Кабель АПвЭПу 500 мм²: полное техническое описание и область применения
Кабель марки АПвЭПу с номинальным сечением токопроводящей жилы 500 мм² представляет собой силовой кабель для стационарной прокладки на переменное напряжение 110-220 кВ частотой 50 Гц. Данный кабель предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность при эксплуатации в различных условиях, включая прокладку в земле (траншеях), кабельных каналах, тоннелях, шахтах и других сооружениях, где возможно наличие грунтовых вод и блуждающих токов.
Расшифровка маркировки АПвЭПу 500 мм²
Маркировка кабеля построена по буквенно-цифровому принципу, регламентированному ГОСТ и ТУ:
- А – токопроводящая жила из алюминия.
- П – изоляция жилы из полиэтилена сшитого (СПЭ).
- в – внешняя оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.
- Э – наличие экрана из полупроводящих материалов поверх изолированной жилы.
- Пу – обозначение усиленной защитной оболочки, как правило, из полиэтилена (полиэтилен усиленный).
- 500 – номинальное сечение основной токопроводящей жилы в квадратных миллиметрах.
- 1. Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия марки не ниже АВЕ (по ГОСТ 22483). Для сечения 500 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы, состоит из нескольких проволок, скрученных по концентрическим слоям. Это обеспечивает гибкость и удобство монтажа.
- 2. Экран по жиле (внутренний полупроводящий слой). Наносится поверх жилы экструзионным способом. Представляет собой сшитый полиэтилен, модифицированный сажей или другими проводящими добавками. Выравнивает электрическое поле, предотвращая локальные перенапряжения на границе жила-изоляция.
- 3. Изоляция. Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). 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 эксплуатации до +90°C) и стойкостью к трекингу.
- 4. Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой). Аналогичен внутреннему экрану. Вместе с внутренним экраном формирует цилиндрический конденсатор, равномерно распределяющий электрическое поле вокруг жилы.
- 5. Медный экран (заземляющий). Располагается поверх внешнего полупроводящего слоя. Выполняется в виде медных проволок, спирально наложенных на сердечник, или в виде медной ленты, наложенной продольно с перекрытием. Предназначен для отвода токов утечки и обеспечения безопасности при коротком замыкании (является проводником для токов КЗ).
- 6. Заполнитель. Пространство между экранированными жилами (в трехжильном кабеле) заполняется полиэтиленовыми жгутами или аналогичным материалом для придания кабелю круглой формы.
- 7. Поясная изоляция. Лента из полиэтилентерефталата (лавсан) или аналогичного материала, наложенная поверх скрученных жил. Фиксирует конструкцию.
- 8. Защитная оболочка (внутренняя). Из ПВХ пластиката. Защищает медный экран от механических повреждений и коррозии. Цвет оболочки, как правило, черный.
- 9. Броня. Выполняется из оцинкованных стальных проволок или лент. Для кабеля АПвЭПу 500 мм² чаще применяется броня из стальных оцинкованных проволок (обозначение в марке было бы «К»), что обеспечивает высокую стойкость к растягивающим нагрузкам и механическим воздействиям. В маркировке «Пу» часто подразумевает комплексную защиту.
- 10. Наружная оболочка (усиленная). Из полиэтилена. Защищает броню от коррозии и агрессивных воздействий грунта. Обладает высокой стойкостью к влаге, химическим веществам и истиранию.
- Прокладка в земле (траншее). Наиболее распространенный способ. Кабель укладывается на подготовленную подушку из песка или сеяного грунта, сверху защищается кирпичом или сигнальной лентой и засыпается грунтом. Броня и усиленная полиэтиленовая оболочка защищают от механических повреждений, давления грунта и коррозии.
- Прокладка в кабельных каналах, коллекторах, тоннелях. Используется в условиях плотной городской застройки. Крепление осуществляется с помощью кабельных конструкций (полок, лотков, кронштейнов).
- Прокладка в помещениях и шахтах. Допускается при условии отсутствия значительных растягивающих усилий. ПВХ оболочка и полиэтиленовая наружная оболочка соответствуют требованиям пожарной безопасности по распространению горения.
