Кабель АПвКПу2г 120 мм²: полный технический анализ и область применения

Кабель марки АПвКПу2г 120 мм² представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 6, 10 или 20 кВ частотой 50 Гц. Данная марка является современной, высокотехнологичной альтернативой кабелям с бумажно-пропитанной изоляцией (типа АСБ) и широко применяется в энергосистемах благодаря своим выдающимся эксплуатационным характеристикам.

Расшифровка маркировки АПвКПу2г

Маркировка кабеля выполняется согласно Единой системе обозначений кабельной продукции и несет полную информацию о его конструкции:

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• Пв – изоляция жил из сшитого полиэтилена (Пв – вулканизированный полиэтилен).
• К – наличие экрана поверх каждой изолированной жилы (пофазный экран).
• П – оболочка из полиэтилена.
• у – обозначение, указывающее на предназначение кабеля для прокладки в грунте (усиленная защита).
• 2г – индекс, обозначающий, что в качестве продольной герметизации оболочки и экрана применены алюмополимерная лента и гидрофобный заполнитель («2» – герметизация алюмополимерной лентой, «г» – наличие гидрофобного заполнителя в экране).
• 120 мм² – номинальное сечение основной токопроводящей жилы.

Конструкция кабеля АПвКПу2г 120 мм²

Конструкция кабеля является многослойной и обеспечивает высокую надежность в тяжелых условиях эксплуатации. Рассмотрим каждый элемент подробно.

1. Токопроводящая жила

Жила сечением 120 мм² изготавливается из алюминия (марки АВЕ или АА по ГОСТ 22483). Для данного сечения, как правило, применяется многопроволочная круглая жила класса 2 (многопроволочная) по гибкости. Это обеспечивает достаточную гибкость для транспортировки и прокладки кабеля.

2. Фазная изоляция

Каждая жила изолируется слоем сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивки (вулканизации) изменяет молекулярную структуру полиэтилена, превращая его из термопластичного в термореактивный материал. Это резко повышает его температурную стойкость: если обычный полиэтилен начинает плавиться при ~110°C, то сшитый сохраняет форму и изоляционные свойства до 250°C в кратковременном режиме. Номинальная толщина изоляции для кабеля на 10 кВ составляет 3,4 мм.

3. Пофазный экран

Поверх изоляции каждой жилы накладывается экран в виде электропроводящего сшитого полиэтилена или электропроводящей ленты. Его функция – создание равномерного электрического поля вокруг жилы, устранение поверхностных разрядов и ионизации. Поверх него накладывается медная проволока сечением не менее 25 мм² (для 120 мм² жилы) или медная лента. Этот металлический экран выполняет роль нулевой жилы в сетях с изолированной нейтралью и служит для протекания токов короткого замыкания.

4. Заполнение и поясная изоляция

Пространство между экранированными жилами заполняется гидрофобным компаундом или резиновой смесью. Это предотвращает продольное распространение влаги внутри кабеля. Поверх скрученных экранированных жил может накладываться поясная изоляция из электропроводящей ленты.

5. Общий экран (броня)

В кабеле марки АПвКПу2г в качестве общего экрана и бронепокрова применяются две стальные оцинкованные ленты, наложенные с перекрытием. Их основная функция – защита от механических повреждений (ударов, сдавливания грунтом, грызунов).

6. Наружная оболочка

Внешняя защита кабеля выполняется из полиэтилена (ПЭ) высокой плотности. Полиэтиленовая оболочка обладает высокой стойкостью к влаге, агрессивным почвам (кислотным, щелочным), грибкам и плесени. Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические и электрические характеристики

Таблица 1. Ключевые параметры кабеля АПвКПу2г 120 мм² на напряжение 10 кВ

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение, U0/U (Um)	6/10 кВ (12 кВ) или 10/10 кВ (12 кВ) или 20/20 кВ (24 кВ)
Количество и сечение жил	3 x 120 мм²
Максимально допустимая температура жилы при длительной эксплуатации	+90°C
Максимальная температура жилы при коротком замыкании (длительность до 5 сек)	+250°C
Допустимая температура нагрева жилы при перегрузке	+130°C
Минимальный радиус изгиба при прокладке	15 наружных диаметров кабеля
Сопротивление изоляции при +20°C, не менее	100 МОм·км
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты, 10 мин.	Для кабеля 10 кВ: 30 кВ
Строительная длина	Не менее 250 м (может быть оговорена с заказчиком)

