Кабель АПвЭПу 1х150

Кабель АПвЭПу 1х150: полное техническое описание и область применения

Кабель марки АПвЭПу 1х150 представляет собой одножильное силовое кабельное изделие с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенное для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 110-220 кВ частотой 50 Гц. Конструкция и материалы данного кабеля оптимизированы для работы в современных высоковольтных сетях, где предъявляются повышенные требования к надежности, долговечности и стойкости к внешним воздействиям.

Расшифровка маркировки АПвЭПу 1х150

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• П – изоляция из сшитого полиэтилена (ПВХ в маркировке высоковольтных кабелей не используется, здесь «П» обозначает полиэтиленовую изоляцию, модифицированную методом сшивки).
• в – наличие внутренней оболочки из поливинилхлоридного пластиката.
• Э – экран из медных проволок (электромагнитный экран).
• Пу – наружная защитная оболочка из полиэтилена усиленного типа (как правило, из полиэтилена среднего или высокого давления, стойкого к растрескиванию).
• 1х150 – одна токопроводящая жила с номинальным сечением 150 мм².

Конструкция кабеля АПвЭПу 1х150

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая в совокупности высокие электрические и механические характеристики.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки не ниже АЕ (по ГОСТ 22483) или аналогов. Для сечения 150 мм² жила, как правило, секторной или круглой формы, уплотненная (компактированная). Компактирование уменьшает скин-эффект на высоких напряжениях, снижая сопротивление и потери. Жила может быть как однопроволочной (монолитной) для жестких условий монтажа, так и многопроволочной для улучшения гибкости.

2. Экран на жиле (полупроводящий экран)

Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его задача – выравнивание электрического поля, устранение микроскопических воздушных включений между жилой и основной изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – основной причины старения и пробоя изоляции.

3. Основная изоляция

Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал, подвергнутый химической или радиационной сшивке, обладает принципиально иными свойствами по сравнению с термопластичным полиэтиленом: высокая стойкость к тепловой деформации (до 90°C в длительном режиме и до 250°C в режиме короткого замыкания), отличные диэлектрические характеристики, стойкость к трекингу и влаге. Толщина изоляции нормируется стандартами на напряжение 110-220 кВ.

4. Экран на изоляции (полупроводящий экран)

Второй слой полупроводящего материала, накладываемый поверх основной изоляции. Замыкает электрическое поле внутри кабеля, делая его радиально-симметричным. Вместе с экраном на жиле образует коаксиальную систему, необходимую для корректной работы кабеля на высоком напряжении.

5. Медный экран (электромагнитный экран)

Выполняется в виде оплетки из медных проволок или медной ленты, наложенной поверх полупроводящего экрана. Основные функции:

• Защита от электромагнитных помех, создаваемых кабелем.
• Обеспечение пути для тока короткого замыкания и токов утечки.
• Выравнивание потенциала по длине кабеля.

Для кабеля 1х150 сечение медных проволок суммарно должно быть не менее 25-35 мм² согласно нормативным документам.

6. Внутренняя оболочка (под оболочка)

Слой из ПВХ пластиката или полиэтилена, наложенный поверх медного экрана. Выполняет роль демпфирующего и разделительного слоя, защищает экран от коррозии и механических повреждений при монтаже, а также герметизирует конструкцию.

7. Наружная оболочка

Защитная оболочка из полиэтилена повышенной прочности (ПЭВП, ПЭСП). Обладает высокой стойкостью к агрессивным химическим средам, влаге, ультрафиолетовому излучению, механическим воздействиям (ударам, истиранию). Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические характеристики

Электрические параметры

Приведенные данные являются типовыми и должны уточняться по техническим условиям конкретного производителя.

