Кабель АПвКШп 120 мм²: полный технический анализ и область применения

Кабель АПвКШп 120 мм² представляет собой силовой кабель с алюминиевыми жилами, изоляцией из сшитого полиэтилена, в экране из медных проволок, с защитным покровом в виде шланга из полиэтилена. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 6, 10 или 20 кВ частотой 50 Гц. Цифра 120 в маркировке обозначает номинальное сечение основной жилы в квадратных миллиметрах. Конструкция кабеля оптимизирована для работы в сложных условиях, включая повышенную влажность, наличие блуждающих токов и агрессивных сред.

Детальное описание конструкции

Конструкция кабеля АПвКШп 120 мм² является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию. Понимание конструкции критически важно для правильного выбора, монтажа и эксплуатации.

• Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий, высшая категория по чистоте, для изолированных проводов и кабелей). Для сечения 120 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы (для многожильных кабелей), что позволяет оптимизировать диаметр кабеля и снизить расход материалов. Жила может быть однопроволочной (ож) или многопроволочной (мн), в зависимости от требований к гибкости.
• Экран по жиле (если предусмотрен). В кабелях на напряжение 6 кВ и выше для выравнивания электрического поля вокруг жилы наносится экструдированный или выполненный в виде полупроводящей ленты экран. Это обязательный элемент для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена.
• Изоляция. Выполняется из сшитого полиэтилена (СПЭ или XLPE). Этот материал, подвергнутый процессу поперечной сшивки молекул, обладает высокой термостойкостью (допустимая температура длительной эксплуатации +90°C), отличными диэлектрическими характеристиками, стойкостью к тепловым ударам и высокой механической прочностью по сравнению с поливинилхлоридной (ПВХ) или бумажной изоляцией.
• Экран по изоляции. Состоит из двух обязательных элементов: полупроводящего слоя (чаще всего экструдированного или ленточного) и медного экрана. Медный экран выполняется в виде оплетки из медных проволок (обозначение «К» в маркировке), что является ключевой особенностью данной марки. Проволочный экран, в отличие от продольно наложенной медной ленты, обладает высокой гибкостью, стойкостью к вибрациям и способен выдерживать значительные токи короткого замыкания, выполняя также функцию нулевой жилы в сетях с изолированной нейтралью.
• Поясная изоляция. Поверх скрученных экранированных жил может накладываться обмотка из электроизоляционной или полупроводящей ленты для придания общей формы и дополнительной защиты.
• Защитный покров (шланг). Внешняя оболочка выполняется из полиэтилена (обозначение «Шп» – шланг из полиэтилена). Полиэтиленовая оболочка обладает выдающейся стойкостью к влаге, агрессивным химическим веществам (кислотам, щелочам, солям), не поддерживает горение (в случае применения самозатухающих материалов) и обеспечивает высокую механическую защиту. Буква «п» в маркировке часто указывает на плоскую форму кабеля для многожильных исполнений.

Технические характеристики и параметры

Основные технические параметры кабеля АПвКШп 120 мм² регламентируются техническими условиями завода-изготовителя, разработанными на основе ГОСТ 16442-80 (с изменениями) и международных стандартов (МЭК 60502).

Таблица 1. Основные электрические и механические параметры

Параметр	Значение / Описание	Примечание
Номинальное напряжение, U0/U, кВ	6/10; 8,7/15; 12/20	U0 – напряжение между жилой и землей/экраном; U – междуфазное напряжение.
Количество и сечение жил	1×120, 3×120, 3×120+1×95 (с нулевой жилой)	Наиболее распространено трехжильное исполнение.
Максимальная допустимая температура жилы при длительной эксплуатации	+90°C	Обусловлено свойствами сшитого полиэтилена.
Максимальная температура жилы при коротком замыкании	+250°C (продолжительность не более 5 сек)	Рассчитывается по формуле с учетом времени и начальной температуры.
Минимальная температура монтажа без предварительного подогрева	-15°C	При более низких температурах требуется подогрев.
Минимальный радиус изгиба при монтаже	15 наружных диаметров кабеля	Для одножильных кабелей с проволочным экраном требования могут быть строже.
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более	0.253	Для алюминиевой жилы сечением 120 мм².
Допустимый длительный ток нагрузки (для 3-жильного кабеля 8,7/15 кВ, проложенного в земле), А	~260-320 А	Зависит от конкретных условий прокладки: температуры грунта, удельного теплового сопротивления, глубины заложения, количества кабелей в траншее.

