Кабель АПвПг 1х120: полное техническое описание и область применения

Кабель АПвПг 1х120 представляет собой одножильный силовой кабель с алюминиевой токопроводящей жилой, изоляцией и оболочкой из сшитого полиэтилена, с продольной герметизацией. Данный тип кабеля является ключевым элементом в современных высоковольтных распределительных сетях и предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 110, 220 кВ и выше частотой 50 Гц. Его конструкция и материалы обеспечивают высокую надежность, длительный срок службы и возможность прокладки в сложных условиях.

Расшифровка маркировки АПвПг 1х120

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• П – изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE).
• в – оболочка из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ).
• Пг – модификация, указывающая на продольную герметизацию. В конструкции кабеля применяются водоблокирующие ленты или другие элементы, предотвращающие продольное распространение влаги вдоль кабеля.
• 1х120 – одна токопроводящая жила сечением 120 мм².

Конструкция кабеля АПвПг 1х120

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее подробно, начиная от центра.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий высокой электропроводности) по ГОСТ 22483. Для сечения 120 мм² жила, как правило, является многопроволочной (класс 2 по ГОСТ 22483), что обеспечивает необходимую гибкость для транспортировки и укладки. Проволоки скручиваются в несколько концентрических слоев.

2. Экран на жиле (полупроводящий экран)

Поверх жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его основная функция – выравнивание электрического поля вокруг жилы, устранение микроскопических воздушных включений и предотвращение возникновения частичных разрядов, которые разрушают изоляцию.

3. Основная изоляция

Выполняется из сшитого полиэтилена (XLPE) методом экструзии. Сшивка молекул полиэтилена (химическая или радиационная) придает материалу исключительные свойства: высокую термостойкость (допустимая температура длительной работы +90°C), стойкость к тепловым ударам, высокую механическую прочность и отличные диэлектрические характеристики. Толщина изоляции нормируется стандартами в зависимости от класса напряжения.

4. Экран на изоляции (полупроводящий экран)

Второй экструдированный полупроводящий слой, накладываемый поверх изоляции. Замыкает концентрическую систему экранов, обеспечивая равномерность электрического поля.

5. Металлический экран

Выполняется в виде медной ленты или проволочных спиралей (броневой экран). В кабелях на 110 кВ и выше чаще применяется экран из медных проволок. Его функции:

• Защита от электромагнитных помех.
• Создание пути для тока короткого замыкания.
• Выполнение роли заземляющего проводника.
• Обеспечение симметрии электрического поля вокруг жилы.

6. Продольная герметизация

Ключевая особенность маркировки «Пг». Осуществляется путем наложения под оболочку гидрофобных (водоблокирующих) лент или заполнения межпроволочного пространства металлического экрана герметизирующим составом. Данный слой предотвращает продольную миграцию влаги внутри кабеля в случае локального повреждения наружной оболочки.

7. Защитная оболочка

Наружный слой из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Защищает внутренние элементы кабеля от механических повреждений, агрессивных сред (химических, биологических) и влаги. Оболочка имеет характерный цвет (чаще оранжевый для высокого напряжения) и наносится с маркировкой, содержащей данные о производителе, марке кабеля, сечении, напряжении и дате изготовления.

Основные технические характеристики

Электрические параметры (типовые значения для 110 кВ)

• Номинальное напряжение, U₀/U (U_m): 64/110 (126) кВ. Где U₀ – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное напряжение, U_m – максимальное рабочее напряжение.
• Максимальная рабочая температура жилы: +90°C.
• Температура при коротком замыкании (длительность до 4 с): +250°C.
• Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -20°C.
• Допустимый радиус изгиба при прокладке: Не менее 20 наружных диаметров кабеля.
• Сопротивление жилы постоянному току при +20°C: не более 0.253 Ом/км (по ГОСТ 22483).
• Испытательное переменное напряжение промышленной частоты после прокладки: 160 кВ в течение 15 минут.

Таблица 1. Допустимые длительные токовые нагрузки для кабеля АПвПг 1х120 (ориентировочные данные)

Примечание: Фактические значения зависят от условий прокладки и должны быть рассчитаны по методике ГОСТ Р МЭК 60287.

