Кабель АПвП 1х120

Кабель АПвП 1х120: технические характеристики, конструкция и область применения

Кабель АПвП 1х120 представляет собой одножильный силовой кабель с алюминиевой токопроводящей жилой сечением 120 мм², изоляцией и внешней оболочкой из сшитого полиэтилена (СПЭ). Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 110-220 кВ частотой 50 Гц. Основная сфера применения – магистральные линии электропередачи, выводы мощности от генераторов электростанций, питающие и распределительные сети в крупных энергетических узлах и городских инфраструктурах.

Расшифровка маркировки АПвП 1х120

Маркировка кабеля производится согласно ГОСТ и содержит всю ключевую информацию о его конструкции:

А – токопроводящая жила из алюминия.
П – изоляция жилы из сшитого полиэтилена (СПЭ).
в – наличие внутренней экранной оболочки поверх изоляции (обычно из полупроводящего сшитого полиэтилена).
П – внешняя защитная оболочка из полиэтилена.
1х120 – одна жила с номинальным сечением 120 мм².

Таким образом, полная расшифровка обозначает: Кабель силовой с алюминиевой жилой, с изоляцией и оболочкой из сшитого полиэтилена, с экраном, одножильный, сечением 120 мм².

Конструкция кабеля АПвП 1х120

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию для обеспечения надежной работы под высоким напряжением.

1. Токопроводящая жила. Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий высокой электропроводности) по ГОСТ 22483. Для сечения 120 мм² жила может быть как однопроволочной (монолитной), так и многопроволочной (как правило, уплотненной). Класс жилы (1, 2 или 3 по гибкости) указывается в технических условиях.
2. Экранирующий слой поверх жилы (полупроводящая экран). Наносится непосредственно на жилу экструзионным способом. Изготавливается из полупроводящего сшитого полиэтилена. Выравнивает электрическое поле у поверхности жилы, предотвращая локальные перенапряжения и ионизацию.
3. Основная изоляция. Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) с толщиной, строго регламентированной стандартами на соответствующее классу напряжение (110, 220 кВ). СПЭ обладает высокой электрической прочностью, термостойкостью (допустимая температура длительной работы до 90°C) и стойкостью к трекингу.
4. Внешний экран (полупроводящий слой) по изоляции. Аналогичен внутреннему экрану. Служит для симметрирования электрического поля и является частью экранной системы кабеля.
5. Экран (заземляющий) из медных проволок. Поверх внешнего полупроводящего слоя накладывается экран в виде медных проволок, часто с дополнительной медной лентой. Этот слой предназначен для отвода токов утечки и обеспечения безопасности при коротком замыкании, выполняя функцию нулевой жилы для тока однофазного КЗ. Медные проволоки должны иметь хороший контакт между собой и с землей.
6. Защитная оболочка. Внешний слой из полиэтилена (PE) или, в некоторых модификациях, из поливинилхлорида (ПВХ). Защищает экран от механических повреждений, влаги и агрессивных сред. Для кабеля АПвП оболочка, как правило, из полиэтилена.

Основные технические характеристики и параметры

Технические параметры кабеля АПвП 1х120 регламентируются стандартами ГОСТ 18410-73 (для кабелей на 110-220 кВ) или более современными ТУ. Ниже приведены ключевые характеристики.

Электрические параметры (при температуре жилы +90°C)

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение U₀/U (U_m)	64/110 кВ (126 кВ) или 127/220 кВ (252 кВ)
Максимально допустимое рабочее напряжение	~1.15U_m
Допустимая длительная температура жилы	+90°C
Допустимая температура при коротком замыкании	+250°C (продолжительность не более 5 сек)
Максимальная температура на поверхности оболочки	Обычно не более +60°C
Электрическое сопротивление жилы постоянному току при +20°C, не более	0.253 Ом/км (согласно ГОСТ 22483 для сеч. 120 мм²)
Индуктивное сопротивление	~0.15-0.18 Ом/км (зависит от взаимного расположения фаз)
Емкостное сопротивление	~0.15-0.20 мкФ/км
Допустимый длительный ток нагрузки (I_доп)	~350-450 А (зависит от способа прокладки, температуры грунта/воздуха, числа кабелей в траншее)