Таблица 2. Условия прокладки и эксплуатации

Фактор	Допустимые условия
Температура окружающей среды при эксплуатации	От -50°C до +50°C
Относительная влажность воздуха (при температуре до +35°C)	До 98%
Прокладка без ограничения разности уровней	Допускается
Стойкость к агрессивным средам	Высокая, благодаря полиэтиленовому шлангу
Прокладка в земле (траншее)	Допускается, включая грунты с высокой коррозионной активностью и наличием блуждающих токов
Прокладка в кабельных сооружениях (тоннелях, коллекторах, эстакадах)	Рекомендована
Прокладка в помещениях и туннелях	Допускается с учетом требований пожарной безопасности (кабель может быть исполнен в нераспространяющем горение исполнении — нг)

Область применения и назначение

Кабель АПвКШп 120 мм² предназначен для создания надежных силовых линий в сетях среднего класса напряжения. Его основные сферы применения:

• Распределительные сети 6-20 кВ: Питание районных и городских подстанций, распределение энергии от ЦТП к зданиям и промышленным объектам.
• Промышленные предприятия: Питание мощного оборудования (двигатели, печи, трансформаторы собственных нужд) внутри заводских территорий, где присутствуют вибрации, влага или химические вещества.
• Объекты инфраструктуры: Прокладка в тоннелях, мостах, вдоль железнодорожных путей, в портах и аэропортах.
• Сельское хозяйство: Для электроснабжения крупных животноводческих комплексов и зернохранилищ.
• Взрывоопасные зоны: При использовании в соответствующем исполнении и с соблюдением правил монтажа.

Ключевое преимущество АПвКШп перед кабелями в свинцовой оболочке (ААШв) – существенно меньший вес, высокая коррозионная стойкость и гибкость. По сравнению с кабелями в ПВХ изоляции (АВВГ) – более высокие допустимые температуры и стойкость к тепловым ударам.

Особенности монтажа и соединения

Монтаж кабеля АПвКШп 120 мм² требует профессиональных навыков и соблюдения ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок).

• Радиус изгиба: Необходимо строго соблюдать минимально допустимый радиус изгиба (обычно 15-20 D), чтобы не повредить изоляцию и экран.
• Подготовка концов: При разделке кабеля для установки концевых муфт (концевой заделки) требуется послойное снятие оболочки, экрана, изоляции с точным соблюдением размеров, указанных в инструкции к муфте.
• Заземление экрана: Медный проволочный экран подлежит обязательному заземлению с двух сторон кабельной линии. Это необходимо для безопасности (снятие потенциала) и нормальной работы релейной защиты. Существуют различные схемы заземления: двустороннее, одностороннее, поперечное соединение экранов через реактор – выбор зависит от длины линии и режима нейтрали сети.
• Соединение жил: Соединение алюминиевых жил сечением 120 мм² производится с помощью механических соединителей (болтовых, винтовых) или методом опрессовки в гильзах с использованием специального инструмента и токопроводящей пасты для предотвращения окисления.
• Установка муфт: Для соединения двух отрезков кабеля используются соединительные муфты, а для подключения к оборудованию – концевые муфты (внутренние или наружной установки). Муфты для кабелей с изоляцией из СПЭ являются термоусаживаемыми или холодноусаживаемыми.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие АПвКШп от АПвПг?