Способ прокладки	Токовая нагрузка, А (при температуре земли +25°C и жилы +90°C)
В воздухе (на открытом воздухе, в туннеле)	320 — 350
В земле (в трубе, при удельном тепловом сопротивлении грунта 1.0 К·м/Вт)	310 — 330
В земле (при удельном тепловом сопротивлении грунта 2.5 К·м/Вт)	250 — 270

Таблица 2. Габаритные, весовые и конструктивные параметры (пример для 110 кВ)

Параметр	Значение	Примечание
Сечение жилы, мм²	120	Номинальное
Диаметр кабеля, мм	65 — 75	Зависит от толщины изоляции и оболочки
Масса 1 км кабеля, кг	3500 — 4500	Приблизительное значение
Минимальный радиус изгиба, мм	1300 — 1500	20xD (наружного диаметра)
Строительная длина, м	Не менее 250	По согласованию может быть меньше

Область применения и способы прокладки

Кабель АПвПг 1х120 применяется для создания высоковольтных линий электропередачи и распределения энергии. Основные сферы использования:

• Подстанции 110-220 кВ: Соединение открытых распределительных устройств (ОРУ) с силовыми трансформаторами, вывод мощности от генераторов.
• Вводы в города и крупные промышленные предприятия: Участки перехода с воздушных линий (ВЛ) на кабельные.
• Кабельные линии в крупных городах: Прокладка в коллекторах, туннелях, по эстакадам в условиях дефицита свободного пространства.
• Переходы через водные преграды и особо ответственные участки трасс.
• Питание энергоемких установок.

Способы прокладки:

• В кабельных сооружениях: Туннели, коллекторы, эстакады, галереи.
• В земле (траншее): С обязательной песчаной подсыпкой, защитой плитами или сигнальной лентой. Прокладка в асбестоцементных, полиэтиленовых или ПВХ трубах для дополнительной защиты.
• На открытом воздухе: По конструкциям зданий и опорам с защитой от прямых солнечных лучей.

Важно: При прокладке в земле необходимо учитывать коррозионную активность грунта и наличие блуждающих токов. Для кабелей на 110 кВ и выше обязательным является расчет допустимых токовых нагрузок с учетом реальных условий (температура грунта, его тепловое сопротивление, взаимное влияние кабелей в траншее).

Преимущества и недостатки кабеля АПвПг 1х120

Преимущества по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией (МНК, МВД):

• Высокая надежность и долговечность: Срок службы достигает 40-50 лет.
• Отсутствие масла: Исключается риск утечки масла, что повышает экологическую безопасность и упрощает монтаж (нет необходимости в масляных подпитках и системах давления).
• Большая допустимая температура и перегрузочная способность.
• Меньший вес и радиус изгиба, что облегчает транспортировку и укладку.
• Простота монтажа муфт и концевых заделок (хотя технология остается высокоответственной).
• Продольная герметизация (Пг) повышает стойкость к влаге.

Недостатки и ограничения:

• Высокая стоимость по сравнению с кабелями на низкое и среднее напряжение.
• Чувствительность к качеству монтажа: Требуется абсолютная чистота при разделке и установке соединительных и концевых муфт. Попадание влаги или загрязнений под изоляцию недопустимо.
• Необходимость применения специального инструмента и обученного персонала для монтажа.
• Ограниченная стойкость к прямому механическому воздействию (требует защиты при прокладке в земле).

Особенности монтажа и эксплуатации

Монтаж кабеля АПвПг 1х120 должен выполняться в строгом соответствии с проектом производства работ (ППР) и инструкциями заводов-изготовителей муфт. Ключевые этапы:

