Кабель марки АПвАПу 1х300 представляет собой одножильный силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), алюминиевой токопроводящей жилой, броней из алюминиевых проволок и герметизированным наружным покровом. Данный кабель предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 110, 220 кВ частоты 50 Гц. Основная сфера применения – магистральные линии электропередачи, вводы на подстанции, ответственные участки сетей, где предъявляются высокие требования к надежности, механической прочности и стойкости к внешним воздействиям.
Таким образом, полное название описывает кабель с алюминиевой жилой, изоляцией из СПЭ, в ПВХ оболочке, с алюминиевой броней и защитным полиэтиленовым шлангом усиленного исполнения.
Конструкция кабеля является многослойной и сложной, каждый элемент выполняет критически важную функцию.
Жила сечением 300 мм² изготавливается из алюминия марки не ниже АЕ (по ГОСТ 22483). Для данного сечения жила, как правило, секторной или сегментной формы, что обеспечивает компактность и равномерность электрического поля. Жила может быть выполнена из нескольких проволок (многопроволочная), что повышает гибкость кабеля.
Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный полупроводящий слой из сшитого полиэтилена с сажевым наполнителем. Его задача – выравнивание электрического поля и предотвращение возникновения локальных перенапряжений на границе между жилой и изоляцией.
Изоляция выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии. Толщина изоляции нормируется в зависимости от класса напряжения (например, для 110 кВ – не менее 16-18 мм). СПЭ обладает высокими диэлектрическими характеристиками, термостойкостью (допустимая температура длительной работы +90°C), стойкостью к трекингу и влаге.
Аналогично внутреннему, этот слой предназначен для выравнивания электрического поля. Он также выполнен из экструдированного полупроводящего сшитого полиэтилена.
Поверх внешнего полупроводящего слоя накладывается медная или алюминиевая лента, либо оплетка из медных проволок. В кабелях на высокое напряжение, таких как АПвАПу 1х300, чаще применяется экран в виде медных проволок, иногда в сочетании с лентой. Основные функции: защита от внешних электромагнитных помех, замыкание тока утечки при повреждении изоляции, обеспечение симметрии электрического поля вокруг жилы.
Пространство под броней заполняется неметаллическими элементами (например, жгутами из полиэтилентерефталатной пленки, ПЭТ-лентами) для придания кабелю круглой формы и механической стабильности.
Броня выполняется из алюминиевых проволок круглого сечения, наложенных поверх заполнителя. Алюминиевая броня выполняет двойную функцию: обеспечивает высокую механическую защиту от сдавливания, ударов и растягивающих усилий, а также служит дополнительным экраном. По сравнению со стальной, алюминиевая броня не подвержена коррозии и обладает лучшей электропроводностью.
Поверх брони экструдируется защитный шланг из полиэтилена (обозначение «Пу» – полиэтилен усиленный). Он защищает броню от механических повреждений и агрессивного воздействия окружающей среды (влаги, химикатов, солнечного УФ-излучения). Полиэтилен обладает высокой стойкостью к влагопоглощению и хорошими диэлектрическими свойствами.
В таблице приведены ориентировочные данные для кабеля на напряжение 110 кВ.
| Параметр | Значение | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U, кВ | 64/110 | U0 – напряжение между жилой и землей/экраном, U – между жилами |
| Максимально допустимое рабочее напряжение Umax, кВ | 126 | |
| Допустимый длительный ток нагрузки, А | 510 – 580 | Зависит от условий прокладки (в земле, воздухе) |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более | 0.0601 | По ГОСТ 22483 |
| Индуктивное сопротивление, Ом/км | ~0.15 – 0.18 | Зависит от конструкции и взаимного расположения фаз |
| Емкость, мкФ/км | ~0.2 – 0.25 | |
| Зарядная мощность, кВАр/км | ~15 – 20 | Важный параметр для расчета режимов работы ВЛ |
| Параметр | Значение/Характеристика |
|---|---|
| Минимальный радиус изгиба при монтаже | Не менее 20-25 наружных диаметров кабеля |
| Диапазон температур монтажа без предварительного подогрева | Не ниже -10°C |
| Диапазон рабочих температур | От -50°C до +90°C (длительно) |
| Максимальная температура при КЗ (до 5 с) | +250°C |
| Стойкость к УФ-излучению | Высокая (за счет полиэтиленового шланга) |
| Допустимое растягивающее усилие | Определяется прочностью алюминиевой брони, обычно не менее 30-40 кН |
Кабель АПвАПу 1х300 применяется в сетях высокого напряжения 110-220 кВ. Основные способы прокладки:
Важно: Для трехфазных сетей используются три одножильных кабеля АПвАПу 1х300. Их взаимное расположение (в треугольнике или в плоскости) и расстояние между фазами существенно влияют на индуктивное сопротивление, токовую нагрузку и потери. Требуется точный инженерный расчет.
