузки до +130°C, короткого замыкания до +250°C), механическую прочность и стойкость к растрескиванию под напряжением.
- Экран по изоляции (полупроводящий слой). Поверх изоляции накладывается второй экструдированный слой из полупроводящего материала. Он, совместно с экраном по жиле, создает цилиндрический конденсатор с идеально равномерным радиальным электрическим полем внутри изоляции.
- Металлический экран. Поверх полупроводящего экрана накладывается металлический экран. В кабеле марки АПвВу он выполнен в виде герметичной гладкой алюминиевой оболочки. Эта оболочка выполняет несколько ключевых функций: является нулевой точкой для электрического поля (заземляется с двух сторон), обеспечивает защиту от внешних электромагнитных помех, служит барьером от влаги и механическим элементом, воспринимающим растягивающие усилия. Также алюминиевая оболочка служит элементом системы защиты от токов короткого замыкания.
- Защитный покров (наружная оболочка). На алюминиевую оболочку экструдируется защитный шланг из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Он защищает металлическую оболочку от коррозии, химических воздействий и механических повреждений. Оболочка имеет характерный желтый цвет для кабелей на 35 кВ или черный для напряжений 1-10 кВ (цвет может варьироваться по ТУ заказчика).
- Прокладка в грунтах с высокой коррозионной активностью. Алюминиевая оболочка под ПВХ шлангом обладает высокой стойкостью к химической и электрохимической коррозии.
- Трассы с риском механических повреждений. Алюминиевая оболочка повышает стойкость кабеля к сдавливающим нагрузкам, растяжению и вибрации.
- Вертикальные и наклонные трассы. Алюминиевая оболочка позволяет закреплять кабель без риска сползания и воспринимает механические нагрузки.
- Объекты с повышенными требованиями к пожарной безопасности. Изоляция из СПЭ не распространяет горение при одиночной прокладке.
- АПвВу vs АПвПу. Кабель АПвПу имеет вместо алюминиевой оболочки повив из медных проволок (экран). АПвВу более стоек к механическим воздействиям и влаге, лучше подходит для прокладки в земле. АПвПу легче и гибче, часто используется для прокладки в воздухе, в кабельных сооружениях.
- АПвВу vs АВВГ. Кабель АВВГ с бумажной пропитанной изоляцией и ПВХ оболочками устарел. Он имеет более низкую допустимую температуру работы (+70°C), подвержен старению изоляции, требует строгого соблюдения перепадов уровней при прокладке. АПвВу лишен этих недостатков.
- АПвВу vs СИП. Самонесущий изолированный провод (СИП) предназначен для воздушных линий, имеет совершенно иную конструкцию и не является аналогом для прокладки в земле или кабельных каналах.
- Алюминий vs Медь. Медный аналог – кабель ПвВу 1х300. Медный кабель имеет меньшее электрическое сопротивление, большую допустимую токовую нагрузку (при том же сечении) и лучшую гибкость, но существенно дороже и тяжелее. Выбор в пользу алюминия часто делается по экономическим причинам для протяженных магистралей.
Основные технические характеристики и параметры
Технические параметры кабеля АПвВу 1х300 регламентируются ГОСТ 18410-73, ТУ 16.К71-310-2001 и другими отраслевыми стандартами. Ниже приведены ключевые характеристики.
Таблица 1. Электрические и механические параметры
| Параметр | Значение / Описание | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U, кВ | 6/10, 8.7/15, 20/35 | U0 – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное |
| Сечение жилы, мм² | 300 | Фактическое сечение соответствует ГОСТ 22483 |
| Максимальная рабочая температура жилы, °C | +90 | Длительный режим работы |
| Допустимая температура при перегрузке, °C | +130 | Не более 8 часов в сутки, 1000 часов за срок службы | Допустимая температура при КЗ, °C | +250 | Длительность не более 5 секунд |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | Не менее 20 наружных диаметров кабеля | Для одножильных кабелей с алюминиевой оболочкой |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более | 0.0601 | Для алюминиевой жилы сечением 300 мм² |
| Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц, кВ / длительность | Зависит от номинала: для 10 кВ – 22 кВ / 10 мин.; для 35 кВ – 65 кВ / 10 мин. | Проводится на готовом кабеле после изготовления |
Таблица 2. Допустимый длительный ток нагрузки (примерные значения)
Значения приведены для различных условий прокладки при температуре земли +25°C и температуре жилы +90°C. Точный расчет проводится по ПУЭ гл. 1.3 с учетом всех поправочных коэффициентов.
