Кабель АПвЭгаПу 1200 мм²: полное техническое описание и сфера применения
Кабель АПвЭгаПу 1200 мм² представляет собой силовой кабель высокого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), предназначенный для стационарной прокладки в земле (траншеях) без дополнительной защиты. Его конструкция и материалы подобраны для обеспечения максимальной надежности и долговечности в распределительных сетях напряжением до 110 кВ включительно. Расшифровка маркировки АПвЭгаПу 1200 мм² следующая: А – алюминиевая токопроводящая жила; П – изоляция из сшитого полиэтилена; в – внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката; Э – экран медный; г – герметизация продольная; а – алюминиевая броня; Пу – наружная оболочка из полиэтилена.
Конструктивные элементы кабеля АПвЭгаПу 1200 мм²
Конструкция кабеля является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию. Это обеспечивает высокий уровень электрической прочности, механической защиты и стойкости к внешним воздействиям.
1. Токопроводящая жила
Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий высокой электропроводности) по ГОСТ 22483. Для сечения 1200 мм² жила секторной или сегментной формы, многопроволочная, уплотненная. Использование секторной формы позволяет оптимизировать диаметр кабеля, снизить расход материалов изоляции и оболочек, облегчить монтаж. Класс гибкости 1 или 2 по ГОСТ 22483.
2. Экранирование жилы
Поверх токопроводящей жилы накладывается экран в виде полупроводящего сшитого полиэтилена или полупроводящей ленты. Его назначение – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение локальных перенапряжений и микроскопических воздушных включений на границе с изоляцией.
3. Изоляция
Основной изоляционный слой выполнен из сшитого полиэтилена (XLPE). Для кабеля на напряжение 110 кВ толщина изоляции нормирована и составляет, как правило, не менее 16-18 мм. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу повышенные температурные и механические характеристики по сравнению с термопластичным ПЭ. Рабочая температура жилы повышается до +90°C, а температура в режиме перегрузки может достигать +130°C.
4. Экранирование изоляции
Состоит из двух обязательных элементов:
- Полупроводящей экран (внутренний): накладывается непосредственно на изоляцию, аналогично экрану жилы.
- Медный экран (внешний): выполнен в виде медных проволок, спирально наложенных поверх полупроводящего экрана, или в виде медной ленты. В маркировке кабеля он обозначен буквой «Э». Его функции: защита от внешних электромагнитных помех, замыкание тока на землю в случае пробоя изоляции (ток однофазного КЗ), обеспечение симметрии электрического поля.
- Точное значение зависит от условий прокладки: температуры грунта, удельного теплового сопротивления, количества кабелей в траншее и расстояния между ними. Расчет ведется по методике МЭК 60287.
- Выходные линии от силовых трансформаторов подстанций 110/10(6) кВ.
- Межподстанционные связи в распределительных сетях 110 кВ.
- Питание мощных промышленных потребителей (металлургические комбинаты, химические предприятия, нефтегазовые комплексы).
- Вводы в крупные городские распределительные пункты и узловые подстанции.
- Резервирование и дублирование линий электропередачи в условиях плотной городской застройки, где сооружение ВЛ затруднено.
- Высокая пропускная способность: Большое сечение (1200 мм²) в сочетании с изоляцией из СПЭ обеспечивает минимальные электрические потери и высокий допустимый ток нагрузки.
- Надежность и долговечность: Комбинированная защита (алюминиевая броня, полиэтиленовая оболочка) гарантирует высокую стойкость к механическим повреждениям, коррозии и агрессивным средам. Срок службы – не менее 40 лет.
- Удобство монтажа: Относительно меньший вес и радиус изгиба по сравнению с кабелями в свинцовой оболочке аналогичного сечения. Отсутствие необходимости в сложных системах подвеса при прокладке в туннелях.
- Пожарная безопасность: Изоляция из сшитого полиэтилена не распространяет горение, имеет низкое дымо- и газовыделение.
- Герметичность: Конструкция с продольной герметизацией («г») надежно защищает от проникновения влаги.
- Высокая стоимость: Кабели большого сечения с изоляцией из СПЭ на 110 кВ относятся к премиальному сегменту кабельной продукции.
- Чувствительность к качеству монтажа муфт и концевых заделок: Требует высокой квалификации персонала и строгого соблюдения технологии соединения.