Механические и эксплуатационные параметры

Параметр	Значение / Описание
Минимальный радиус изгиба при монтаже	Не менее 20-25 наружных диаметров кабеля (для одножильных кабелей с экраном)
Диапазон рабочих температур окружающей среды при монтаже	Без предварительного подогрева: не ниже 0°C. При подогреве: до -20°C.
Эксплуатационный температурный диапазон	От -50°C до +50°C
Стойкость к тепловому удару (для СПЭ)	Высокая, кабель допускает кратковременные перегрузки
Допустимое растягивающее усилие при прокладке	Определяется конструкцией жилы. Для многопроволочной жилы сечением 120 мм² обычно не более 15-20 кН.
Стойкость оболочки к УФ-излучению	Полиэтиленовая оболочка (PE) требует защиты от прямого солнечного света при открытой прокладке.

Область применения и способы прокладки

Кабель АПвП 1х120 применяется в сетях высокого и сверхвысокого напряжения. Основные области применения:

Стационарная прокладка в кабельных сооружениях: туннелях, коллекторах, каналах, эстакадах, галереях, по стенам зданий (с защитой от УФ).
Прокладка в земле (траншеях): с обязательной песчаной подсыпкой, защитой кирпичом или сигнальной лентой. Требуется учет взаимного расположения фаз (трех отдельных кабелей) для уменьшения потерь. Рекомендуется треугольное или плоское расположение с определенным расстоянием между фазами.
Выводы мощности от силовых трансформаторов и генераторов электростанций.
Участки переходов через водные преграды или сложный рельеф, где строительство ВЛЭП затруднено.

Важное замечание: Для однофазных кабелей на переменном напряжении, особенно большого сечения, критически важно правильное взаимное расположение жил разных фаз при прокладке для минимизации потерь в экранах (оболочках) из-за наведенных токов. Неправильная укладка может привести к перегреву и снижению пропускной способности.

Преимущества и недостатки кабеля АПвП 1х120

Преимущества:

Высокая пропускная способность: обусловлена высокой допустимой температурой (+90°C) и улучшенными теплоотводящими свойствами СПЭ по сравнению с бумажно-масляной изоляцией.
Отсутствие масла: исключает риск утечек масла, упрощает монтаж и обслуживание, позволяет прокладывать на вертикальных и наклонных трассах без ограничений.
Высокая влагостойкость: полная полимерная конструкция надежно защищает от проникновения влаги.
Механическая прочность и гибкость: по сравнению с кабелями в свинцовой оболочке, АПвП более гибкий и легкий, что облегчает транспортировку и монтаж.
Стойкость к термическим перегрузкам и коротким замыканиям.
Меньшая требуемая площадь поперечного сечения трассы по сравнению с маслонаполненными кабелями.

Недостатки:

Чувствительность к частичным разрядам (ПР): в случае дефектов изготовления или монтажа, приводящих к возникновению полостей в изоляции, под действием высокого напряжения могут возникать частичные разряды, постепенно разрушающие СПЭ.
Требовательность к качеству монтажа муфт и концевых заделок: необходимость абсолютной чистоты, соблюдения геометрии и технологии. Это критически важный этап.
Явление теплового старения: при длительной работе на температурах, близких к максимальной, происходит процесс старения полимера, снижающий его диэлектрические свойства.
Потери в экране: при неправильной прокладке (особенно в траншее) потери на вихревые токи в экране (оболочке) могут быть значительными, снижая КПД линии.
Относительно высокая стоимость по сравнению с кабелями на среднее напряжение.

Требования к монтажу и эксплуатации

Монтаж кабеля АПвП 1х120 должен производиться квалифицированным персоналом с соблюдением ПУЭ, ПТЭЭП и инструкций завода-изготовителя.

