Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена АПвКПг 800 мм²: полный технический анализ

Кабель марки АПвКПг с номинальным сечением жилы 800 мм² представляет собой силовой кабель высокого напряжения, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 110-220 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы подобраны для обеспечения максимальной надежности в протяженных линиях электропередачи, в том числе в условиях сложной трассы с вертикальными участками.

Расшифровка маркировки АПвКПг

• А – Алюминиевая токопроводящая жила.
• П – Изоляция из сшитого полиэтилена (СПЭ).
• в – Внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката.
• К – Броня из круглых стальных оцинкованных проволок.
• П – Наружная оболочка из полиэтилена.
• г – Отсутствие джутовой подушки под броней («голый»). Защитные покровы герметизированы.
• 800 мм² – Номинальное сечение основной токопроводящей жилы.

Конструкция кабеля АПвКПг 800 мм²

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки не ниже АЕ (по ГОСТ 22483). Для сечения 800 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы, многопроволочная, уплотненная. Это обеспечивает гибкость и оптимальное заполнение изоляции, уменьшая общий диаметр кабеля. Жила может быть сплошной (однопроволочной) только для определенных условий, но для 800 мм² практически всегда применяется многопроволочная.

2. Экран на жиле (полупроводящий экран)

Наносится поверх токопроводящей жилы в виде экструдированного слоя из полупроводящего сшитого полиэтилена. Выравнивает электрическое поле, предотвращая локальные концентрации напряженности и ионизацию у поверхности жилы.

3. Основная изоляция

Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE). Толщина изоляции нормирована в зависимости от класса напряжения (например, для 110 кВ – не менее 16-18 мм). СПЭ обладает высокой электрической прочностью, низкими диэлектрическими потерями, отличной термостойкостью (длительно допустимая температура +90°C) и стойкостью к тепловым перегрузкам.

4. Экран на изоляции (полупроводящий слоистый экран)

Состоит из двух элементов: экструдированного полупроводящего слоя, плотно прилегающего к изоляции, и наложенных поверх него медных или алюминиевых проводящих лент (или проволок). Этот экран заземляется и служит для создания равномерного цилиндрического электрического поля вокруг изоляции и отвода емкостных токов.

5. Внутренняя оболочка

Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Защищает экран от коррозии и механических повреждений на этапе монтажа, а также служит демпфирующим слоем под броней.

6. Броневой покров

Выполнен из отдельных круглых оцинкованных стальных проволок, наложенных поверх подушки. Для кабеля 800 мм² это, как правило, броня усиленного типа. Назначение – защита от механических воздействий (растягивающих усилий, ударов, грызунов).

7. Наружная оболочка

Выполняется из полиэтилена (ПЭ) черного цвета. Обеспечивает герметизацию броневого покрова, защиту от коррозии и агрессивных сред (почвенных вод, химикатов). Полиэтилен обладает высокими влагозащитными свойствами и стойкостью к истиранию.

Основные технические и электрические характеристики

Таблица 1. Ключевые параметры кабеля АПвКПг 800 мм² на напряжение 110 кВ

Параметр	Значение / Описание	Нормативный документ
Номинальное напряжение U0/U (Um)	64/110 (126) кВ	ГОСТ 18410-73, ТУ 16.К71-304-2001
Длительно допустимая температура жилы	+90 °C	ГОСТ 31996-2012
Максимальная температура при КЗ (до 5 с)	+250 °C
Допустимая температура при перегрузке	+130 °C
Минимальный радиус изгиба при монтаже	Не менее 20-25 наружных диаметров кабеля	Зависит от конструкции, указано в ТУ
Допустимое растягивающее усилие	Определяется сечением и конструкцией брони, для 800 мм² может достигать 70-100 кН	Расчетный параметр
Масса 1 км кабеля	Приблизительно 12000-15000 кг	Справочные данные
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, не более	0.0371 Ом/км	ГОСТ 22483
Допустимый длительный ток в земле (траншее)	~750-850 А (зависит от условий прокладки и температуры грунта)	ПУЭ 7 изд., расчетные данные

Области применения и особенности прокладки

Кабель АПвКПг 800 мм² применяется для создания магистральных силовых линий, вводов на территории промышленных предприятий, нефтехимических комплексов, для соединения подстанций, а также для прокладки по мостам, эстакадам и в условиях с повышенными механическими нагрузками.

• Прокладка в земле (траншее): Требуется песчаная подушка, защита кирпичом или плитами от повреждений. Обязателен контроль состояния грунтовых вод и коррозионной активности.
• Прокладка в туннелях, каналах, по эстакадам: Является предпочтительным способом, так как обеспечивает лучший теплоотвод и доступ для обслуживания. Необходимо крепление с соблюдением допустимого радиуса изгиба.
• Вертикальная и наклонная прокладка: Наличие брони из проволок и прочной наружной оболочки позволяет осуществлять прокладку на значительную высоту без риска сползания или повреждения изоляции. Жила секторной формы также способствует устойчивости конструкции.

