Кабель АПвПу2гж 20 кВ 120 мм²: полное техническое описание и область применения

Кабель АПвПу2гж 20 кВ с номинальным сечением токопроводящей жилы 120 мм² представляет собой силовой кабель для стационарной прокладки в электрических сетях на напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, длительный срок службы и безопасность при эксплуатации в различных условиях, включая агрессивные среды и зоны с повышенной влажностью.

Расшифровка маркировки АПвПу2гж

Маркировка кабеля выполнена согласно ГОСТ и несет полную информацию о его конструкции:

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• П – изоляция жилы из сшитого полиэтилена (СПЭ).
• в – оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.
• Пу – усиленная защитная оболочка (броня) из круглых стальных оцинкованных проволок.
• 2г – обозначение, что в конструкции присутствуют две гидрофобные ленты (часто на основе меламина), которые препятствуют продольному распространению влаги в случае повреждения внешней оболочки.
• ж – наличие заполнителя в виде жгута из гидрофобного материала (например, резиновая смесь или полимерные нити) в межжильном пространстве. Вместе с индексом «2г» это указывает на так называемую «тройную защиту от влаги», характерную для кабелей марок «г» и «2г».
• 20 кВ – номинальное напряжение, на которое рассчитан кабель.
• 120 мм² – номинальное сечение основной токопроводящей жилы.

Конструкция кабеля АПвПу2гж 20 кВ 120 мм²

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее от центра к периферии.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или А99 по ГОСТ 22483), круглой формы, однопроволочная (ОЖ) или многопроволочная (МЖ) в зависимости от требований гибкости. Для сечения 120 мм² жила, как правило, многопроволочная, что обеспечивает достаточную гибкость для транспортировки и монтажа. Класс жилы – 1 или 2 по ГОСТ 22483.

2. Экран на жиле (полупроводящий экран)

Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его назначение – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов, которые разрушают основную изоляцию.

3. Основная изоляция

Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии. Это ключевой элемент, определяющий рабочее напряжение кабеля. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу высокие температурные и механические характеристики. Толщина изоляции нормирована и для напряжения 20 кВ составляет, как правило, 5.5-8.0 мм, в зависимости от стандарта (ГОСТ или ТУ).

4. Экран на изоляции (полупроводящий экран)

Поверх основной изоляции накладывается второй экструдированный слой из полупроводящего СПЭ. Он служит для симметрирования электрического поля и является частью токопроводящего пути для замыкания емкостных токов и токов короткого замыкания на землю.

5. Поясная изоляция

В трехжильных кабелях поверх каждого экранированного изолированного сердечника может накладываться поясная изоляция из полупроводящей бумаги или ленты, которая выравнивает поле между жилами.

6. Медные экраны

Поверх экрана на изоляции каждой жилы накладывается экран из медных проволок (или медной ленты) сечением не менее 16-25 мм². Эти экраны соединяются между собой и заземляются. Их функции: защита от электромагнитных помех, замыкание токов короткого замыкания и обеспечение безопасности при обслуживании.

7. Заполнитель и гидрофобные ленты (2г)

Между экранированными жилами укладывается жгут-заполнитель из эластичного гидрофобного материала (индекс «ж»), который придает кабелю круглую форму и препятствует проникновению влаги вдоль кабеля. Поверх скрученных жил наматываются две гидрофобные ленты (индекс «2г»), создающие дополнительный барьер для влаги.

8. Разделительный слой

Под броней обычно находится слой из ПВХ или полиэтилентерефталатной (ПЭТ) ленты, который защищает внутренние элементы от механического воздействия брони и коррозии.

9. Броня (Пу)

Броня из круглых оцинкованных стальных проволок, наложенных поверх разделительного слоя. Назначение – защита кабеля от механических повреждений (растяжения, удары, грызуны). Индекс «Пу» указывает на усиленную броню, что делает кабель пригодным для прокладки в грунтах с высокой степенью механической нагрузки.

