Кабель АПвП 1х630: полное техническое описание и сфера применения

Кабель АПвП 1х630 представляет собой одножильный силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), алюминиевой токопроводящей жилой сечением 630 мм², с внешней защитной оболочкой из полиэтилена. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 110, 220 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность в электрических сетях высокого и сверхвысокого напряжения.

Расшифровка маркировки АПвП 1х630

• А – материал токопроводящей жилы: алюминий.
• П – материал изоляции: полиэтилен. В контексте кабелей высокого напряжения подразумевается сшитый полиэтилен (СПЭ).
• в – тип защитной оболочки: выполненная из материала, не распространяющего горение (влагозащитный полиэтилен).
• П – материал внешней оболочки: полиэтилен.
• 1х630 – количество и сечение основных жил: одна жила номинальным сечением 630 квадратных миллиметров.

Конструкция кабеля АПвП 1х630

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая механическую прочность, электрическую изоляцию и защиту от внешних воздействий.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий высокой электропроводности) по ГОСТ 22483. Для сечения 630 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы, что позволяет оптимизировать диаметр кабеля. Жила может быть как однопроволочной (монолитной) для жестких условий монтажа, так и многопроволочной, состоящей из множества проволок, скрученных в несколько слоев, что обеспечивает гибкость.

2. Экран по жиле (внутренний полупроводящий слой)

Наносится поверх токопроводящей жилы методом экструзии. Изготавливается из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его основная функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и основной изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – основной причины старения и пробоя изоляции.

3. Основная изоляция

Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Толщина изоляции нормируется в зависимости от класса напряжения (например, для 110 кВ – не менее 16-19 мм). Процесс сшивки (образования поперечных молекулярных связей) придает материалу выдающиеся свойства: высокую термостойкость (длительно допустимая температура жилы +90°C), стойкость к тепловым ударам, механическую прочность и низкие диэлектрические потери.

4. Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой)

Аналогичен внутреннему экрану. Наносится поверх основной изоляции. Вместе с внутренним экраном формирует цилиндрический конденсатор, внутри которого заключено электрическое поле, защищая окружающие предметы от его воздействия.

5. Медная экранирующая оплетка (экран)

Представляет собой повив медных проволок или медную ленту, наложенную поверх внешнего полупроводящего слоя. Функции:

• Защита от электромагнитных помех.
• Обеспечение симметрии электрического поля вокруг жилы.
• Создание пути для тока короткого замыкания и токов утечки.
• Защита от внешних электромагнитных наводок.

Для кабелей на 110 кВ и выше сечение экрана нормируется (обычно не менее 50-95 мм²).

6. Защитная оболочка

Внешняя оболочка из полиэтилена (обозначение «П» в маркировке) выполняет функции защиты от механических повреждений, влаги (имеет высокие влагозащитные свойства – индекс «в»), агрессивных сред (солей, щелочей, кислот). Полиэтиленовая оболочка устойчива к ультрафиолетовому излучению и перепадам температур.

Основные технические характеристики

Электрические параметры

Параметр	Значение для АПвП 1х630	Примечание / Стандарт
Номинальное напряжение U0/U, кВ	64/110; 127/220	U0 – напряжение между жилой и землей, U – между жилами
Максимальное рабочее напряжение Um, кВ	126; 252	Соответственно для 110 и 220 кВ
Частота, Гц	50
Допустимая длительная температура жилы, °C	+90	В нормальном режиме
Максимальная температура при КЗ (до 4 сек), °C	+250
Максимальная температура при перегрузке, °C	+130
Минимальная температура монтажа, °C	-20	Без предварительного прогрева
Минимальный радиус изгиба	20 x D (наружного диаметра)	Для одножильных кабелей с СПЭ-изоляцией
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, Ом/км, не более	0.0451	По ГОСТ 22483
Индуктивное сопротивление, Ом/км	~0.15 — 0.18	Зависит от способа укладки
Емкостное сопротивление, мкФ/км	~0.2 — 0.25	Зависит от толщины изоляции

Механические и климатические параметры

• Стойкость к растяжению: Допустимое тяговое усилие при прокладке рассчитывается исходя из сечения жилы и материала, обычно не превышает 50-70 Н/мм² для алюминия.
• Влагостойкость: Оболочка обеспечивает защиту при прокладке в земле (в траншеях) и воде.
• Огнестойкость: Кабель не распространяет горение при одиночной прокладке (исполнение «-нг» требует отдельного указания).
• Срок службы: Не менее 30 лет при соблюдении условий эксплуатации и монтажа.