- Необходимость учета емкостных токов: Большая емкость кабельной линии требует правильного подбора устройств дугогасящих реакторов в сетях с изолированной нейтралью.
- Ограничения по растягивающим нагрузкам: При прокладке в траншеях с сложным рельефом необходимо использовать лебедки с ограничителями усилия.
- Транспортировка и хранение: Барабаны с кабелем должны перемещаться и храниться в вертикальном положении. Запрещены сбрасывания и удары.
- Подготовка траншеи: Дно траншеи должно быть выровнено, очищено от камней и строительного мусора. Рекомендуется подсыпка из мелкого сеяного грунта или песка толщиной 100 мм.
- Раскатка: Производится с применением кабельных роликов, установленных с шагом 2-3 метра. Запрещена раскатка волочением по земле.
- Соединение и оконцевание: Требуют применения специальных комплектов соединительных и концевых муфт на 110 кВ. Все работы по разделке кабеля и монтажу муфт проводятся в условиях чистоты, с использованием термоусаживаемых или холодноусаживаемых компонентов, эпоксидных корпусов. Обязательна проверка герметичности и электрических испытаний после монтажа (измерение сопротивления изоляции, испытание повышенным напряжением постоянного тока).
- Засыпка: После укладки кабель засыпается мягким грунтом без камней, затем укладывается сигнальная лента, и траншея засыпается полностью.
- Маркировка и документация: На трассе устанавливаются постоянные маркировочные знаки. Вносятся изменения в исполнительную схему кабельных линий.
- Системы дистанционного измерения частичных разрядов (ЧР) с датчиками, установленными на соединительных муфтах.
- Регулярные измерения тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) и емкости изоляции.
- Тепловизионный контроль распределительных устройств и концевых муфт.
- Анализ истории нагрузок и перегрузок линии.
5. Разделительный слой и внутренняя оболочка
Поверх медного экрана накладывается разделительный слой (например, из ПЭТ-ленты), а затем – внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката (обозначение «в»). Эта оболочка предохраняет металлическую броню от коррозионного воздействия, которое может возникнуть из-за электролитических процессов между медным экраном и алюминиевой броней.
6. Броня и герметизация
Броня из двух алюминиевых лент (обозначение «а»), наложенных с перекрытием. Алюминиевая броня, в отличие от стальной, не подвержена коррозии и является неферромагнитной, что снижает потери на вихревые токи. Буква «г» в маркировке указывает на наличие герметизации – под броней размещается гидрофобный заполнитель или алюмополимерная лента, препятствующая продольному распространению влаги в случае повреждения наружной оболочки.
7. Наружная оболочка
Защитная оболочка из полиэтилена (обозначение «Пу» – полиэтилен усиленный). Обладает высокой стойкостью к агрессивным химическим средам, влаге, истиранию и ударным нагрузкам. Цвет оболочки, как правило, черный.
Основные технические характеристики и параметры
Кабель АПвЭгаПу 1200 мм² изготавливается в соответствии с ТУ 3522-001-86911648-2015 или другими аналогичными техническими условиями, учитывающими требования ГОСТ Р 53769-2010 (кабели на напряжение 110 кВ).
Таблица 1. Ключевые электрические и механические параметры
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U (Um) | 64/110 (126) кВ |
| Сечение основной жилы | 1200 мм² |
| Максимально допустимая рабочая температура жилы | +90 °C |
| Допустимая температура жилы в режиме перегрузки | +130 °C (не более 100 ч/год) |
| Температура жилы при коротком замыкании | +250 °C (длительность КЗ не более 5 с) |
| Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева | -15 °C |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | Не менее 20 наружных диаметров кабеля |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20 °C, не более | 0.0247 Ом/км |
| Индуктивное сопротивление (50 Гц) | ~0.12-0.15 Ом/км |
| Емкостной ток | ~8-10 А/км (зависит от конкретной конструкции) |
| Допустимый длительный ток нагрузки (в земле, при +25°C в траншее) | ~850-950 А* |
Таблица 2. Условия прокладки и эксплуатации
| Фактор | Условия |
|---|---|
| Способ прокладки | В земле (траншеях), кабельных каналах, туннелях. Прокладка в воздухе возможна, но требует учета механических нагрузок и УФ-излучения. |
| Удельное сопротивление грунта | Не нормируется напрямую, но влияет на тепловые условия и коррозионную активность. |
| Глубина прокладки в земле | Обычно 0.7-1.5 м от планировочной отметки. |
| Стойкость к агрессивным грунтам | Высокая, благодаря оболочке из полиэтилена. |
| Климатическое исполнение | УХЛ, категории размещения 1-5 по ГОСТ 15150. |
| Диапазон рабочих температур окружающей среды | От -50 °C до +50 °C |
Область применения кабеля АПвЭгаПу 1200 мм²
Кабель данного типа применяется для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 110 кВ частотой 50 Гц. Основные сферы использования:
Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами
Преимущества кабеля АПвЭгаПу 1200 мм²:
Недостатки и ограничения:
Особенности монтажа, соединения и эксплуатации
Монтаж кабеля АПвЭгаПу 1200 мм² должен производиться в строгом соответствии с ПУЭ 7-го издания, «Инструкцией по монтажу силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 110 кВ» и проектной документацией.