10. Наружная оболочка (в)

Внешний защитный слой из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Оболочка обеспечивает защиту брони от коррозии, обладает стойкостью к агрессивным средам, ультрафиолету (при прокладке на открытом воздухе), маслам и обладает самозатухающими свойствами. Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические и электрические характеристики

Таблица 1. Ключевые параметры кабеля АПвПу2гж 20 кВ 1х120

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение U0/U, кВ	12/20
Максимальное рабочее напряжение Um, кВ	24
Частота, Гц	50
Сечение основной жилы, мм²	120
Количество и форма жил	1, круглая
Материал жилы	Алюминий
Материал изоляции	Сшитый полиэтилен (XLPE)
Длительно допустимая температура жилы, °C	90
Максимальная температура при КЗ (до 5 с), °C	250
Минимальная температура монтажа (без предварительного подогрева), °C	-20
Допустимый радиус изгиба при монтаже	Не менее 15 наружных диаметров кабеля
Сопротивление жилы постоянному току при 20°C, Ом/км, не более	0.253 (для жилы класса 2)
Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц, кВ/5 мин.	40
Испытательное постоянное напряжение, кВ/15 мин.	60

Таблица 2. Допустимые длительные токовые нагрузки (примерные, согласно ПУЭ 7 изд.)

Условия прокладки	Одна линия, ток, А	Примечания
В земле (траншее), при температуре грунта +15°C и удельном тепловом сопротивлении 1.2 К·м/Вт	315 — 340	Зависит от глубины заложения, расстояния между кабелями и числа линий.
В воздухе, при температуре воздуха +25°C	275 — 300	Зависит от способа прокладки (лотки, короба, пучком) и солнечной радиации.

Важно: Точные значения токовых нагрузок должны определяться проектом с учетом всех поправочных коэффициентов на условия прокладки и группирования.

Область применения

Кабель АПвПу2гж 20 кВ 120 мм² применяется для сооружения и реконструкции распределительных сетей среднего напряжения в следующих условиях:

• Прокладка в земле (траншеях): Благодаря усиленной броне (Пу) и гидрозащите (2гж) кабель предназначен для непосредственной укладки в грунт, в том числе в условиях повышенной коррозионной активности, в грунтах с камнями и риском механических повреждений.
• Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах и по эстакадам: Защитная оболочка из ПВХ обеспечивает стойкость к влаге и агрессивным средам, характерным для закрытых кабельных сооружений.
• Прокладка в помещениях и тоннелях метрополитена: Самозатухающие свойства оболочки соответствуют требованиям пожарной безопасности.
• Установка в зонах с сейсмической активностью: Конструкция с броней из проволок обладает повышенной стойкостью к растягивающим нагрузкам.
• Подводка к силовым трансформаторам, распределительным устройствам (РУ) 6-10/20 кВ, питание крупных электроприемников.

Кабель не предназначен для прокладки в блоках, трубах, а также для подвижного монтажа.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества кабеля АПвПу2гж:

• Высокая надежность гидрозащиты: Система «2гж» (тройная защита) эффективно предотвращает продольное распространение влаги, что критически важно для сетей среднего напряжения.
• Механическая прочность: Броня из стальных проволок обеспечивает максимальную защиту от повреждений.
• Коррозионная стойкость: Оцинкованная броня и ПВХ оболочка защищают от почвенной коррозии.
• Высокие электрические характеристики изоляции СПЭ: Большая допустимая температура (90°C), высокая стойкость к тепловым перегрузкам и токам КЗ, низкие диэлектрические потери.
• Относительно меньший вес и радиус изгиба по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией аналогичного сечения и напряжения.
• Простота монтажа и соединения: Не требует сложных технологий по герметизации концов, как маслонаполненные кабели.

Недостатки и ограничения:

• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями без брони (АПвПг) или с броней из лент (АПвБбШв).
• Больший наружный диаметр и масса из-за наличия брони из проволок.
• Требует качественного заземления экранов и брони на обоих концах для безопасности и нормальной работы релейной защиты.
• Чувствительность к точечным механическим воздействиям (например, удар острым предметом) на стадии монтажа, которые могут повредить изоляцию СПЭ.