Области применения кабеля АПвП 1х630

Кабель предназначен для стационарной прокладки в электрических сетях высокого и сверхвысокого напряжения. Основные сферы применения:

• Магистральные линии электропередачи 110-220 кВ: Для подземных вводов на территории городов, промышленных предприятий, в природоохранных зонах, где сооружение воздушных линий (ВЛ) невозможно или нецелесообразно.
• Выводы мощности с генераторов на повышающие трансформаторы на электростанциях.
• Соединения между открытыми распределительными устройствами (ОРУ) и силовыми трансформаторами.
• Прокладка по дну водоемов, в условиях высокой коррозионной активности.
• Создание петель резервирования и межсистемных связей в энергосистемах.

Важное замечание: Для трехфазных сетей требуется укладка трех одножильных кабелей (АПвП 1х630 х 3). Одножильная конструкция на высокое напряжение предпочтительнее многожильной из-за технологической сложности изготовления последней и удобства монтажа.

Особенности монтажа и эксплуатации

Прокладка

Прокладка кабеля АПвП 1х630 требует строгого соблюдения правил ПУЭ, СНиП и инструкций завода-изготовителя.

• Способы прокладки: В земле (траншеи), кабельных каналах, туннелях, коллекторах, по эстакадам, по дну водоемов.
• Подготовка трассы: Дно траншеи должно быть очищено от камней, насыпана песчаная подушка толщиной не менее 10 см.
• Радиус изгиба: Не должен превышать 20 наружных диаметров кабеля во избежание повреждения изоляции и экранов.
• Тяговое усилие: При механизированной прокладке необходимо использовать специальые кабельные чулки, распределенные по длине кабеля. Усилие не должно превышать расчетного значения.
• Соединение и оконцевание: Требуют высокой квалификации персонала. Используются специальные кабельные муфты (соединительные, стопорные, переходные) и концевые заделки (наружные или внутренние), рассчитанные на соответствующий класс напряжения. Все работы ведутся в условиях чистоты для исключения загрязнения изоляции.

Особенности для одножильных кабелей

При протекании переменного тока вокруг кабеля возникает переменное магнитное поле, которое наводит ЭДС в металлических элементах (оболочках, броне, арматуре). Это приводит к:

• Потерям в оболочках (вихревым токам): Для их снижения применяют специальные схемы перекрестного соединения оболочек и их заземления через устройства защиты от перенапряжений (ОПН) или прямое заземление в одной точке.
• Нагреву: Потери в оболочках увеличивают нагрев кабеля, что учитывается при расчете допустимой токовой нагрузки.
• Расположение фаз: Три одножильных кабеля одной линии рекомендуется укладывать в треугольник (треугольная или плоская formation с перевязкой) для обеспечения симметрии индуктивных сопротивлений.

Сравнение с аналогами (АПвПу, АСБл, ВВГ)

Марка кабеля	Материал жилы/изоляции	Особенности конструкции	Основное применение / Отличие от АПвП
АПвП 1х630	Алюминий / СПЭ	Полиэтиленовая оболочка, без брони.	Основной сравниваемый объект. Для прокладки в условиях отсутствия механических повреждений.
АПвПу 1х630	Алюминий / СПЭ	Защитная оболочка из усиленного (штангованного) полиэтилена. Более стойкая к механическим воздействиям.	Для прокладки в кабельных сооружениях, где возможны умеренные механические нагрузки.
АПвПг 1х630	Алюминий / СПЭ	Герметизированный, с водоблокирующими лентами или гидрофобным заполнителем.	Для трасс с возможным подтоплением или высокой влажностью грунта.
АСБл 1х630	Алюминий / Бумажная, пропитанная	Свинцовая оболочка, броня из стальных лент, защитный покров. Маслонаполненная или газонаполненная изоляция.	Устаревшая, но еще эксплуатируемая технология. Тяжелее, требует сложной системы подпитки маслом, ограничения по перепаду высот. АПвП лишена этих недостатков.
Кабель с медной жилой (например, ПвП 1х630)	Медь / СПЭ	Аналогичная конструкция, но с медной жилой.	Имеет меньшее электрическое сопротивление, большую допустимую токовую нагрузку (на 20-30%), но значительно дороже. АПвП – более экономичное решение при достаточном сечении.

Расчет допустимого длительного тока

Допустимый длительный ток нагрузки для кабеля АПвП 1х630 зависит от множества факторов:

• Способа прокладки (в земле, в воздухе).
• Температуры земли или воздуха.
• Удельного теплового сопротивления грунта.
• Количества рабочих кабелей в траншее и расстояния между ними.

