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 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 – Алюминиевая токопроводящая жила.
• П – Изоляция из сшитого полиэтилена (Cross-linked Polyethylene, XLPE).
• в – Оболочка из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ).
• Пу – Усиленная защитная оболочка (при наличии буквы «у») из полиэтилена.
• 1х – Одна жила.
• 35 кВ – Номинальное напряжение 35 киловольт.

Конструкция кабеля АПвПу 1х 35 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая долговечность, механическую прочность и высокие электрические характеристики.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или АЕ по ГОСТ 22483), круглой или секторной формы. Для сечений от 120 мм² и выше, как правило, применяется уплотненная жила, состоящая из множества проволок. Это повышает гибкость и удобство монтажа.

2. Экран на жиле (полупроводящей экран)

Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его задача – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение локальных перенапряжений в изоляции.

3. Основная изоляция

Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал, подвергнутый процессу поперечной сшивки молекул под высоким давлением и температурой, обладает выдающимися свойствами: высокой электрической прочностью, термостойкостью (допустимая температура жилы до +90°C в длительном режиме), стойкостью к тепловым ударам и влаге. Толщина изоляции нормирована стандартами (например, ГОСТ 15150 или ТУ 16-705.500-2006).

4. Экран на изоляции (полупроводящей экран)

Поверх основной изоляции накладывается второй слой полупроводящего материала. Вместе с экраном на жиле он формирует коаксиальную конструкцию, ограничивающую электрическое поле внутри изоляции. Этот экран также выполняется из сшитого полиэтилена.

5. Медный экран (поясной экран)

Поверх полупроводящего экрана на изоляции накладывается экран из медных проволок или медной ленты (фольги). Его 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

Представляет собой обмотку из полиэтилентерефталатной (лавсановой) или поливинилхлоридной ленты. Он предотвращает возможное повреждение внутренних слоев при наложении внешней оболочки.

7. Защитная оболочка (внутренняя)

Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Обладает хорошими механическими свойствами, стойкостью к агрессивным средам, не поддерживает горение. Цвет оболочки, как правило, черный.

8. Броня и наружная оболочка (усиленная)

Буква «у» в маркировке указывает на наличие усиленной защиты. В качестве брони применяются оцинкованные стальные проволоки или ленты. Поверх брони накладывается наружная оболочка из полиэтилена (вторая буква «П» в маркировке). Полиэтиленовая оболочка обладает высокой стойкостью к влаге, химическим веществам, истиранию и ультрафиолетовому излучению, что делает кабель пригодным для прокладки в земле (траншеях), в воде, в агрессивных средах и на открытом воздухе.

Основные технические характеристики

Электрические характеристики

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 20/35 кВ (40,5 кВ). Где U₀ – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное напряжение.
• Частота: 50 Гц.
• Максимально допустимая температура жилы в длительном режиме: +90°C.
• Максимальная температура при коротком замыкании (длительность до 4 сек): +250°C.
• Минимальная температура для монтажа без предварительного подогрева: -15°C.
• Сопротивление изоляции: не менее 100 МОм·км.
• Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц после монтажа: 65 кВ в течение 1 часа.

Механические и эксплуатационные характеристики

• Радиус изгиба при монтаже: не менее 15-20 наружных диаметров кабеля.
• Срок службы: не менее 30 лет.
• Стойкость к агрессивным грунтам и блуждающим токам.
• Не распространяет горение при одиночной прокладке.

Область применения кабеля АПвПу 1х 35 кВ

Кабель предназначен для прокладки в земле (траншеях), включая грунты с высокой коррозионной активностью, в кабельных каналах, туннелях, шахтах, коллекторах, по мостам и эстакадам, а также на открытом воздухе при условии защиты от прямого солнечного излучения (или с учетом стойкости полиэтилена к УФ). Основные объекты применения:

• Магистральные линии распределительных сетей 35 кВ.
• Вводы на подстанции и ГПП (главные понизительные подстанции) промышленных предприятий.
• Питание мощных электродвигателей и других энергоемких установок.
• Кабельные линии в крупных городах в качестве выходов с шин 35 кВ.
• Резервированные линии ответственных потребителей.

Одножильное исполнение требует особого внимания при проектировании и монтаже из-за возникновения значительных индуктивных сопротивлений и наведенных токов в броне/экране. Для компенсации этих явлений применяют специальные схемы прокладки (треугольник, плоская с перекладкой) и перекрестное соединение экранов.

Таблица 1. Примерные данные по сечению, массе и току кабеля АПвПу 1х 35 кВ

Примечание: Данные ориентировочные, точные значения определяются конкретными ТУ производителя. Прокладка в земле, температура грунта +25°C, глубина прокладки 0.7-1.0 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт.

Номинальное сечение жилы, мм²	Наружный диаметр, мм (примерно)	Масса 1 км кабеля, кг (примерно)	Допустимый длительный ток, А (в земле)*	Допустимый длительный ток, А (в воздухе)*
50	45-50	2500-3000	180-200	190-210
70	48-53	2900-3500	220-240	230-250
95	52-57	3400-4100	265-285	275-295
120	55-60	3900-4700	305-325	315-335
150	58-63	4500-5400	350-370	360-380
185	62-67	5200-6200	395-415	405-425
240	67-73	6300-7500	460-480	470-490

*Точные значения токов определяются расчетом согласно ПУЭ и зависят от конкретных условий прокладки.

