Кабель КАПз 1-х жильный

Кабель КАПз 1-х жильный: технические характеристики, конструкция и область применения

Кабель КАПз 1-х жильный представляет собой одножильный кабель с алюминиевыми токопроводящими жилами, изоляцией и оболочкой из полиэтилена, стальной проволочной броней и защитным покровом. Расшифровка маркировки: К – кабель, А – алюминиевая жила, П – изоляция из полиэтилена, з – заполнение (в межжильном пространстве, что для одножильной конструкции означает заполнение под оболочкой), 1 – количество жил. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 10, 20 и 35 кВ частотой 50 Гц.

Конструкция кабеля КАПз

Конструкция кабеля КАПз является многослойной и обеспечивает высокую надежность при эксплуатации в сложных условиях. Рассмотрим каждый элемент конструкции подробно.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или аналогичной) по ГОСТ 22483. Жила может быть круглой или секторной (сегментной) формы. Для сечений от 25 мм² и выше, как правило, применяется уплотненная жила (многопроволочная), что повышает гибкость и удобство монтажа. Номинальные сечения жил стандартизированы и соответствуют ряду от 50 до 800 мм² и более.

2. Экранирующий слой над жилой

Поверх токопроводящей жилы накладывается экран в виде электропроводящего полиэтилена или электропроводящей ленты. Его основная функция – выравнивание электрического поля вокруг жилы, предотвращение возникновения частичных разрядов и коронного эффекта, что критически важно для кабелей на среднее напряжение.

3. Изоляция

Основная изоляция выполняется из сшитого полиэтилена (СПЭ) или, в более старых модификациях, из полиэтилена вулканизированного. Сшитый полиэтилен (XLPE) является современным стандартом благодаря высокой термостойкости (допустимая температура жилы до 90°С в продолжительном режиме), отличным диэлектрическим свойствам и стойкости к трекингу. Толщина изоляции нормируется в зависимости от номинального напряжения кабеля.

4. Экранирующий слой под оболочкой

Поверх изоляции накладывается экран, состоящий из двух элементов: полупроводящего слоя (электропроводящий полиэтилен или лента) и медных проволок или ленты. Медные проволоки (обычно сечением 16, 25 или 35 мм²) выполняют роль нулевого (заземляющего) провода и обеспечивают сток токов короткого замыкания. Этот слой также выравнивает электрическое поле.

5. Заполнение и поясная изоляция

Буква «з» в маркировке указывает на наличие заполнения. В одножильном кабеле это, как правило, поясная изоляция из ПВХ или полиэтиленовых лент, накладываемая поверх экрана для создания круглой формы и защиты от повреждения оболочки.

6. Герметизирующая оболочка

Внутренняя оболочка из полиэтилена или поливинилхлоридного пластиката служит для защиты от проникновения влаги и механических воздействий, а также является дополнительным барьером для коррозии брони.

7. Броневой покров

Выполняется из стальных оцинкованных проволок (тип Бп), навиваемых поверх подушки (подушка из битума, ПЭ или ПВХ лент защищает внутренние слои от повреждения броней). Броня обеспечивает высокую механическую прочность на растяжение и защиту от грызунов, случайных повреждений при прокладке.

8. Наружный защитный покров

Поверх брони накладывается покров из битума, полимерных лент или шланга из ПВХ-пластиката (тип Шв). Он защищает броню от коррозии и агрессивных воздействий внешней среды.

Основные технические характеристики и условия эксплуатации

Кабель КАПз рассчитан на длительную и надежную работу в специфических условиях. Его ключевые параметры регламентируются ГОСТ 18410-73 и техническими условиями производителей.

Таблица 1. Основные параметры кабеля КАПз на напряжение 10 кВ

• Значения приведены для ориентировки. Точные значения определяются условиями прокладки (температура грунта, удельное тепловое сопротивление, количество работающих кабелей в траншее и т.д.) по ПУЭ и расчетным методикам.