Таблица 1. Электрические характеристики кабеля АПвЭПу 1х150

Параметр	Значение	Примечание
Номинальное напряжение U0/U (Um), кВ	64/110 (126) или 127/220 (252)	U0 – напряжение между жилой и землей, U – между жилами, Um – максимальное рабочее
Максимально допустимая рабочая температура жилы, °C	90	Длительный режим
Максимальная температура при КЗ, °C	250	Длительность не более 5 сек
Допустимый ток нагрузки (Iдоп)	~350-450 А	Зависит от способа прокладки, температуры грунта/воздуха и числа работающих кабелей
Сопротивление жилы при 20°C, Ом/км, не более	0.206	Для алюминиевой жилы
Емкость, мкФ/км	~0.15 – 0.25	Зависит от толщины изоляции и конструкции
Индуктивное сопротивление, Ом/км	~0.15 – 0.18	Зависит от взаимного расположения фаз

Механические и климатические параметры

Таблица 2. Механические и климатические характеристики

Параметр	Значение / Описание
Минимальный радиус изгиба при монтаже	Не менее 15-20 наружных диаметров кабеля
Диапазон температур монтажа	Не ниже -20°C (без предварительного подогрева)
Диапазон рабочих температур	От -50°C до +50°C
Стойкость к тепловому удару	Высокая, благодаря сшитой изоляции
Допустимая растягивающая нагрузка	Определяется конструкцией жилы и экрана, указывается производителем
Стойкость оболочки к УФ-излучению	Высокая (для полиэтилена с сажевым наполнителем)

Область применения и способы прокладки

Кабель АПвЭПу 1х150 предназначен для прокладки в земле (траншеях), кабельных каналах, туннелях, коллекторах, блоках, а также на специальных эстакадах и галереях. Не предназначен для прокладки в воде (для этого существуют кабели с бронепокровом, например, АПвЭПуБ). Основные объекты применения:

• Магистральные линии электропередачи 110-220 кВ в городских и промышленных сетях.
• Вводы на подстанции и распределительные устройства.
• Соединения между открытыми распределительными устройствами (ОРУ) и силовыми трансформаторами.
• Резервирующие и перемыкающие линии в кольцевых сетях.

При прокладке в земле обязательна песчаная подушка, защита кирпичом или сигнальной лентой. При параллельной прокладке нескольких кабелей необходимо соблюдать нормативные расстояния между ними для обеспечения теплоотвода.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества кабеля АПвЭПу 1х150:

• Высокая пропускная способность: Сшитый полиэтилен допускает нагрев жилы до 90°C, что позволяет пропускать большие токи по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией аналогичного сечения.
• Отсутствие необходимости в сложных системах подпитки маслом: В отличие от маслонаполненных кабелей, не требует обслуживания масляного хозяйства, что снижает эксплуатационные расходы.
• Высокая стойкость к влаге и агрессивным средам: Полностью полимерная конструкция не подвержена коррозии, а изоляция не гигроскопична.
• Относительно малый вес и радиус изгиба: Облегчает транспортировку и монтаж.
• Пожарная безопасность: Не распространяет горение при одиночной прокладке. При групповой требуется применение огнестойких покрытий.
• Длительный срок службы: Составляет не менее 30-40 лет при соблюдении условий эксплуатации.

Недостатки и ограничения:

• Чувствительность к механическим повреждениям при монтаже: Требует аккуратного обращения, отсутствие брони делает его уязвимым при раскопках.
• Высокая стоимость: Значительно дороже кабелей на низкое и среднее напряжение, но конкурентоспособна по сравнению с маслонаполненными аналогами на высокое напряжение.
• Необходимость квалифицированного монтажа муфт и концевых заделок: Требуется чистота, соблюдение геометрии и технологии, использование специального инструмента для разделки и термоусадки.
• Влияние частичных разрядов: Качество изоляции и экранов должно быть безупречным, так как сшитый полиэтилен чувствителен к микроскопическим дефектам, инициирующим частичные разряды.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабеля АПвЭПу 1х150 требует специальной подготовки. Для соединения и оконцевания используются комплекты соединительных и концевых муфт, рассчитанные на соответствующее напряжение. Технология включает следующие ключевые этапы:

1. Разделка концов кабеля с послойным удалением оболочек и экранов.
2. Подготовка поверхностей изоляции (шлифовка, очистка, обезжиривание).
3. Установка полупроводящих, изолирующих и экранирующих элементов муфты (как правило, термоусаживаемых).
4. Восстановление электрической целостности медного экрана с помощью медных проволок или лент.
5. Герметизация соединения и монтаж защитного корпуса (для соединительных муфт).