1. Раскатка: Производится с помощью лебедок или роликов, не допуская механических повреждений, перекручивания и превышения минимального радиуса изгиба.
2. Подготовка к монтажу муфт: Торцы кабеля герметизируются. Разделка производится с помощью специальных шаблонов. Все операции проводятся в условиях чистоты, часто в палатках или временных укрытиях.
3. Установка соединительной муфты: Восстанавливается электрическая цепь, изоляция и система экранов. Для кабелей с изоляцией XLPE применяются термоусаживаемые или холодноусаживаемые муфты, а также прессованные эпоксидные.
4. Установка концевых муфт (заделок): Обеспечивают переход с кабеля на воздушную линию или оборудование открытого распределительного устройства (ОРУ). Конструкция включает изолятор, рассчитанный на соответствующее напряжение и атмосферные воздействия.
5. Заземление: Металлические экраны кабеля с обоих концов надежно заземляются для безопасности и нормальной работы защит.
6. Испытания после монтажа: Обязательным является проведение высоковольтных испытаний повышенным напряжением постоянного или выпрямленного тока (по нормам ПУЭ, ПТЭЭП).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается АПвПг от АПвПу?

Основное отличие в материале наружной оболочки. У кабеля АПвПу оболочка выполнена из полиэтилена, который обладает более высокой стойкостью к влаге и агрессивным средам, но менее устойчив к механическим воздействиям и имеет ограниченную стойкость к горению. Кабель АПвПг имеет оболочку из ПВХ пластиката, который, как правило, является нераспространяющим горение, более гибким и устойчивым к деформациям, но может быть менее стойким к некоторым химикатам. Буква «г» указывает на продольную герметизацию, которая может присутствовать и в марке АПвПу.

Почему для высокого напряжения используется именно одножильный кабель, а не трехжильный?

На напряжения 110 кВ и выше трехжильные кабели в общей оболочке имеют очень большую массу и диаметр, что делает их транспортировку и монтаж крайне сложными. Прокладка трех одножильных кабелей (по одному на фазу) обеспечивает большую гибкость при проектировании трассы, лучший теплоотвод и упрощает монтаж муфт. Кроме того, при повреждении одной фазы замене подлежит только один кабель, а не весь трехжильный.

Как правильно выбрать сечение кабеля 120 мм²?

Сечение 120 мм² выбирается не произвольно, а на основе электрического расчета, который включает:

• Определение длительного рабочего тока линии.
• Проверку по допустимой токовой нагрузке с учетом всех условий прокладки (метод, температура грунта/воздуха, количество кабелей в траншее, близость других источников тепла).
• Проверку на потерю напряжения.
• Проверку на термическую стойкость при токах короткого замыкания.
• Экономическую плотность тока (для оптимизации капитальных затрат).

Сечение 120 мм² часто является минимально применяемым для уровня 110 кВ из условий механической прочности жилы и допустимых токов нагрузки.

Что означает продольная герметизация и насколько она важна?

Продольная герметизация – это конструктивная мера, предотвращающая перемещение влаги вдоль оси кабеля под оболочкой в случае ее локального прокола или разреза. Влага, попавшая под оболочку, может мигрировать на значительное расстояние (десятки метров) и достигнуть места соединения (муфты), где вызовет пробой изоляции. Система «Пг» блокирует эту миграцию, локализуя повреждение и повышая общую надежность кабельной линии. Для прокладки в грунтах с высоким уровнем грунтовых вод или в условиях возможных механических повреждений это критически важная функция.

Каков реальный срок службы кабеля АПвПг 1х120?

Номинальный срок службы, заявляемый производителями и нормируемый стандартами, составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации при соблюдении условий прокладки, монтажа и эксплуатационных токовых нагрузок может превышать 40-50 лет. Ключевыми факторами, сокращающими срок службы, являются: постоянная работа при температурах, близких к предельным (+90°C), частые перегрузки, термические воздействия от внешних источников, повреждения оболочки с последующим проникновением влаги, ошибки при монтаже муфт.

Как производится соединение и ответвление от такого кабеля?

Соединение двух отрезков кабеля производится только с помощью специальной соединительной муфты, рассчитанной на соответствующее напряжение и тип изоляции. Ответвление от магистральной линии высокого напряжения в классическом понимании (как на ВЛ 0.4 кВ) не выполняется. Для создания точки подключения (например, к новой подстанции) кабель разрезается, и в разрыв устанавливается проходная ответвительная муфта (тройник), от которой отходит кабель-отпайка. Все работы требуют высокой квалификации и должны выполняться по типовым технологическим картам.