| Условия прокладки | Допустимый длительный ток, А (для 8.7/15 кВ) |
|---|---|
| Проложен в земле (в траншее), один кабель, теплопроводность грунта 1.2 К·м/Вт | ~ 520 А |
| Проложен в воздухе (на лотке, в помещении), один кабель, температура воздуха +25°C | ~ 560 А |
| Проложен в воздухе, три кабеля вплотную (горизонтально или треугольником) | ~ 480 А (с учетом взаимного нагрева) |
Область применения и особенности монтажа
Кабель АПвВу 1х300 применяется для создания магистральных линий электропередачи, распределительных сетей, питания мощного оборудования (трансформаторы, двигатели) на промышленных предприятиях, в городских кабельных сетях, для ввода электроэнергии в здания и сооружения. Благодаря алюминиевой оболочке, он особенно эффективен в следующих случаях:
Особенности монтажа: При прокладке одножильных кабелей на переменном токе необходимо учитывать явление наведения напряжения на металлические элементы (оболочки, броню). Во избежание больших потерь и перегрева применяется специальная схема перекладки жил (взаимного расположения) и перекрестного соединения алюминиевых оболочек и их заземления с двух сторон. Прокладка в земле требует подготовки траншеи с песчаной подушкой и защитой кирпичом или сигнальной лентой. Монтаж должен производиться при положительной температуре (без предварительного подогрева кабеля до примерно -15°C).
Сравнение с аналогами и выбор кабеля
Кабель АПвВу 1х300 имеет ряд аналогов, выбор между которыми определяется условиями проекта и экономическими соображениями.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем принципиально отличается изоляция «Пв» от обычного ПВХ («В»)?
Изоляция «Пв» (сшитый полиэтилен) является термореактивным материалом. После процесса сшивания он не плавится и не течет при перегреве, сохраняя форму и диэлектрические свойства до температуры +250°C (при КЗ). Обычный полиэтилен или ПВХ («В») – термопласты, они размягчаются и плавятся при значительно более низких температурах (для ПВХ +70°C длительная рабочая температура). Это дает СПЭ огромное преимущество по нагрузочной способности, стойкости к КЗ и долговечности.
Обязательно ли заземлять алюминиевую оболочку с двух сторон?
Да, это обязательное требование ПУЭ (Глава 1.3, п. 1.3.37). Заземление металлических оболочек одножильных кабелей с двух сторон (на концах линии) и, при большой длине, в промежуточных точках, необходимо для обеспечения безопасности (снижение напряжения прикосновения) и для создания пути для токов, наведенных в оболочке. При несоблюдении этого правила в оболочке могут циркулировать значительные токи, вызывающие перегрев и потери мощности, а также возникает опасное напряжение на незаземленном конце.
Как правильно выбрать номинальное напряжение кабеля для сети 10 кВ?
Для электрической сети с номинальным междуфазным напряжением 10 кВ (U = 10 кВ) следует выбирать кабель с обозначением 8.7/15 кВ. Здесь U0 = 8.7 кВ – это напряжение между жилой и заземленной оболочкой (землей). Это значение соответствует классу сети 10 кВ с изолированной или компенсированной нейтралью, где напряжение относительно земли в нормальном режиме может быть повышено до 8.7 кВ. Использование кабеля на меньшее напряжение (например, 6/10 кВ) в сети 10 кВ недопустимо.
Можно ли прокладывать несколько кабелей АПвВу 1х300 вплотную в одной траншее?
Да, но с учетом взаимного нагрева. При прокладке в земле в одной траншее нескольких кабелей (обычно не более 3-6) необходимо соблюдать расстояния между ними не менее 100 мм для лучшего теплоотвода. При этом допустимый длительный ток для каждого кабеля будет снижаться. Точное значение определяется расчетом с использованием поправочных коэффициентов по ПУЭ, учитывающих количество кабелей, глубину прокладки, теплопроводность грунта и его температуру.
Каков ориентировочный срок службы кабеля АПвВу?
Номинальный срок службы кабеля АПвВу, заявленный производителями и нормируемый стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический ресурс может быть значительно больше (до 40-50 лет) при соблюдении условий эксплуатации (непревышение токовых нагрузок, отсутствие механических повреждений, правильный монтаж и заземление). Критическим фактором является термическое старение изоляции, скорость которого резко возрастает при постоянной работе при температурах, близких к максимальной (+90°C).
Заключение
Кабель АПвВу 1х300 является современным, надежным и технологичным решением для строительства и модернизации распределительных сетей среднего напряжения. Его ключевые преимущества – высокая пропускная способность, обусловленная изоляцией из сшитого полиэтилена, и выдающаяся механическая и коррозионная стойкость, обеспечиваемая комбинацией алюминиевой герметичной оболочки и наружного ПВХ шланга. Правильный выбор, проектирование и монтаж с учетом специфики одножильных кабелей с металлическими оболочками (схемы перекладки и заземления) позволяют создать энергетическую линию с высокими эксплуатационными характеристиками и длительным сроком службы. Применение данного кабеля экономически оправдано на ответственных участках сетей 6-35 кВ, где требуются надежность, долговечность и минимальные эксплуатационные расходы.