Обязательным этапом после прокладки и монтажа муфт является проведение высоковольтных испытаний выпрямленным напряжением (испытание постоянным током) для проверки состояния изоляции и качества монтажа.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем кабель АПвЭПу принципиально отличается от кабеля АПвПу?

Ключевое отличие – наличие медного электромагнитного экрана (буква Э в маркировке). В АПвПу такого экрана нет. Экран (Э) необходим для кабелей на напряжение 6 кВ и выше для выравнивания электрического поля и обеспечения безопасности. Кабели без него (АПвПу) применяются на напряжения 0.66-1 кВ.

Можно ли прокладывать кабель АПвЭПу 1х150 в одном лотке с кабелями на 10 кВ?

Нет, это запрещено правилами технической эксплуатации (ПТЭ ЭЭ) и правилами устройства электроустановок (ПУЭ). Кабели на напряжение выше 1 кВ должны прокладываться отдельно от кабелей более низкого напряжения. Допускается совместная прокладка в отдельных случаях, но только при наличии несгораемых разделительных перегородок или в разных ярусах лотка/эстакады.

Как определяется допустимый длительный ток для данного кабеля?

Допустимый ток нагрузки (I_доп) является расчетной величиной и зависит от множества факторов: способа прокладки (в земле, в воздухе), температуры окружающей среды, глубины прокладки, удельного теплового сопротивления грунта, количества работающих рядом кабелей. Точные значения определяются по расчетным таблицам ПУЭ, ГОСТ Р 52796-2007 или с использованием специализированного программного обеспечения. Указанные в статье 350-450 А – ориентировочная величина для прокладки в земле при стандартных условиях.

Требуется ли для кабеля АПвЭПу 1х150 система постоянного мониторига частичных разрядов?

Для ответственных магистральных линий на 110-220 кВ применение систем онлайн-мониторинга частичных разрядов (PD Monitoring) является крайне рекомендуемым, хотя и не всегда обязательным по нормам. Такие системы позволяют выявить дефекты изоляции и соединений на ранней стадии, предотвращая аварийный выход кабеля из строя. Для менее ответственных линий ограничиваются периодическими диагностическими измерениями.

Что означает обозначение «усиленный полиэтилен» в маркировке «Пу»?

«Усиленный полиэтилен» (иногда «полиэтилен усиленный») – это полиэтилен низкой или средней плотности (ПЭНП/ПЭСП) с улучшенными механическими характеристиками: повышенной стойкостью к растрескиванию под напряжением, ударной вязкостью и сопротивлением раздиру. Это достигается за счет специальных рецептур и добавок. Он лучше защищает кабель при протяжках, подвижках грунта и внешних механических воздействиях по сравнению со стандартным полиэтиленом.

Какой кабель является аналогом АПвЭПу, но с медной жилой?

Прямым аналогом с медной токопроводящей жилой является кабель марки ПвЭПу 1х150. Буква «А» в начале маркировки опускается, так как по умолчанию жила медная. Медный кабель имеет меньшее электрическое сопротивление, большую стойкость к электроэрозии и механическую прочность, но существенно дороже и тяжелее, что ограничивает его применение на больших длинах.

Каковы основные критерии выбора между кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE) и бумажно-масляной изоляцией (МНРС) на напряжение 110-220 кВ?

Выбор зависит от технико-экономического обоснования. XLPE (АПвЭПу) предпочтительнее:

• При сложном рельефе трассы (перепады высот) из-за отсутствия ограничений по разности уровней.
• При необходимости минимизации эксплуатационных расходов (не требуется контроль и подпитка масла).
• На объектах с повышенными требованиями пожарной и экологической безопасности.

Бумажно-масляная изоляция (МНРС) может сохранять преимущества на очень длинных линиях прямого профиля благодаря несколько лучшим диэлектрическим потерям на переменном токе, но этот вопрос требует детального расчета для каждого конкретного проекта.