Транспортировка и хранение: Барабаны должны перевозиться и храниться в вертикальном положении. Запрещены сбрасывания и удары. Хранение на открытом воздухе должно быть ограничено по времени, барабан должен быть защищен тентом.
Раскатка: Производится с применением кабельных роликов, установленных на трассе. Запрещается волочение кабеля по земле, а также его перекручивание. Необходимо контролировать, чтобы радиус изгиба не превышал минимально допустимого (указан в ТУ, обычно 20-25D).
Прокладка в траншее: Глубина прокладки – не менее 0.7-1.0 м от планировочной отметки. Дно траншеи должно быть очищено от камней и выровнено песчаной подсыпкой толщиной 100 мм. При параллельной прокладке нескольких кабелей расстояние между ними в свету должно быть не менее 100-250 мм (регламентируется ПУЭ в зависимости от напряжения). Для снижения потерь в экранах рекомендуется треугольное расположение кабелей с помощью специальных разделительных прокладок (спейсеров).
Монтаж соединительных и концевых муфт: Это наиболее ответственная операция. Требует чистого, закрытого от осадков помещения (палатки). Поверхности изоляции и экрана должны быть зачищены, обезжирены и подготовлены с ювелирной точностью. Все полупроводящие, изолирующие и экранирующие слои должны быть точно восстановлены. Несоблюдение технологии – основная причина последующих пробоев.
Заземление экранов: Экран (оболочка) из медных проволок должен быть надежно заземлен с двух концов кабельной линии. В случае большой длины линии (более нескольких сотен метров) для снижения токов в экране может применяться поперечное или продольное разделение экранов с помощью изолирующих муфт, что требует специального расчета.
Испытания после монтажа: Перед вводом в эксплуатацию кабельная линия подвергается высоковольтным испытаниям постоянным напряжением (как правило, 192 кВ для 110 кВ кабеля и 384 кВ для 220 кВ кабеля в течение 15 минут). Обязательно проводится измерение сопротивления изоляции.

Сравнение с аналогами (АПвПу, АПвВ, АПвПг)

Маркировка кабеля может иметь дополнительные буквы, указывающие на особенности конструкции:

Марка кабеля	Отличия от АПвП	Область применения
АПвПу (у – усиленная)	Имеет усиленную защитную оболочку (чаще из полиэтилена), иногда дополнительную броню. Повышенная механическая защита.	Прокладка в грунтах с повышенной коррозионной активностью, в местах с риском механических повреждений.
АПвВ (В – оболочка из ПВХ)	Внешняя оболочка из поливинилхлорида. Обладает лучшей стойкостью к УФ-излучению и распространению горения.	Открытая прокладка на эстакадах, галереях, по стенам зданий без дополнительной защиты от солнца.
АПвПг (г – герметизация)	Имеет герметизирующий слой (чаще всего алюмополимерная лента) под оболочкой для защиты от продольного проникновения влаги.	Прокладка в условиях возможного подтопления, в грунтах с высоким уровнем грунтовых вод.
АПвП (базовая)	Стандартная конструкция с полиэтиленовой оболочкой.	Универсальная прокладка в кабельных сооружениях и траншеях при нормальных условиях.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. Чем кабель АПвП принципиально отличается от кабелей с бумажно-масляной изоляцией (например, МНС, АСБ)?

АПвП использует сухую твердую изоляцию из сшитого полиэтилена, в то время как бумажно-масляные кабели имеют изоляцию из пропитанной маслом бумаги. Это исключает необходимость в масляных системах поддержания давления и компенсации, значительно снижает пожароопасность, упрощает монтаж на сложных трассах и повышает допустимую температуру работы. Однако кабели с СПЭ более чувствительны к качеству монтажа муфт и возникновению частичных разрядов.

2. Почему для кабеля 1х120 так важно правильное взаимное расположение фаз при прокладке в земле?