- Более высокая допустимая температура эксплуатации (+90°C против +70°C для бумажно-масляной изоляции).
- Отсутствие риска утечки масла или мастики, что упрощает монтаж и эксплуатацию, особенно на вертикальных и наклонных трассах.
- Меньший вес и внешний диаметр при аналогичных электрических параметрах.
- Большая стойкость к тепловым ударам и перегрузкам.
- Монтаж должен производиться квалифицированным персоналом с применением специального инструмента.
- Работа с кабелем при отрицательных температурах требует его предварительного прогрева в барабанах.
- Для соединения и оконцевания используются специальные кабельные муфты (соединительные и концевые), рассчитанные на работу с изоляцией из сшитого полиэтилена. Технология монтажа муфт включает строгую последовательность операций: ступенчатая зачистка изоляции, обработка полупроводящих слоев, монтаж изоляции муфты (термоусаживаемой или холодно-усаживаемой), восстановление экранов и заземление.
- Медные экраны всех трех жил должны быть надежно заземлены с двух концов линии для обеспечения нормального режима работы и безопасности.
Таким образом, АПвЭПу – это кабель с алюминиевой жилой, изолированной сшитым полиэтиленом, с экраном, в защитной оболочке из ПВХ и усиленной наружной оболочке из полиэтилена.
Конструкция кабеля АПвЭПу 500 мм²
Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. От центра к периферии:
Основные технические и электрические характеристики
Параметры кабеля АПвЭПу 500 мм² регламентируются Техническими Условиями завода-изготовителя, разработанными на основе ГОСТ 18410-73 и международных стандартов (МЭК 60228, 60287, 60495).
Таблица 1. Электрические характеристики при напряжении 110 кВ
| Параметр | Значение / Условия | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение U0/U, кВ | 64/110 | U0 – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное |
| Максимальное рабочее напряжение Umax, кВ | 126 | |
| Испытательное переменное напряжение, кВ | 160 (на частоте 50 Гц, 1 час) | Для новых кабелей после изготовления |
| Допустимая длительная температура жилы, °C | +90 | В нормальном режиме работы |
| Допустимая температура при коротком замыкании, °C | +250 | Длительность КЗ не более 5 сек |
| Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более | 0.0601 | Согласно ГОСТ 22483 |
| Индуктивное сопротивление, Ом/км | ~0.15 — 0.18 | Зависит от конструкции и расстояния между жилами |
| Емкостное сопротивление, Ом/км | ~0.05 — 0.07 | |
| Допустимый длительный ток нагрузки, А | ~600 — 750 | Зависит от способа прокладки и температуры грунта |
Таблица 2. Механические и общие характеристики
| Параметр | Значение / Описание |
|---|---|
| Минимальный радиус изгиба при монтаже | Не менее 20-25 наружных диаметров кабеля |
| Диапазон рабочих температур окружающей среды | От -50°C до +50°C |
| Монтаж без предварительного подогрева | Допускается при температуре не ниже -10°C |
| Стойкость к тепловому удару (разогрев до +130°C) | Выдерживает без повреждений |
| Срок службы | Не менее 30 лет |
| Гарантийный срок эксплуатации | 5 лет с момента ввода в эксплуатацию |
Область применения и способы прокладки
Кабель АПвЭПу 500 мм² применяется для создания высоковольтных линий электропередачи и вводов на территории городов, промышленных предприятий, для пересечения водных преград, в условиях агрессивных грунтов и при наличии блуждающих токов. Основные способы прокладки:
Выбор способа прокладки напрямую влияет на допустимый длительный ток нагрузки, который необходимо рассчитывать согласно ПУЭ 7-го издания и стандарту МЭК 60287 с учетом коэффициентов снижения нагрузки (K1 – для температуры грунта, K2 – для термического сопротивления среды, K3 – для количества рабочих кабелей в траншее).
