Кабель АПвПг 1х300: технические характеристики, конструкция и область применения

Кабель марки АПвПг 1х300 представляет собой одножильный силовой кабель с алюминиевой токопроводящей жилой сечением 300 мм², изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), в защитной оболочке из поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести. Данный кабель предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 110, 220 кВ частотой 50 Гц. Его применение характерно для магистральных линий электропередачи, ответвлений к подстанциям и крупным энергопотребителям, а также для прокладки в кабельных сооружениях и туннелях.

Расшифровка маркировки АПвПг 1х300

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• П – изоляция жилы из сшитого полиэтилена (СПЭ).
• в – защитная оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.
• Пг – индекс, указывающий на пониженную горючесть оболочки. Оболочка не распространяет горение при одиночной прокладке.
• 1х300 – одна жила с номинальным сечением 300 квадратных миллиметров.

Конструкция кабеля АПвПг 1х300

Конструкция кабеля является многослойной и сложной, каждый элемент которой выполняет критически важные функции для обеспечения долговечной и надежной работы в высоковольтных сетях.

1. Токопроводящая жила

Жила секторной или круглой формы, изготовлена из алюминия марки не ниже АЕ (алюминий электротехнический) по ГОСТ 22483. Для сечения 300 мм² жила, как правило, секторной (сегментной) формы, что позволяет оптимизировать диаметр кабеля и более эффективно использовать пространство в кабельных линиях при прокладке трех одножильных кабелей (по одному на фазу). Жила может быть как однопроволочной (монолитной), так и многопроволочной, в зависимости от требований к гибкости.

2. Экран по жиле (внутренний полупроводящий слой)

Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный полупроводящий слой из сшитого полиэтилена. Его основная функция – выравнивание электрического поля и устранение микроскопических воздушных включений между жилой и изоляцией, что предотвращает возникновение частичных разрядов – главной причины старения и пробоя изоляции.

3. Изоляция

Основной изоляционный слой выполнен из сшитого полиэтилена (XLPE). Процесс сшивания (образования поперечных молекулярных связей) придает материалу выдающиеся свойства: высокую температурную стойкость (длительно допустимая температура жилы +90°C, перегрузка до +130°C, короткое замыкание до +250°C), отличные диэлектрические и механические характеристики, стойкость к термоокислительному старению. Толщина изоляции строго нормирована стандартами в зависимости от класса напряжения.

4. Экран по изоляции (внешний полупроводящий слой)

Поверх основной изоляции накладывается второй экструдированный полупроводящий слой. Он, совместно с внутренним экраном, создает коаксиальную конструкцию, равномерно распределяющую электрическое поле вокруг изоляции и ограничивающую его только внутренним пространством кабеля.

5. Медный экран (заземляющий)

Поверх внешнего полупроводящего слоя располагается экран из медных проволок или медной ленты (фольги). Его задачи:

• Защита от внешних электромагнитных помех.
• Обеспечение симметрии электрического поля.
• Создание пути для тока короткого замыкания и токов утечки.
• Функция заземления для безопасности персонала.

Для кабеля на 110-220 кВ экран, как правило, выполнен из медных проволок достаточного сечения для отвода токов КЗ.

6. Заполнитель и поясная изоляция

Пространство под оболочкой может заполняться неметаллическими элементами (жгуты, нити) для придания кабелю круглой формы и механической стабильности. Поверх экрана и заполнителя может накладываться поясная изоляция из ПВХ или полиэтилентерефталатной ленты.

7. Защитная оболочка

Наружная оболочка изготавливается из ПВХ-пластиката пониженной горючести (Пг). Она обеспечивает защиту от механических повреждений, агрессивных сред (масла, химикаты, влага), а также выполняет функцию барьера от распространения пламени. Цвет оболочки, как правило, черный.

Основные технические характеристики

Таблица 1. Ключевые параметры кабеля АПвПг 1х300 на напряжение 110-220 кВ

Параметр	Значение / Описание
Номинальное напряжение U0/U (Um)	64/110 кВ (126 кВ) или 127/220 кВ (252 кВ)
Класс напряжения	110 кВ или 220 кВ
Сечение основной жилы	300 мм²
Материал жилы	Алюминий
Материал изоляции	Сшитый полиэтилен (XLPE)
Длительно допустимая температура жилы	+90°C
Максимальная температура при КЗ (до 5 с)	+250°C
Минимальная температура прокладки (без предварительного подогрева)	-20°C
Минимальный радиус изгиба при прокладке	Не менее 20 наружных диаметров кабеля
Сопротивление изоляции	Не менее 10000 МОм·км
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты	Для 110 кВ: 160 кВ в течение 15 мин. Для 220 кВ: 318 кВ в течение 15 мин.

Таблица 2. Электрические и нагрузочные характеристики (ориентировочные данные для 110 кВ)

Параметр	Значение
Сопротивление жилы постоянному току при +20°C, не более	0.099 Ом/км
Индуктивное сопротивление	~0.15-0.18 Ом/км
Емкостной ток	~4-6 А/км
Допустимый длительный ток нагрузки (прокладка в земле, +15°C, глубина 0.7м, тепловое сопротивление грунта 1.0 К·м/Вт)	~500-600 А
Допустимый ток короткого замыкания (1 с)	~25-30 кА

Область применения и способы прокладки

Кабель АПвПг 1х300 применяется для создания высоковольтных кабельных линий в следующих условиях:

• Прокладка в кабельных сооружениях: туннелях, коллекторах, эстакадах, галереях, по стенам зданий. Показатель «Пг» (пониженная горючесть) является обязательным требованием для групповой прокладки в таких сооружениях.
• Прокладка в земле (траншеях): при условии защиты от механических повреждений (бронеплитами, сигнальной лентой, кирпичом). Отсутствие брони требует тщательной подготовки трассы и использования защитных конструкций.
• Прокладка в сырых и помещениях с агрессивной средой: благодаря влагостойкой и химически стойкой ПВХ оболочке.
• Не рекомендуется для прокладки непосредственно в воде, в грунтах с высокой коррозионной активностью без дополнительной защиты, а также для подвижного подключения.