Преимущества и недостатки по сравнению с аналогами

Преимущества:

• Высокая пропускная способность: Изоляция из СПЭ допускает нагрев до +90°C, что при сечении 800 мм² обеспечивает передачу большой мощности.
• Механическая прочность: Броня из стальных проволок защищает от повреждений и позволяет воспринимать значительные растягивающие нагрузки.
• Устойчивость к влаге и агрессивным средам: Комбинация ПВХ и ПЭ оболочек обеспечивает высокую герметичность.
• Отсутствие ограничений по трассе: Возможность прокладки на вертикальных участках и сложных рельефах.
• Относительно меньший вес и радиус изгиба по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией того же напряжения и сечения.

Недостатки:

• Высокая стоимость: Обусловлена сложной технологией производства и дорогостоящими материалами.
• Сложность монтажа и требование к квалификации персонала: Необходимость специального инструмента для разделки, обязательное заземление экранов, контроль чистоты поверхностей.
• Чувствительность к точечным механическим воздействиям на изоляцию (вмятины, царапины) при нарушении технологии монтажа.
• Большая масса и габариты: Усложняет логистику и требует применения тяжелой техники для раскатки.

Требования к монтажу и соединению

Монтаж кабеля АПвКПг 800 мм² должен выполняться в строгом соответствии с ПУЭ, СО 153-34.20.576-2003 (Инструкция по монтажу силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена) и рекомендациями завода-изготовителя.

• Раскатка: Запрещена раскатка волочением по земле. Необходимо использовать ролики или направляющие, исключающие трение и перекручивание.
• Температурный режим: Монтаж рекомендуется проводить при температуре не ниже -10°C (при более низкой температуре требуется предварительный прогрев).
• Соединение и оконцевание: Требуют применения специальных кабельных муфт – соединительных и концевых. Работы включают послойное восстановление всех элементов конструкции кабеля с обеспечением герметичности и электрической прочности. Обязательна заделка брони и заземление экранов с двух сторон.
• Испытания после монтажа: Обязательным является проведение высоковольтных испытаний постоянным напряжением (например, 192 кВ в течение 15 мин. для кабеля 110 кВ) и измерение сопротивления изоляции.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается кабель АПвКПг от АПвПу?

Основное отличие – в броневом покрове. АПвКПг имеет броню из круглых стальных проволок, что обеспечивает защиту от растяжения и механических ударов. АПвПу имеет броню из плоских стальных лент, которая в основном защищает от сдавливания, но хуже воспринимает растягивающие нагрузки. Также у АПвПу поверх брони есть защитный покров из битума и пропитанной кабельной пряжи, что делает его менее стойким к агрессивным средам по сравнению с полиэтиленовой оболочкой АПвКПг.

Каков срок службы кабеля АПвКПг 800 мм²?

Номинальный срок службы, заявленный производителями и нормируемый стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать 40-50 лет при соблюдении условий прокладки, эксплуатации (непревышение токовых нагрузок, отсутствие КЗ) и корректном монтаже.

Как рассчитывается допустимый длительный ток для данного кабеля?

Расчет ведется согласно ПУЭ (Глава 1.3) и методикам ГОСТ 32144-2013. Учитываются: сечение жилы, материал изоляции, способ прокладки (в земле, воздухе, туннеле), температура окружающей среды (грунта), количество работающих кабелей вплотную, удельное тепловое сопротивление грунта. Для точного определения необходимо выполнять теплотехнический расчет. Приведенные в таблицах значения (750-850 А) являются ориентировочными для стандартных условий (глубина прокладки 0.7-1 м, температура грунта +15°C, удельное тепловое сопротивление 1.0 К·м/Вт).

Можно ли использовать кабель АПвКПг для прокладки в воде?

Конструкция кабеля АПвКПг не предназначена для длительной прокладки непосредственно в воде (подводные переходы). Наличие стальной брони, хотя и оцинкованной, делает его уязвимым к коррозии при постоянном контакте с водой. Для подводной прокладки применяются специальные кабели с усиленной свинцовой или алюминиевой герметизирующей оболочкой поверх изоляции и броней из стальных оцинкованных проволок с антикоррозионным покрытием (например, марки АПвПэК).

Как осуществляется контроль состояния кабеля в эксплуатации?

Применяются следующие методы диагностики:

• Измерение частичных разрядов (ЧР) – наиболее информативный метод для оценки состояния СПЭ изоляции.
• Тангенс угла диэлектрических потерь (tg δ) на переменном напряжении.
• Измерение сопротивления изоляции постоянным напряжением (мегаомметром).
• Тепловизионный контроль мест соединений и всей трассы при нагрузке.
• Регулярный визуальный осмотр открытых участков, муфт и концевых заделок.

Что означает индекс «г» в маркировке и в чем его практическое значение?

Индекс «г» означает, что под броней отсутствует традиционная подушка из битума и пропитанной кабельной пряжи (джут). Вместо этого используется герметизирующая оболочка (в данном случае ПВХ). Это исключает риск впитывания влаги подушкой, повышает надежность, упрощает монтаж (нет необходимости герметизировать концы подушки) и увеличивает стойкость к агрессивным средам.