Кабель АПвПу 1-х жильный 35 кВ

Кабель силовой АПвПу 1-х жильный на напряжение 35 кВ: конструкция, характеристики и область применения

Кабель АПвПу 1х жильный на напряжение 35 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 35 кВ частотой 50 Гц. Данный тип кабеля является современной и высоконадежной альтернативой кабелям с бумажно-масляной изоляцией и широко применяется в электросетевом хозяйстве.

Расшифровка маркировки АПвПу 1х

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• П – изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE).
• в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ).
• Пу – усиленная защитная оболочка (применение брони из стальных оцинкованных лент с защитным покровом).
• 1х – одножильное исполнение.
• 35 кВ – номинальное напряжение 35 кВ.

Конструкция кабеля АПвПу 1х 35 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая долговечность и надежность.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или АА) по ГОСТ 22483. Для сечения 35 кВ жила, как правило, имеет секторную или круглую форму для улучшения электрических характеристик и компактности. Жила может быть однопроволочной (монолитной) для меньших сечений или многопроволочной для больших сечений, что обеспечивает гибкость.

2. Экран по жиле (внутренний полупроводящий слой)

Наносится экструзионным способом непосредственно на токопроводящую жилу. Выполнен из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его основная функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – основной причины старения изоляции.

3. Основная изоляция

Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии с последующим радиационным или химическим сшиванием. Этот материал обладает высокой электрической прочностью, термостойкостью (допустимая температура длительной работы +90°C), стойкостью к тепловым ударам и механической прочностью. Толщина изоляции нормирована стандартами (например, ГОСТ 15150).

4. Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой)

Также выполнен из полупроводящего сшитого полиэтилена. Вместе с экраном по жиле образует коаксиальную систему, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции. Обеспечивает равномерное распределение потенциала по поверхности изоляции.

5. Медный экран (поясная изоляция)

Выполнен в виде медных лент, наложенных спирально с перекрытием, или в виде оплетки из медных проволок. Основные функции:

• Защита от электромагнитных помех.
• Создание симметричного электрического поля вокруг жилы.
• Обеспечение пути для тока короткого замыкания и тока утечки.
• Защита от внешних электромагнитных влияний.

6. Разделительный слой

Выполняется из специальной пленки или битумизированной бумаги. Предназначен для защиты медного экрана от коррозионного взаимодействия с броней и для облегчения разделки кабеля.

7. Броня

Выполнена из двух стальных оцинкованных лент, наложенных с зазором. Ленты наматываются так, чтобы верхняя перекрывала зазор нижней. Назначение брони – защита кабеля от механических повреждений (растяжения, удары, сдавливание), а также от грызунов.

8. Защитный шланг (наружная оболочка)

Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ), стойкого к маслам, агрессивным почвам и ультрафиолетовому излучению. Оболочка герметизирует конструкцию, защищает броню от коррозии и обеспечивает дополнительную механическую защиту. Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические характеристики

Электрические характеристики

Номинальное напряжение: 35 кВ (между фазой и землей для заземленных сетей).
Максимальное рабочее напряжение U₀/U (U_m): 20,6 / 35 / 40,5 кВ.
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты: 65 кВ (в течение 10 минут для готового кабеля).
Испытательное постоянное напряжение: 105 кВ (в течение 15 минут).

Таблица 1. Допустимые длительные токовые нагрузки для кабеля АПвПу 1х 35 кВ (проложенного в земле)

Сечение жилы, мм²	Допустимый длительный ток, А (в земле)	Допустимый длительный ток, А (в воздухе)
50	190	175
70	235	215
95	285	260
120	330	300
150	375	340
185	430	390
240	500	455
300	570	520
400	670	605
500	760	690

Примечание: Значения приведены ориентировочно. Фактические нагрузки зависят от условий прокладки (глубина, температура грунта, удельное тепловое сопротивление, количество кабелей в траншее и их взаимное расположение).

Температурные режимы работы

• Длительно допустимая температура нагрева жилы: +90°C.
• Допустимая температура перегрузки: +130°C (не более 8 часов в сутки, не более 1000 часов за срок службы).
• Температура короткого замыкания: +250°C (максимальная длительность 5 секунд).
• Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -15°C.

Механические и эксплуатационные характеристики

• Радиус изгиба при прокладке: не менее 20 наружных диаметров кабеля.
• Срок службы: не менее 30 лет.
• Гарантийный срок эксплуатации: обычно 5 лет с момента ввода в эксплуатацию.

Область применения

Кабель АПвПу 1х 35 кВ предназначен для прокладки в земле (траншеях), кабельных каналах, туннелях, шахтах, коллекторах (в условиях отсутствия растягивающих усилий), а также на открытом воздухе при условии защиты от прямого солнечного излучения. Основные объекты применения:

• Распределительные сети 35 кВ (отходящие линии от подстанций).
• Питание крупных промышленных предприятий, насосных и компрессорных станций.
• Кабельные вставки на ВЛ 35 кВ.
• Соединение распределительных устройств 35 кВ в пределах одной подстанции.
• Резервированные линии электропередачи.