Особенности монтажа и эксплуатации

• Транспортировка и хранение: Барабаны с кабелем должны перевозиться и храниться в вертикальном положении. Запрещено сбрасывать барабаны с транспортных средств.
• Раскатка: При прокладке в траншее раскатку можно производить с помощью лебедки или вручную, не допуская превышения допустимого радиуса изгиба и механических повреждений оболочки.
• Подготовка к монтажу: При низких температурах (ниже -20°C) кабель требует предварительного прогрева в отапливаемом помещении. Резка кабеля должна производиться с немедленной герметизацией конца термоусаживаемыми или холодноусаживаемыми муфтами для предотвращения попадания влаги в гидрофобный заполнитель.
• Заземление: Медные экраны жил и стальная броня должны быть надежно заземлены с обоих концов кабельной линии. Это необходимо для защиты персонала, работы устройств релейной защиты и отвода токов короткого замыкания.
• Испытания: После монтажа кабельная линия подлежит приемо-сдаточным испытаниям повышенным постоянным напряжением (60 кВ в течение 15 минут) согласно ПУЭ.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем кабель АПвПу2гж отличается от АПвБбШв?

Основное отличие – в конструкции брони. АПвБбШв имеет броню из двух стальных оцинкованных лент (индекс «Бб»), которая хуже защищает от растягивающих нагрузок, но дешевле и обеспечивает меньший радиус изгиба. АПвПу2гж с броней из проволок («Пу») предназначен для более тяжелых условий (грунты с подвижками, сейсмика, риск растяжения). Также в АПвПу2гж присутствует система гидрозащиты «2гж», которая может отсутствовать в базовом исполнении АПвБбШв.

Можно ли прокладывать кабель АПвПу2гж в воде?

Нет, напрямую в воде прокладывать его нельзя. Несмотря на усиленную гидрозащиту, он не является подводным кабелем специальной конструкции. Он предназначен для прокладки в грунте, коллекторах, тоннелях, где возможен контакт с почвенной влагой или периодическое подтопление, но не для постоянной работы полностью погруженным в воду.

Как правильно выбрать сечение 120 мм² для конкретного объекта?

Выбор сечения 120 мм² должен быть обоснован расчетом по следующим критериям: 1) По допустимому длительному току нагрузки (нагрев); 2) По потере напряжения; 3) По термической стойкости к токам короткого замыкания; 4) По экономической плотности тока (для сетей выше 1000 В). Исходными данными являются мощность объекта, напряжение, длина линии, способ прокладки, температура окружающей среды, количество параллельных линий.

Какие муфты используются для монтажа кабеля АПвПу2гж 20 кВ?

Для соединения и оконцевания применяются специальные муфты среднего напряжения: соединительные и концевые (внутренней или наружной установки). Наиболее распространены муфты с изоляцией из термоусаживаемых или холодноусаживаемых материалов. Выбор конкретного типа муфты зависит от условий эксплуатации (наружная/внутренняя установка), наличия брони и требований проекта.

Какой срок службы у данного кабеля?

Номинальный срок службы кабеля АПвПу2гж 20 кВ, изготовленного по ГОСТ, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может быть больше и зависит от соблюдения условий прокладки, режимов нагрузки (перегрузки), качества монтажа соединительных муфт и отсутствия внешних механических повреждений.

Что означает «сшитый полиэтилен» и почему он лучше бумажно-масляной изоляции?

Сшитый полиэтилен (XLPE) – это полимер, молекулы которого «сшиты» в трехмерную сетку, что резко повышает его термостойкость (до +90°C против +70°C для бумажно-масляной) и механическую прочность. Преимущества: отсутствие риска утечки масла, меньший вес и радиус изгиба, более простая технология монтажа муфт, высокая стойкость к тепловым перегрузкам. Бумажно-масляная изоляция имеет лучшие характеристики по электрической прочности в идеальных условиях, но требует сложных систем компенсации давления масла и более трудоемка в обслуживании.

Обязательно ли заземлять броню и экраны с двух сторон?

Да, это обязательное требование ПУЭ (п. 1.7.76, 2.3.72). Заземление с двух сторон обеспечивает безопасность (снижает напряжение прикосновения), создает путь для токов короткого замыкания, что необходимо для корректного срабатывания релейной защиты. В некоторых случаях, для уменьшения токов в оболочке при однофазных КЗ, может применяться заземление через ограничитель (петлю), но решение принимается на уровне проекта.