Сравнение с аналогами и особенности монтажа
Кабель АПвЭПу является альтернативой традиционным кабелям с бумажно-масляной изоляцией (например, АСБ) и кабелям в свинцовой оболочке. Ключевые преимущества перед ними:
Особенности монтажа и соединения:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем ключевое отличие АПвЭПу от АПвПу?
Буква «Э» в маркировке АПвЭПу указывает на наличие экрана из полупроводящего сшитого полиэтилена поверх изолированной жилы. В марках без «Э» (например, АПвПу) такого экрана может не быть, что характерно для кабелей более старых конструкций или на более низкое напряжение. Наличие экрана критически важно для кабелей на напряжение 110 кВ и выше для выравнивания электрического поля.
Можно ли прокладывать кабель АПвЭПу 500 мм² в воздухе (по эстакадам, опорам)?
Да, такой способ прокладки допустим. Однако необходимо учитывать, что при прокладке на открытом воздухе кабель подвергается воздействию ультрафиолетового излучения. Усиленная оболочка из полиэтилена, как правило, содержит стабилизаторы к УФ-излучению, но для длительной эксплуатации рекомендуется уточнить данный параметр у производителя. Также необходимо выполнить расчет допустимой токовой нагрузки с учетом более высокой температуры окружающего воздуха летом.
Как определяется необходимое сечение 500 мм² для конкретного объекта?
Сечение выбирается на этапе проектирования на основе расчета ожидаемой нагрузки, тока короткого замыкания, экономической плотности тока, способа прокладки и условий охлаждения. Для высоковольтных линий 110-220 кВ сечение 500 мм² часто выбирается исходя не только из требований по пропускной способности, но и из условий термической стойкости при коротком замыкании, а также для минимизации потерь электроэнергии на корону и в активном сопротивлении на длинных линиях.
Требуется ли для кабеля АПвЭПу 500 мм² дополнительная защита при прокладке в земле?
Конструкция кабеля с броней и усиленной полиэтиленовой оболочкой является самодостаточной для прокладки в обычных и агрессивных грунтах. Однако согласно ПУЭ и СНиП, при прокладке в траншеях с повышенной внешней нагрузкой (под дорогами, в местах возможных раскопок) рекомендуется дополнительная защита в виде асбестоцементных плит, бетонных плит или защитных пластиковых коробов. Обязательна укладка сигнальной ленты поверх кабеля.
Как осуществляется контроль качества изоляции после монтажа?
После прокладки и монтажа муфт кабельная линия подвергается приемо-сдаточным испытаниям повышенным напряжением постоянного тока. Для кабеля на 110 кВ испытательное напряжение составляет 170-190 кВ постоянного тока в течение 15 минут. Также проводится измерение сопротивления изоляции мегомметром на 2500 В. Запрещается испытание высоковольтных линий со СПЭ-изоляцией переменным напряжением промышленной частоты 50 Гц, так как это может привести к накоплению пространственных зарядов и повреждению изоляции.
В чем разница между одножильным и трехжильным исполнением кабеля АПвЭПу?
Кабель АПвЭПу 500 мм² может быть выполнен как в одножильном, так и в трехжильном исполнении. Трехжильный кабель содержит три изолированные и экранированные жилы в одной общей защитной оболочке с броней. Это упрощает прокладку одной трассы вместо трех для одножильных кабелей, но делает кабель более тяжелым и жестким. Одножильные кабели легче в транспортировке и монтаже, но требуют укладки трех кабелей в треугольник или «впритык» с учетом взаимного влияния и наведенных токов в оболочках, что требует специальных мер по перекрестному соединению экранов.
Заключение
Кабель АПвЭПу 500 мм² представляет собой современное, надежное и технологичное решение для высоковольтных сетей распределения электроэнергии. Его конструкция, основанная на изоляции из сшитого полиэтилена и комбинированной защите, обеспечивает длительный срок службы в широком диапазоне условий эксплуатации. Правильный выбор, монтаж и эксплуатация данного кабеля в строгом соответствии с проектной документацией, ПУЭ и инструкциями производителя являются залогом бесперебойного и безопасного энергоснабжения ответственных объектов.