Таблица 2. Токовые нагрузки для кабеля АПвКПу2г 3х120 мм² (прокладка в земле, грунт с тепловым сопротивлением 1.2 К·м/Вт, температура грунта +25°C)

Условия прокладки	Длительно допустимый ток, А
Прокладка в траншее (однокабельная), глубина 0.7 м	~305 А
Прокладка в воздухе (в кабельном сооружении)	~285 А
Прокладка в трубе (в земле)	~275 А

Примечание: Точные значения определяются по ПУЭ 7 изд., глава 1.3, с учетом всех поправочных коэффициентов (на температуру грунта, количество работающих кабелей вплотную, теплопроводность грунта).

Область применения

Кабель АПвКПу2г 120 мм² предназначен для эксплуатации в сетях с изолированной, компенсированной или эффективно заземленной нейтралью. Основные сферы применения:

• Распределительные сети 6-20 кВ: Питание трансформаторных подстанций, распределительных пунктов (РП), центров питания (ЦП) в городских и промышленных электросетях.
• Промышленные предприятия: Прокладка кабельных линий по территории заводов, фабрик, шахт для питания мощного оборудования.
• Кабельные линии в земле (траншеях): Благодаря наличию брони и гидрофобного заполнения, кабель предназначен для прокладки непосредственно в грунтах всех категорий (кроме подверженных мерзлотным деформациям), в том числе с высокой коррозионной активностью и в условиях повышенной влажности. Допускается прокладка в кабельных блоках, трубах и тоннелях.
• Объекты инфраструктуры: Электроснабжение аэропортов, железнодорожных станций, портов.

Запрещена прокладка данного кабеля по воздуху (на опорах) без дополнительных несущих элементов (тросов), а также в вертикальных шахтах с большим перепадом высот без специальных креплений, так как гидрофобный заполнитель может стекать.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества кабеля АПвКПу2г:

• Высокая надежность и долговечность: Срок службы достигает 30-40 лет.
• Отличные диэлектрические свойства изоляции: Низкие диэлектрические потери, высокая стойкость к тепловому старению.
• Высокая допустимая температура: Рабочая температура +90°C позволяет передавать большие мощности или использовать кабель меньшего сечения по сравнению с бумажной изоляцией.
• Устойчивость к влаге: Конструкция с алюмополимерной лентой и заполнителем обеспечивает надежную защиту от проникновения влаги вдоль кабеля.
• Механическая прочность: Стальная броня защищает от повреждений при монтаже и эксплуатации в грунте.
• Меньший вес и внешний диаметр: По сравнению с кабелем АСБл аналогичного сечения и напряжения, кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена легче и компактнее, что облегчает транспортировку и монтаж.
• Простота монтажа и соединения: Не требует специальной подготовки концов для предотвращения стекания пропиточного состава, как кабели с бумажной изоляцией.

Недостатки и ограничения:

• Более высокая стоимость: Цена выше, чем у кабелей с бумажной изоляцией (АСБ), но сопоставима или ниже, чем у кабелей с ПВХ изоляцией на среднее напряжение.
• Чувствительность к точечным механическим воздействиям: При повреждении оболочки и брони возможно попадание влаги непосредственно на изоляцию, что требует тщательного контроля при монтаже.
• Требовательность к качеству монтажа муфт: Необходима абсолютная чистота и соблюдение технологии при установке соединительных и концевых муфт.
• Ограничение по вертикальной прокладке: Из-за наличия заполнителя требуется применение стопорных муфт при значительных перепадах высот.

Особенности монтажа и эксплуатации

Прокладка кабеля АПвКПу2г 120 мм² должна осуществляться при температуре окружающей среды не ниже -15°C. При более низких температурах требуется предварительный прогрев. Минимальный радиус изгиба составляет 15 диаметров кабеля. При прокладке в траншее необходимо создать подушку из просеянного грунта или песка толщиной 100 мм, уложить кабель, засыпать такой же подушкой, уложить сигнальную ленту и затем произвести полную засыпку. Глубина прокладки от планировочной отметки – 0,7-1,0 м.