Основное отличие – в материале внешней оболочки. У АПвКШп это полиэтиленовый шланг («Шп»), а у АПвПг – оболочка из вулканизированного полиэтилена («Пг»). Вулканизированный полиэтилен обладает повышенной стойкостью к растрескиванию под напряжением и часто применяется для кабелей, прокладываемых в земле без дополнительной защиты (труб, лотков). Полиэтиленовый шланг (АПвКШп) также обладает высокой стойкостью, но выбор между ними часто зависит от конкретных условий проекта и требований заказчика.

Можно ли прокладывать кабель АПвКШп 120 мм² в земле (траншее) без защиты?

Да, полиэтиленовая оболочка кабеля АПвКШп обеспечивает высокую стойкость к влаге, микроорганизмам и многим химическим соединениям, содержащимся в грунте. Однако, согласно ПУЭ, при прокладке в земле кабель должен быть защищен от механических повреждений (кирпичом, бетонными плитами, сигнальной лентой) на глубине менее 1 метра и в местах, где вероятны раскопки. Для агрессивных грунтов рекомендуется дополнительная защита в виде пластиковых или асбестоцементных труб.

Как правильно выбрать сечение 120 мм²? На какой ток оно рассчитано?

Сечение 120 мм² выбирается на основе расчета допустимого длительного тока нагрузки с учетом всех поправочных коэффициентов: температуры грунта/воздуха, количества работающих рядом кабелей, способа прокладки. Указанное в таблицах значение ~260-320 А является справочным. Точный расчет должен выполнять проектировщик. Например, для кабеля 8,7/15 кВ, проложенного в земле (температура грунта +15°C, тепловое сопротивление 1.0 К·м/Вт, глубина 0.7 м, расстояние между кабелями 250 мм), допустимый ток может составлять около 300 А. При прокладке в воздухе значение будет иным.

Почему в маркировке используется алюминий, а не медь? В чем недостатки?

Алюминий применяется из-за существенно более низкой стоимости и меньшего веса кабеля, что критически важно для линий большой протяженности. Основные недостатки алюминия по сравнению с медью: более высокое удельное электрическое сопротивление (при одинаковом сечении пропускная способность по току у алюминия примерно на 30% ниже), склонность к образованию оксидной пленки (требует специальных мер при соединении), меньшая механическая прочность и ползучесть под давлением. Однако для стационарной прокладки с правильным монтажом эти недостатки нивелируются.

Как заземлять проволочный экран и зачем это нужно?

Медный проволочный экран заземляется для выполнения трех основных функций: обеспечение безопасности персонала (снятие опасного потенциала), создание симметричного электрического поля вокруг жилы и обеспечение пути для тока короткого замыкания на землю для корректного срабатывания релейной защиты. Стандартной практикой является двустороннее заземление экранов. Для длинных линий (обычно свыше 1-2 км) могут применяться схемы с перекрестным соединением экранов и установкой защитных устройств для снижения потерь на циркулирующие токи.

Какие муфты используются для данного кабеля?

Для кабеля АПвКШп 120 мм² применяются специальные муфты среднего напряжения, рассчитанные на соответствующее номинальное напряжение (6, 10, 20 кВ) и тип изоляции (СПЭ). Наиболее распространены термоусаживаемые и холодноусаживаемые муфты. Термоусаживаемые требуют применения газовой горелки для усадки, холодноусаживаемые – растягиваются с помощью специального инструмента и самопроизвольно усаживаются за счет эластичной памяти материала. Выбор зависит от условий монтажа и предпочтений монтажной организации.

Заключение

Кабель АПвКШп 120 мм² является современным, надежным и универсальным решением для построения силовых сетей среднего напряжения в условиях, требующих высокой стойкости к внешним воздействиям. Его конструкция, сочетающая преимущества изоляции из сшитого полиэтилена, гибкого медного экрана и химически стойкой полиэтиленовой оболочки, обеспечивает длительный срок службы (не менее 30 лет) при соблюдении правил монтажа и эксплуатации. Правильный выбор, расчет и монтаж данного кабеля, включая корректное заземление экранов и установку муфт, являются залогом безопасной и бесперебойной работы энергетического объекта.