Преимущества и недостатки кабеля АПвПу 1х 35 кВ

Преимущества:

• Высокая надежность и долговечность: Изоляция XLPE не стареет под воздействием тепла от тока нагрузки, не подвержена миграции и утечке пропиточного состава, в отличие от бумажно-масляной изоляции.
• Высокая пропускная способность: Допустимая температура жилы +90°C позволяет пропускать большие токи по сравнению с кабелями с ПВХ изоляцией.
• Упрощенный монтаж и эксплуатация: Отсутствие ограничений по перепаду высот, возможность прокладки на вертикальных участках без риска стекания пропиточного состава.
• Высокая стойкость к коротким замыканиям.
• Усиленная конструкция: Броня и полиэтиленовая оболочка обеспечивают максимальную механическую защиту и стойкость к влаге, что критически важно для прокладки в земле.
• Относительно меньший вес и радиус изгиба по сравнению с маслонаполненными кабелями того же напряжения.

Недостатки:

• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями АПвВГ с ПВХ оболочкой.
• Требовательность к качеству монтажа: Необходимость использования специальных инструментов для разделки и термоусаживаемых муфт, строгое соблюдение чистоты и технологии.
• Особенности проектирования сетей с одножильными кабелями: Необходимость учета потерь в экранах/броне и их заземления.
• Чувствительность изоляции XLPE к частичным разрядам при наличии дефектов, что требует высокого качества производства и монтажа.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. В чем ключевое отличие АПвПу от АПвВГ на 35 кВ?

Основное отличие – в материале внешней защитной оболочки. У кабеля АПвВГ внешняя оболочка из ПВХ-пластиката. У кабеля АПвПу – усиленная оболочка из полиэтилена поверх брони. Полиэтиленовая оболочка значительно более стойка к влаге, агрессивным средам, истиранию и солнечному ультрафиолету, что делает АПвПу предпочтительным для прокладки непосредственно в земле (траншеях), в воде и в условиях высокой коррозионной активности.

2. Как правильно заземлять экран одножильного кабеля 35 кВ?

Заземление экранов (медных проволок или ленты) одножильных кабелей высокого напряжения является обязательным и регламентируется ПУЭ. Применяются три основные схемы:

• Одностороннее заземление: Экран заземляется только с одной стороны линии. При этом на другом конце возникает напряжение, опасное для персонала. Длина линии при таком способе ограничена (обычно не более 1-2 км).
• Двустороннее заземление: Экран заземляется с обоих концов. Это наиболее распространенный способ, но он приводит к циркулирующим токам в экране из-за электромагнитной индукции, что увеличивает потери.
• Поперечное соединение и заземление экранов (cross-bonding): При прокладке трех одножильных кабелей в одной траншее экраны секционируют и перекрестно соединяют между собой, заземляя в определенных точках. Это оптимальная схема для длинных линий, позволяющая свести к минимуму токи в экранах.

Выбор схемы производится на этапе проектирования на основе расчета.

3. Можно ли прокладывать кабель АПвПу 1х 35 кВ в воздухе?

Да, можно. Полиэтиленовая оболочка кабеля АПвПу обладает стойкостью к ультрафиолетовому излучению, что допускает его прокладку на открытом воздухе (например, по эстакадам, стенам зданий). Однако рекомендуется обеспечить защиту от прямого механического воздействия и, по возможности, использовать кабельные лотки или короба. При прокладке в воздухе изменяются условия теплоотвода, что требует пересчета допустимого длительного тока.

4. Какие муфты применяются для монтажа кабеля АПвПу 35 кВ?

Для соединения и оконцевания кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 35 кВ применяются специальные муфты:

• Соединительные муфты (СТык): Предназначены для электрического и механического соединения двух отрезков кабеля. Для кабелей с изоляцией XLPE используются термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты, которые обеспечивают герметичность, восстановление экранов и изоляции.
• Концевые муфты (наружной или внутренней установки): Предназначены для оконцевания кабеля при подключении к шинам распределительного устройства, трансформатора или другого оборудования. Также изготавливаются по термоусаживаемой или холодноусаживаемой технологии.

Все работы по монтажу муфт должны выполняться квалифицированным персоналом с использованием специального инструмента и строгим соблюдением технологических карт производителя муфт.

5. Что означает «сшитый полиэтилен» и почему он лучше для изоляции 35 кВ?

Сшитый полиэтилен (XLPE) – это полимерный материал, молекулы которого соединены поперечными химическими связями (сшиты) в трехмерную сетку. Этот процесс радикально меняет свойства материала:

• Повышается температура плавления (до ~200°C вместо ~110°C у обычного ПЭ).
• Увеличивается стойкость к тепловым ударам и растрескиванию.
• Повышается механическая прочность и стойкость к старению.
• Сохраняются высокие диэлектрические характеристики.

Для кабелей на 35 кВ это означает возможность работы при высокой температуре (+90°C), высокую стойкость к токам КЗ, отсутствие миграции изоляционного материала, что в совокупности обеспечивает высокую надежность и длительный срок службы линии.

6. Как определяется необходимое сечение жилы кабеля АПвПу 35 кВ?

Выбор сечения производится на основе:

• Расчетного длительного тока нагрузки (по нагреву).
• Допустимой потери напряжения.
• Термической стойкости к токам короткого замыкания.
• Экономической плотности тока (для оптимизации капитальных и эксплуатационных затрат).
• Способа прокладки (в земле, воздухе, канале), который влияет на допустимый ток.

Основным является расчет по нагреву с последующей проверкой по другим критериям согласно главе 1.3 ПУЭ и другим нормативным документам.