Примерные справочные значения (ориентировочно):

Условия прокладки	Температура окружающей среды, °C	Допустимый ток, А (приблизительно)
В земле (траншее), глубина 0.7-1.0 м, удельное тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт, расстояние между кабелями в пучке 250 мм.	+15 (грунта)	700 — 800
В воздухе (на эстакаде), расстояние в свету 250 мм.	+25 (воздуха)	750 — 850

Важно: Точный расчет должен выполняться по методикам, изложенным в ПУЭ гл. 1.3, ГОСТ Р 52735 или с использованием специализированного программного обеспечения, учитывающего все реальные условия.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем кабель АПвП принципиально отличается от кабеля с бумажной изоляцией (типа АСБл)?

АПвП использует изоляцию из сшитого полиэтилена (СПЭ), которая является сухой и не требует системы поддержания давления масла или газа. Это исключает риск утечек, упрощает монтаж (нет ограничений по перепаду высот), снижает вес и стоимость обслуживания. СПЭ имеет лучшие диэлектрические и механические характеристики при высоких температурах.

Почему для сетей 110 кВ часто используют три одножильных кабеля (АПвП 1х630 х3), а не один трехжильный?

Изготовление трехжильного кабеля на напряжение 110 кВ и сечением 630 мм² технологически крайне сложно: большие габариты и вес, сложность обеспечения равномерности изоляции и экранирования каждой жилы. Одножильные кабели проще в производстве, транспортировке и монтаже. Кроме того, при повреждении одной фазы проще и дешевле заменить один кабель, чем трехжильный.

Как правильно заземлять экраны (оболочки) одножильных кабелей АПвП?

Существует три основные схемы:

1. Заземление с одного конца: Токи в оболочке отсутствуют, но на незаземленном конце может наводиться опасная ЭДС. Требуется установка устройств защиты от перенапряжений (ОПН).
2. Заземление с обоих концов: Простая схема, но приводит к циркулирующим токам в оболочке, вызывающим значительные потери (до 80% от потерь в жиле). Применяется на коротких отрезках.
3. Перекрестное соединение оболочек с заземлением: Оптимальная схема для длинных линий. Трасса разбивается на три примерно равных участка, оболочки кабелей в начале и конце каждого участка перекрещиваются и заземляются. Это резко снижает потери, уравнивает индуктивности фаз.

Выбор схемы регламентируется ПУЭ и зависит от длины линии, величины токов нагрузки и экономических соображений.

Каковы главные риски при монтаже кабеля АПвП 1х630?

• Превышение радиуса изгиба: Приводит к необратимой деформации изоляции и экранов, возникновению местных концентраций электрического поля и последующему пробою.
• Механическое повреждение оболочки и изоляции: Удары, порезы, защемления при разгрузке или протяжке.
• Загрязнение торцов изоляции: При разделке кабеля перед установкой муфт необходимо обеспечить чистоту, так как частицы пыли и влага становятся очагами частичных разрядов.
• Неправильное натяжение: Превышение допустимого тягового усилия может вызвать растяжение и смещение экранов относительно изоляции.

Как определяется необходимое сечение (630 мм²) для конкретного объекта?

Сечение выбирается на стадии проектирования по следующим критериям:

1. По допустимому длительному току нагрузки (нагреву): Расчетный максимальный ток линии должен быть меньше допустимого тока для кабеля в конкретных условиях прокладки.
2. По потере напряжения: Падение напряжения в конце линии не должно превышать нормированных значений (обычно ±5-10% от номинального).
3. По термической стойкости к токам короткого замыкания (ТКЗ): Кабель должен выдерживать тепловое воздействие ТКЗ за время срабатывания защиты. Сечение проверяется по формуле: S_min = (I_кз
4. √t) / C, где C – коэффициент для алюминия (≈90).
5. По экономической плотности тока: Для линий с большим числом часов использования максимума нагрузки выбирается сечение, обеспечивающее минимальные приведенные затраты на потери электроэнергии за срок службы.

Сечение 630 мм² является стандартным для магистральных линий 110-220 кВ со значительными передаваемыми мощностями (порядка 100-200 МВА).

Требуется ли дополнительная защита при прокладке АПвП в земле?

Да. Несмотря на прочную оболочку, рекомендуется:

• Укладка в траншею на песчаную подушку с последующей засыпкой мягким грунтом или песком без камней.
• Укладка сигнальной ленты из пластика на глубине 0.25 м от поверхности земли.
• В местах с повышенной активностью грызунов или риском механических повреждений – укладка в асбоцементных, пластиковых или керамических трубах, либо применение бронированных модификаций кабеля (например, АПвБбШв, но это другая конструкция).
• Защита при пересечении с дорогами, коммуникациями – в футлярах (трубах) из прочных материалов.