При прокладке трех фаз (три отдельных кабеля) обязательно соблюдение правильного взаимного расположения (в «треугольник» или «плоскость») и расстояний между кабелями, регламентированных ПУЭ, для обеспечения нормального теплоотвода.

Преимущества и недостатки кабеля АПвПг 1х300

Преимущества:

• Высокая пропускная способность: обусловлена высокой допустимой температурой (+90°C) и сечением жилы.
• Надежность и долговечность: изоляция из СПЭ обладает высокой стойкостью к термоокислительному старению и частичным разрядам.
• Относительная легкость и гибкость: по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией и свинцовой оболочкой, что упрощает транспортировку и монтаж.
• Простота монтажа и соединения: не требует сложных систем подпитки маслом, монтаж муфт и концевых заделок отработан технологически.
• Безопасность: отсутствие масла исключает риск пожаров и утечек, оболочка «Пг» не распространяет горение.
• Экологичность: отсутствие масла и свинца.

Недостатки:

• Отсутствие брони: требует осторожности при прокладке в земле и обязательной защиты от механических повреждений.
• Чувствительность к точечным механическим воздействиям: повреждение внешней оболочки может привести к проникновению влаги и, в перспективе, к развитию водных древов.
• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями на среднее напряжение, но экономически оправданная для высоковольтных линий.

Сравнение с аналогами

Основным аналогом кабеля АПвПг является кабель АПвПу (с усиленной защитной оболочкой из полиэтилена). Кабель с оболочкой из полиэтилена (Пу) обладает большей стойкостью к влаге и механическим воздействиям, но полиэтилен поддерживает горение. Поэтому выбор между «Пг» и «Пу» определяется условиями прокладки: для помещений и коллекторов – АПвПг, для прокладки в земле в агрессивных грунтах – АПвПу. Для прокладки в земле без дополнительной защиты часто применяется бронированный вариант – АПвБбШп, где под ПВХ-оболочкой присутствует броня из стальных лент.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем кабель АПвПг принципиально отличается от кабеля АПвПу?

Отличие заключается в материале внешней защитной оболочки. АПвПг имеет оболочку из ПВХ пластиката пониженной горючести, что допускает его групповую прокладку в кабельных сооружениях без распространения пламени. АПвПу имеет оболочку из полиэтилена, который горюч, но обладает лучшими механическими и барьерными свойствами против влаги. Выбор определяется требованиями ПУЭ к месту прокладки.

Почему для высокого напряжения используются одножильные кабели, а не трехжильные?

На напряжениях 110 кВ и выше толщина изоляции и размеры кабеля становятся очень большими. Изготовление трехжильного кабеля с экранами на каждую фазу в общей оболочке технологически крайне сложно, приводит к огромному весу, диаметру и проблемам с теплоотводом. Прокладка трех одножильных кабелей (по одному на фазу) более практична: проще производство, монтаж, охлаждение и ремонт.

Как правильно выбрать сечение 300 мм²? На какой ток он рассчитан?

Сечение 300 мм² выбирается на основе расчета допустимого длительного тока нагрузки с учетом способа прокладки, температуры окружающей среды, количества кабелей в траншее и их взаимного расположения. Ориентировочное значение для прокладки в земле – 500-600 А. Точный расчет должен проводиться в соответствии с методиками ПУЭ гл. 1.3, учитывая все поправочные коэффициенты. Для воздушной прокладки в лотках токовая нагрузка будет иной.

Обязательно ли использовать концевые муфты (концевая заделка) и почему?

Да, обязательно. Концевая заделка (КВК) выполняет несколько ключевых функций: обеспечивает плавный вывод электрического поля с экрана кабеля, герметизирует торец кабеля от проникновения влаги, позволяет присоединить кабель к открытой шине или силовому выводу оборудования (трансформатора, ячейки КРУЭ). Без правильно смонтированной концевой муфты работа кабеля невозможна и опасна.

Что такое «водные древы» и как с ними бороться?

Водные древы (водные деревья) – это микроскопические разветвленные каналы в изоляции из СПЭ, образующиеся под действием электрического поля в присутствии влаги. Они постепенно снижают электрическую прочность изоляции и могут привести к пробою. Борьба с ними ведется на уровне технологии производства: использование специальных водоотталкивающих добавок в материал изоляции и экранов, строгий контроль герметичности оболочки при изготовлении и монтаже муфт.

Можно ли прокладывать кабель АПвПг 1х300 в одной траншее с кабелями более низкого напряжения?

Прокладка совместно с кабелями до 10 кВ, как правило, допускается, но с соблюдением требований ПУЭ (п. 2.3.86). Необходимо обеспечить разделение групп кабелей разного напряжения слоем земли или перегородкой, а также учесть взаимный нагрев. Чаще для высоковольтных кабелей 110-220 кВ рекомендуется выделенная трасса.

Какой документ является основным для подтверждения качества кабеля АПвПг?

Основным документом является сертификат соответствия требованиям технического регламента Таможенного союза (ТР ТС 004/2011, ТР ТС 020/2011) и протоколы приемо-сдаточных испытаний, выданные заводом-изготовителем. В протоколах должны быть отражены результаты испытаний высоким напряжением, измерение сопротивления изоляции и жилы, тесты на целостность экрана и другие параметры, предусмотренные стандартами (например, ГОСТ 31996-2012 или ТУ конкретного завода).