Условия эксплуатации:

• Номинальное напряжение: 10, 20, 35 кВ переменного тока частотой 50 Гц.
• Температурный режим: Допустимая температура нагрева жилы в продолжительном режиме – до +90°С (для изоляции из СПЭ). Максимальная температура при коротком замыкании (до 4 сек) – до +250°С. Прокладка и монтаж допускаются при температуре не ниже -15°С без предварительного подогрева.
• Климатическое исполнение: У, ХЛ, Т категорий размещения 1-5 по ГОСТ 15150. Может эксплуатироваться в любых макроклиматических районах, включая северные.
• Способ прокладки: Предназначен в первую очередь для прокладки в земле (траншеях) с низкой и средней коррозионной активностью. Допускается прокладка в кабельных каналах, туннелях, шахтах, а также на эстакадах и в галереях. Прокладка по воздуху возможна, но требует учета механических нагрузок и УФ-защиты (наружный покров типа Шв обеспечивает ее).
• Минимальный радиус изгиба: При прокладке радиус изгиба должен быть не менее 15-20 наружных диаметров кабеля.
• Испытательное напряжение: Для кабелей на 10 кВ – 30 кВ переменного напряжения частотой 50 Гц в течение 10 минут после прокладки и монтажа муфт.

Область применения и назначение

Кабель КАПз 1-х жильный применяется для создания распределительных сетей среднего класса напряжения. Основные сферы использования:

• Распределительные сети 6-35 кВ: Питание трансформаторных подстанций, распределительных пунктов (РП), централей питания (ЦП) в городах и промышленных зонах.
• Промышленные предприятия: Питание мощного оборудования (печи, компрессоры, насосные станции) внутризаводскими сетями.
• Нефтегазовая отрасль: Прокладка в промзонах месторождений, на нефтеперерабатывающих заводах.
• Объекты инфраструктуры: Аэропорты, железнодорожные станции, порты.
• Сельское хозяйство: Питание крупных животноводческих комплексов и мелиоративных установок.

Использование именно одножильной конструкции часто диктуется большими сечениями и удобством монтажа в стесненных условиях (кабельные колодцы, муфтовые соединения). Для трехфазных сетей прокладываются три одножильных кабеля. Бронирование делает кабель пригодным для прокладки в земле без дополнительных защитных труб (кроме случаев с высокой коррозионной или механической опасностью).

Преимущества и недостатки кабеля КАПз

Преимущества:

• Высокая механическая прочность: Стальная броня надежно защищает от механических повреждений при прокладке и эксплуатации, от растягивающих нагрузок и грызунов.
• Коррозионная стойкость: Комбинированный защитный покров (броня + наружный шланг) обеспечивает защиту от почвенной коррозии и агрессивных сред.
• Надежная изоляция: Использование сшитого полиэтилена гарантирует высокие диэлектрические свойства, термостойкость и долгий срок службы (не менее 30 лет).
• Устойчивость к перегрузкам: Высокая допустимая температура жилы позволяет выдерживать кратковременные перегрузки по току.
• Применимость в широком диапазоне условий: От северных районов до тропиков.

Недостатки:

• Большая масса и габариты: Значительно тяжелее и менее гибкий, чем небронированные аналоги (например, АПвПу), что усложняет транспортировку и монтаж.
• Высокая стоимость: Сложная конструкция и использование меди в экране увеличивают стоимость по сравнению с кабелями без брони.
• Наличие потерь в броне: При переменном токе в стальной броне наводятся вихревые токи, что приводит к дополнительным потерям мощности и нагреву. Это требует специальных мер при прокладке (перекладка броневых лент/проволок в муфтах, соблюдение схем раскладки).
• Сложность монтажа концевой и соединительной арматуры: Требуется квалифицированный персонал и специальное оборудование для разделки брони, экранов и монтажа муфт.

Особенности монтажа и прокладки

Прокладка кабеля КАПз требует соблюдения строгих правил, изложенных в ПУЭ 7-го издания, СНиП 3.05.06-85 и инструкциях производителей.

• Подготовка трассы: Дно траншеи должно быть очищено от камней, строительного мусора и выровнено. Рекомендуется подсыпка слоя песка (10 см). Глубина прокладки – не менее 0.7 м для линий до 20 кВ и 1 м для линий 35 кВ. При пересечении с дорогами – прокладка в защитных футлярах (трубах).
• Раскладка кабелей: При прокладке трех одножильных кабелей для трехфазной системы их располагают в треугольнике или «вразбежку» (смещая друг относительно друга). Расстояние между кабелями должно быть не менее 100 мм для снижения взаимного нагрева и компенсации потерь в броне. Для фиксации расстояний применяют разделительные спейсеры.
• Монтаж муфт: Соединение кабелей производится с помощью соединительных муфт (стопорных или проходных), а для подключения к оборудованию – с помощью концевых муфт (наружной или внутренней установки). Критически важно обеспечить качественную разделку концов: послойное снятие покровов, заземление брони и медного экрана, герметизацию.
• Заземление: Броня и медные экраны всех трех кабелей должны быть надежно заземлены с двух сторон линии. Это требование безопасности и условие нормальной работы защит от однофазных замыканий на землю.
• Испытания после монтажа: Обязательным этапом является проведение высоковольтных испытаний повышенным напряжением постоянного или переменного тока для проверки целостности изоляции и качества монтажа муфт.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем кабель КАПз отличается от кабеля АПвПу?