Преимущества:
Недостатки и особенности:
Основное отличие – наличие брони. АПвПу не имеет бронепокрова (отсутствует буква «А» в маркировке после «в»), его защитная оболочка – это просто полиэтиленовый шланг. Кабель АПвАПу имеет броню из алюминиевых проволок, что делает его пригодным для прокладки в земле без дополнительных защитных труб в условиях риска механических повреждений.
При напряжениях 110 кВ и выше толщина изоляции и общий диаметр трехжильного кабеля становятся чрезмерно большими, что делает его крайне тяжелым и неудобным для транспортировки и монтажа. Использование трех одножильных кабелей обеспечивает большую гибкость при проектировании трассы, снижает тепловое взаимовлияние фаз (при правильной укладке) и упрощает производство и монтаж муфт.
Сечение 300 мм² выбирается на основе расчета по допустимому длительному току нагрузки (до 580 А) и условиям прокладки, а также по проверке на потерю напряжения и ток короткого замыкания. Для ВЛ 110 кВ это сечение часто используется для ответственных отходящих линий и вводов. Большее сечение увеличивает пропускную способность, но также повышает стоимость, вес и сложность монтажа.
Алюминиевая броня и медный/алюминиевый экран должны быть надежно заземлены с обоих концов кабельной линии. Это делается через концевые муфты, где предусмотрены специальные выводы. Заземление необходимо для безопасности (снятие потенциала) и для нормальной работы релейной защиты, реагирующей на токи в экране при внутренних повреждениях. В длинных линиях (более нескольких сотен метров) может применяться поперечное заземление экрана в промежуточной точке для снижения потерь.
Расчетный срок службы кабеля АПвАПу 1х300 при соблюдении условий эксплуатации, монтажа и нагрузок составляет не менее 30-40 лет. Ключевым фактором является качество монтажа соединительных и концевых муфт, так как большинство отказов происходит именно в этих узлах, а не на прямой части кабеля.
Конструкция кабеля с полиэтиленовым наружным шлангом и герметизированной броней является влагонепроницаемой. Поэтому прокладка в воде (по дну водоемов, через реки) возможна, но требует дополнительных мер защиты от механических повреждений (укладка в трубы, укрепление дна) и точного расчета механических нагрузок при протяжке.
Сшитый полиэтилен (XLPE) – это полимер, молекулы которого «сшиты» в трехмерную сетку химическими или радиационными методами. По сравнению с бумажно-масляной изоляцией (БМИ) он имеет более высокую рабочую температуру (+90°C против +70°C), не требует сложных систем подпитки маслом, практически не впитывает влагу, имеет меньший вес и экологически безопасен. Однако он более чувствителен к частичным разрядам и качеству монтажа.
Кабель АПвАПу 1х300 является современным, надежным и высокотехнологичным решением для строительства и реконструкции магистральных кабельных линий электропередачи класса напряжения 110-220 кВ. Его конструкция, сочетающая преимущества изоляции из сшитого полиэтилена, механическую защиту алюминиевой брони и стойкость полиэтиленового шланга, обеспечивает длительную и безотказную работу в сложных условиях. Успешная эксплуатация такого кабеля напрямую зависит от корректного проектирования трассы, выбора качественных комплектующих (муфт, концевых заделок) и строгого соблюдения технологий монтажа силами квалифицированного персонала.