При соединении и ответвлении используются специальные кабельные муфты: соединительные (СТО), концевые (КНТп) с полимерной изоляцией, рассчитанные на работу с кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена. Обязательным этапом после монтажа является проведение высоковольтных испытаний повышенным напряжением постоянного тока или очень низкой частоты (VLF).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между АПвКПу2г и АПвПу2г?

Основное отличие – наличие буквы «К» в маркировке, которая обозначает экран поверх каждой изолированной жилы (пофазный экран). В кабеле АПвПу2г такого экрана нет, там применяется только общий экран из медных проволок или лент поверх всех трех жил. Кабель с пофазным экранированием (АПвКПу2г) обеспечивает более равномерное электрическое поле вокруг жилы, что критически важно для сетей напряжением 6 кВ и выше, повышает надежность и стойкость к частичным разрядам.

Можно ли использовать кабель АПвКПу2г для прокладки в воде?

Нет, напрямую для прокладки в водоемах данный кабель не предназначен. Хотя он имеет продольную герметизацию, его конструкция не рассчитана на постоянное прямое давление водяного столба. Для прокладки в воде применяются специальные кабели с усиленной свинцовой оболочкой (например, АПвПуг) или иными барьерными элементами.

Какой кабель экономичнее: АПвКПу2г 120 мм² или АСБл 120 мм²?

При сравнении первоначальной стоимости кабель с бумажной изоляцией (АСБл) обычно дешевле. Однако при расчете полной стоимости жизненного цикла (Total Cost of Ownership) АПвКПу2г часто оказывается выгоднее из-за:

• Более низких диэлектрических потерь (экономия на электроэнергии).
• Большей допустимой токовой нагрузки (можно использовать меньшее сечение для той же мощности).
• Меньших затрат на монтаж (легче, гибче, не требует специальных воронок для монтажа концов).
• Более длительного срока службы и снижения затрат на ремонт.

Как правильно выбрать сечение 120 мм²? На что оно влияет?

Сечение 120 мм² выбирается на основе расчета по следующим критериям:

• По допустимому длительному току нагрузки: Расчетный ток линии должен быть меньше допустимого тока для кабеля в конкретных условиях прокладки (см. Таблицу 2).
• По потере напряжения: Потеря напряжения в линии не должна превышать значений, установленных ПУЭ (обычно ±5% от номинального).
• По термической стойкости к токам короткого замыкания (ТКЗ): Сечение должно быть достаточным, чтобы выдержать нагрев при протекании ТКЗ за время срабатывания защиты.
• По экономической плотности тока: Для объектов с большим числом часов использования максимума нагрузки.

Сечение 120 мм² является стандартным и распространенным для фидеров 6-10 кВ, питающих распределительные трансформаторные подстанции мощностью 1000-2500 кВА.

Что означает индекс «2г» и почему он важен?

Индекс «2г» – ключевой элемент маркировки, указывающий на систему продольной герметизации.

• «2» – означает, что под оболочкой применена алюмополимерная лента, которая служит барьером для проникновения влаги и кислорода в конструкцию кабеля вдоль его оси.
• «г» – указывает на наличие гидрофобного заполнителя в экране (пространстве между изоляцией жилы и ее медным экраном). Этот заполнитель блокирует возможные капиллярные каналы для влаги.

Эта комбинация делает кабель чрезвычайно стойким к увлажнению, что критически важно для надежной долгосрочной работы кабельных линий, проложенных в грунтах с высоким уровнем грунтовых вод.

Требуется ли дополнительная защита при прокладке в агрессивных грунтах?

Полиэтиленовая оболочка кабеля АПвКПу2г сама по себе обладает высокой химической стойкостью. Однако в условиях особо агрессивных грунтов (с высоким содержанием солей, кислот, щелочей, блуждающих токов) рекомендуется дополнительная защита:

• Прокладка в асбоцементных, керамических или полиэтиленовых трубах.
• Применение кабелей с дополнительным защитным шлангом из полиэтилена (индекс «шв» в маркировке).

В каждом конкретном случае необходимо проводить оценку коррозионной активности трассы.