Кабель АПвПу (с изоляцией из сшитого полиэтилена, в поливинилхлоридной оболочке, бронированный плоскими стальными проволоками) также является бронированным. Ключевые отличия КАПз: наличие заполнения («з»), что придает кабелю более круглую форму и лучшую герметизацию; часто используется полиэтиленовая, а не ПВХ оболочка под броней; броня из круглых, а не плоских проволок (тип Бп), что обеспечивает лучшее сопротивление растяжению. Конкретный выбор зависит от условий прокладки и ТУ производителя.

Почему для трехфазной линии иногда используют три одножильных кабеля, а не один трехжильный?

Использование трех одножильных кабелей (например, КАПз 1х240/25) вместо одного трехжильного (например, КАПз 3х240) имеет преимущества: меньший вес отдельного барабана, что упрощает логистику и монтаж; возможность гибкой раскладки для снижения взаимного нагрева и потерь в броне; при повреждении одной жилы заменяется только один кабель, а не весь трехжильный. Однако общая стоимость трех одножильных кабелей и работ по их прокладке часто выше.

Как правильно выбрать сечение медного экрана (нулевой жилы) в кабеле КАПз?

Сечение медных проволок экрана (обычно 16, 25, 35, 50 мм²) выбирается исходя из ожидаемого тока короткого замыкания в сети и его длительности. Основная функция – обеспечить сток тока КЗ без перегрева и повреждения. Выбор регламентируется ПУЭ и проектными расчетами. Как правило, для сетей 10 кВ с током КЗ до 10 кА достаточно экрана 25-35 мм².

Можно ли прокладывать кабель КАПз в воде?

Конструкция кабеля КАПз не является герметизированной в полном смысле (нет алюминиевой или свинцовой герметизирующей оболочки). Полиэтиленовая оболочка под броней и наружный покров обеспечивают высокую стойкость к влаге, но для постоянной прокладки в воде (подводные переходы) рекомендуется применять специальные кабели с гидрофобным заполнением и усиленной герметизацией, например, типа АПвПуг или с алюминиевой оболочкой.

Как бороться с потерями в броне одножильных кабелей?

Потери в стальной броне одножильных кабелей при переменном токе значительны. Для их снижения применяют следующие меры: 1) Перекладка броневых проволок с изоляцией между ними в соединительных муфтах (разрыв электрической цепи брони). 2) Прокладка кабелей вплотную друг к другу в треугольник (при этом магнитные потоки взаимно компенсируются). 3) Использование немагнитной брони (из нержавеющей стали или алюминия), но это существенно дороже. Выбор метода определяется проектом.

Каков срок службы кабеля КАПз и от чего он зависит?

Номинальный срок службы кабеля КАПз с изоляцией из сшитого полиэтилена составляет не менее 30 лет. Фактический срок зависит от условий эксплуатации: соблюдения токовых нагрузок, отсутствия частых перегрузок и токов КЗ, коррозионной активности грунта, качества монтажа (особенно муфт), механических повреждений при последующих земляных работах. Регулярный мониторинг и диагностика (замеры частичных разрядов, термография) позволяют продлить срок службы.

Заключение

Кабель КАПз 1-х жильный является надежным и проверенным решением для строительства и модернизации распределительных сетей среднего напряжения 6-35 кВ в условиях, требующих повышенной механической защиты. Его конструкция, сочетающая современную изоляцию из сшитого полиэтилена, двойное экранирование, броневой покров и защитные оболочки, обеспечивает долговечность и стабильность работы в траншеях, туннелях и других сложных средах. Правильный выбор сечения, соблюдение норм прокладки и монтажа, а также квалифицированное обслуживание являются залогом безаварийной эксплуатации кабельной линии на протяжении всего ее жизненного цикла. При проектировании необходимо тщательно оценивать необходимость применения именно бронированного кабеля, учитывая экономические и технические аспекты, такие как потери в броне и стоимость, по сравнению с небронированными аналогами.