Важно: Для трехфазных сетей требуется прокладка трех одножильных кабелей. Их взаимное расположение в траншее (в плане треугольника или параллельно) и расстояние между ними строго регламентируется ПУЭ для обеспечения нормального теплоотвода и снижения потерь в экранах.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества кабеля АПвПу 1х 35 кВ:

• Высокая надежность и долговечность: Изоляция XLPE не подвержена старению из-за миграции пропитки, как в бумажно-масляных кабелях.
• Большая допустимая температура и токовая нагрузка: +90°C против +70°C для кабелей с бумажной изоляцией.
• Простота монтажа и эксплуатации: Отсутствие ограничений по перепаду уровней, нет необходимости в сложных масляных муфтах и системах подпитки масла.
• Высокая стойкость к коротким замыканиям.
• Меньший вес и внешний диаметр по сравнению с маслонаполненными кабелями того же напряжения и сечения.
• Экологическая безопасность: Отсутствие масла исключает риск загрязнения почвы при повреждении.

Недостатки:

• Чувствительность к частичным разрядам: Требует высокого качества изготовления и монтажа соединений.
• Потери в экранах: В одножильных кабелях большой длины при неправильной прокладке (большом расстоянии между фазами) могут возникать значительные потери на вихревые токи в экранах и броне, что требует их перекрестного соединения и заземления по специальным схемам.
• Относительно высокая стоимость по сравнению с кабелями на более низкое напряжение.

Особенности монтажа и эксплуатации

При прокладке кабеля АПвПу 1х 35 кВ необходимо строго соблюдать требования ПУЭ 7-го издания, ГОСТ Р 50571 и инструкций заводов-изготовителей.

• Подготовка трассы: Дно траншеи должно быть очищено от камней, строительного мусора и устроена подушка из просеянного песка или мягкого грунта толщиной не менее 100 мм.
• Прокладка: Кабель укладывается волнообразно (змейкой) для компенсации температурных деформаций. Расстояние между параллельно проложенными кабелями должно быть не менее 100 мм для обеспечения теплоотвода.
• Засыпка: После укладки кабель засыпается мягким грунтом или песком без камней слоем 100-200 мм, затем укладывается сигнальная лента и производится полная засыпка траншеи.
• Заземление экранов: Заземление медных экранов и брони является критически важным для безопасности и нормальной работы. При большой длине линии применяют схемы с одно- или двусторонним заземлением, либо с cross-bonding (перекрестным соединением) секций для снижения циркулирующих токов.
• Монтаж концевых и соединительных муфт: Требует высокой квалификации персонала. Необходимо обеспечить абсолютную чистоту, соблюдение геометрии и герметичности для исключения попадания влаги и возникновения частичных разрядов.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кабель АПвПу от АПвПуг?

Маркировка «АПвПуг» указывает на наличие герметизации – гидрофобного заполнения в экране для предотвращения продольного распространения влаги в случае повреждения оболочки. Кабель АПвПу такой герметизации не имеет, что ограничивает его применение в местах с возможным подтоплением или высокой влажностью грунта.

Почему для сетей 35 кВ часто используют три одножильных кабеля, а не один трехжильный?

При больших сечениях (обычно от 240-300 мм²) и высоком напряжении изготовление трехжильного кабеля с изоляцией XLPE становится технологически сложным, он имеет очень большой вес и диаметр, что затрудняет транспортировку и монтаж. Три одножильных кабеля более гибки в проектировании (можно регулировать взаимное расположение), проще в производстве и ремонте (можно заменить одну фазу). Однако они требуют больше места в траншее.

Как правильно выбрать сечение кабеля АПвПу 1х 35 кВ?

Выбор сечения производится по двум основным критериям:

1. По допустимому длительному току нагрузки с учетом условий прокладки (температура грунта, удельное тепловое сопротивление, количество кабелей в траншее). Используются таблицы ПУЭ или расчетные методы.
2. По термической стойкости к токам короткого замыкания. Проверяется, что выбранное сечение выдержит расчетный ток КЗ за время его отключения защитой.

Также может потребоваться проверка по потере напряжения (для протяженных линий).

Каковы схемы заземления экранов одножильных кабелей 35 кВ и когда они применяются?

• Одностороннее заземление: Экран заземляется только с одной стороны. Применяется на коротких линиях (обычно до 500-1000 м). Преимущество – отсутствие циркулирующих токов. Недостаток – на незаземленном конце при КЗ на землю появляется высокий потенциал, требующий изоляции.
• Двустороннее заземление: Экран заземлен с обоих концов. Стандартная схема для большинства линий. Недостаток – возникновение циркулирующих токов при несимметрии магнитных полей, ведущих к дополнительным потерям.
• Схема cross-bonding (перекрестного соединения): Применяется на длинных линиях (более 1-2 км). Кабельная линия разбивается на три примерно равные секции. Экран каждой фазы в каждой секции поочередно перекрестно соединяется, а заземляется только в начале и конце линии. Это позволяет свести к минимуму циркулирующие токи.

Можно ли проложить кабель АПвПу в воде?

Нет, стандартная конструкция кабеля АПвПу не предназначена для прокладки непосредственно в воде (реки, озера, моря). Для таких условий применяются специальные кабели с гидроизоляцией (алюминиевой или свинцовой оболочкой), например, марки АПвП или АПвПу2г.

Какой документ является основным для определения требований к кабелю АПвПу 35 кВ?

Основным документом является Технические условия (ТУ) завода-изготовителя, которые разработаны с учетом требований межгосударственных стандартов: ГОСТ 18410-73 (на кабели с пластмассовой изоляцией) и более современных аналогов, таких как ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ» и его расширений на более высокие напряжения. Также обязательны к исполнению требования раздела 2.3 ПУЭ 7-го издания.