Переменный ток в жиле создает переменное магнитное поле, которое наводит ЭДС в экранах (оболочках) всех трех фаз. Если экраны заземлены с двух сторон, по ним начинает протекать циркулирующий ток, величина которого зависит от взаимной индуктивности, а значит, от расстояния между фазами. При симметричном треугольном расположении суммарная взаимная индуктивность минимальна, что снижает эти токи и связанные с ними потери (до 70-80% от потерь в жиле при неправильной укладке). Несимметричная прокладка (например, в одну линию) резко увеличивает потери и может привести к перегреву экранов.

3. Как правильно выбрать сечение экрана (медных проволок) для кабеля АПвП 1х120?

Сечение экрана нормируется стандартами (обычно 25-35 мм² для кабеля на 110 кВ сечением 120 мм²) и выбирается заводом-изготовителем исходя из условий однофазного короткого замыкания. Основной критерий – термическая стойкость: экран должен выдерживать ток однофазного КЗ за время его отключения защитой без перегрева свыше допустимой температуры (обычно +250°C). Расчет производится по формуле, связывающей сечение экрана, ток КЗ и время его протекания.

4. Каковы особенности монтажа концевых муфт (оконцевателей) на кабель АПвП?

Монтаж концевых муфт (КВМ) требует строгой последовательности: снятие оболочки и экрана, ступенчатая зачистка изоляции с созданием «конуса» для управления градиентом напряжения, наложение полупроводящих и изолирующих слоев (часто в виде термоусаживаемых трубок или накладок), установка изолятора, заполнение компаундом (если муфта заливочная) и герметизация. Ключевые моменты: абсолютная чистота поверхности основной изоляции, отсутствие заусенцев и острых кромок на полупроводящих слоях, полное отсутствие воздушных включений.

5. Можно ли использовать кабель АПвП для прокладки в воде?

Базовая модификация АПвП не предназначена для длительной прокладки непосредственно в воде. Для переходов через водные преграды используются специальные кабели с усиленной свинцовой или алюминиевой герметизирующей оболочкой (например, марки АПвПу или АПвПг с дополнительной герметизацией), а также с бронепокровом из оцинкованных проволок для защиты от механических воздействий.

6. Как осуществляется мониторинг состояния кабельной линии АПвП в эксплуатации?

Для мониторинга применяются: измерение температуры жилы и оболочки с помощью распределенных систем на основе волоконно-оптических датчиков (DTS), мониторинг частичных разрядов (системы PD мониторинга), измерение тока в экране, периодические измерения тангенса угла диэлектрических потерь (tg δ) и емкости. Наиболее прогрессивным является онлайн-мониторинг температуры и частичных разрядов, позволяющий прогнозировать развитие дефектов.

7. Каковы нормы испытаний кабеля АПвП 1х120 после монтажа?

Согласно ПУЭ (Глава 1.8, п. 1.8.40), кабели на напряжение 110-220 кВ после монтажа испытываются постоянным выпрямленным напряжением. Для кабелей 110 кВ – испытательное напряжение 0.6U_ном = 192 кВ в течение 15 минут. Для кабелей 220 кВ – 0.6U_ном = 384 кВ в течение 15 минут. Также измеряется сопротивление изоляции (должно быть сотни/тысячи МОм·км) и проводится проверка целостности и правильности чередования фаз.

Заключение

Кабель АПвП 1х120 является современным, надежным и технологичным решением для строительства и модернизации сетей высокого напряжения 110-220 кВ. Его преимущества, такие как высокая пропускная способность, отсутствие масла и относительная простота прокладки, делают его предпочтительным выбором для большинства стационарных объектов. Однако успешная эксплуатация напрямую зависит от качества изготовления кабеля, строгого соблюдения технологий монтажа муфт и правильного проектирования трассы с учетом взаимного влияния фаз. Понимание конструктивных особенностей, электрических и механических параметров, а также норм монтажа и испытаний является обязательным для инженерно-технического персонала, занимающегося проектированием и эксплуатацией кабельных линий данного класса напряжения.