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
1. В чем принципиальное отличие кабеля АПвЭгаПу от АПвПу?
Основное отличие – наличие алюминиевой брони («а») и герметизации («г») в марке АПвЭгаПу. Кабель АПвПу имеет только полиэтиленовую оболочку поверх медного экрана и не имеет броневой защиты. Следовательно, АПвЭгаПу предназначен для прокладки в земле (траншеях) с повышенными механическими требованиями, а АПвПу – для прокладки в кабельных каналах, туннелях, блоках, где нет риска механических повреждений от твердых предметов или грунта.
2. Почему в броне используется алюминий, а не сталь?
Алюминиевая броня, во-первых, не подвержена коррозии, что критически важно для подземной прокладки. Во-вторых, алюминий является немагнитным материалом, что снижает потери в броне от вихревых токов, особенно на линиях большой длины и при высокой токовой нагрузке. Это повышает энергоэффективность линии.
3. Какой допустимый ток нагрузки для этого кабеля при прокладке в одной траншее с другим таким же кабелем?
Допустимый длительный ток снижается при прокладке нескольких кабелей в одной траншее из-за взаимного нагрева. Точный расчет требует знания расстояния между кабелями, температуры грунта и его теплового сопротивления. Например, для двух кабелей АПвЭгаПу 1200 мм², проложенных на расстоянии 250 мм между центрами в траншее при температуре грунта +20°C и тепловом сопротивлении 1.0 К·м/Вт, допустимый ток на каждый кабель может составить примерно 800-820 А. Для точного расчета необходимо использовать специализированное ПО или таблицы производителя.
4. Можно ли использовать этот кабель для прокладки в воде (по дну водоема)?
Нет, стандартная конструкция кабеля АПвЭгаПу не предназначена для прокладки в воде. Для подводных переходов требуются специальные кабели с усиленной свинцовой герметизирующей оболочкой, усиленной броней из оцинкованных стальных проволок и дополнительными защитными покровами (например, марки АПвПсПу).
5. Как осуществляется контроль состояния изоляции кабельной линии 110 кВ в процессе эксплуатации?
Для мониторинга состояния применяются:
6. Каковы требования к системе заземления экранов кабеля на 110 кВ?
Экраны кабелей на напряжение 110 кВ, как правило, заземляются с двух сторон для обеспечения протекания тока однофазного КЗ. Однако это приводит к возникновению циркулирующих токов в нормальном режиме, вызывающих дополнительные потери. Для их снижения могут применяться схемы с поперечной или продольной компенсацией, либо специальные режимы заземления через ограничивающие устройства. Выбор схемы заземления является частью проекта и регламентируется ПУЭ и РД 153-34.0-20.275-2002.
Заключение
Кабель АПвЭгаПу 1200 мм² является современным, надежным и высокотехнологичным решением для создания магистральных кабельных линий электропередачи на напряжение 110 кВ. Его конструкция, сочетающая преимущества изоляции из сшитого полиэтилена, алюминиевой брони и полиэтиленовой оболочки, обеспечивает длительный срок службы, высокую пропускную способность и минимальные эксплуатационные расходы. Правильный выбор, монтаж и эксплуатация данной кабельной продукции с учетом всех нормативных требований являются залогом бесперебойного и экономичного электроснабжения ответственных потребителей.