Кабель АПвПг 1х500: полное техническое описание и область применения

Кабель марки АПвПг 1х500 представляет собой одножильное силовое кабельное изделие с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенное для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 110-220 кВ частотой 50 Гц. Данный кабель является ключевым элементом высоковольтных сетей и характеризуется высокой надежностью, долговечностью и устойчивостью к эксплуатационным нагрузкам.

Расшифровка маркировки АПвПг 1х500

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• П – изоляция из сшитого полиэтилена (СПЭ).
• в – внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката.
• Пг – наружная защитная оболочка из полиэтилена повышенной горючести (защитный шланг).
• 1х500 – одна токопроводящая жила с номинальным сечением 500 мм².

Конструкция кабеля АПвПг 1х500

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, обеспечивая механическую прочность, электрическую надежность и долговечность.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки АЕ (алюминий электротехнический) по ГОСТ 22483. Для сечения 500 мм² жила, как правило, секторной или сегментной формы (для уменьшения общего диаметра кабеля), состоит из множества проволок, скрученных по концентрическим слоям. Может быть как уплотненной (ж), так и неуплотненной, что указывается в дополнительной маркировке.

2. Экран на жиле (полупроводящий экран)

Наносится поверх жилы экструзионным способом. Представляет собой слой из сшитого полиэтилена с добавлением сажи (технического углерода). Выравнивает электрическое поле у поверхности жилы, предотвращая возникновение локальных перенапряжений и ионизационных процессов, которые разрушают основную изоляцию.

3. Основная изоляция

Выполнена из сшитого полиэтилена (XLPE). Толщина изоляции нормируется в зависимости от класса напряжения (например, для 110 кВ – не менее 16-18 мм, для 220 кВ – свыше 25 мм). Процесс сшивки (вулканизации) молекул полиэтилена придает материалу повышенные термомеханические свойства: стойкость к деформациям при температурах до 250-350°C (кратковременно), высокое электрическое сопротивление и низкую диэлектрическую проницаемость.

4. Экран на изоляции (полупроводящий экран)

Аналогичен экрану на жиле. Наносится поверх основной изоляции, завершая формирование коаксиальной конструкции. Вместе с экраном на жиле создает равномерное радиальное электрическое поле в изоляции.

5. Металлический экран (заземляющий экран)

Выполняется в виде медной гофрированной ленты или продольно наложенных медных проволок. Основные функции:

• Защита от электромагнитных помех.
• Обеспечение симметрии электрического поля.
• Создание пути для тока короткого замыкания.
• Защита от внешних электрических влияний.

Для кабеля 1х500 сечение медного экрана (эквивалентное) нормируется и обычно составляет 95-120 мм² для обеспечения требуемой стойкости к токам КЗ.

6. Внутренняя оболочка (В)

Изготавливается из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Предназначена для защиты металлического экрана от коррозии, обеспечения герметичности и придания кабелю круглой формы перед наложением брони.

7. Броня

Выполняется из двух стальных оцинкованных лент, наложенных с зазором. Обеспечивает механическую защиту от растягивающих усилий, ударов, повреждений грызунами. Ленты гофрируются для сохранения гибкости кабеля.

8. Наружная оболочка (Пг)

Защитный шланг из полиэтилена повышенной горючести черного цвета. Обладает высокой стойкостью к влаге, агрессивным химическим средам, ультрафиолетовому излучению и механическим истираниям. Цвет – черный.

Основные технические характеристики

Таблица 1. Ключевые параметры кабеля АПвПг 1х500

Параметр	Значение / Описание	Нормативный документ
Номинальное напряжение U0/U, кВ	64/110; 127/220	ГОСТ 18410-93, ТУ 16.К71-335-2004
Класс напряжения	110 кВ, 220 кВ	—
Сечение жилы, мм²	500	ГОСТ 22483
Максимально допустимая температура жилы при длительной эксплуатации, °C	90	ГОСТ 18410
Максимальная температура жилы при коротком замыкании (до 5 сек), °C	250	ГОСТ 18410
Минимальная температура прокладки, °C	0 (без предварительного подогрева)	—
Минимальный радиус изгиба при прокладке	Не менее 20 наружных диаметров кабеля	—
Сопротивление жилы постоянному току при 20°C, Ом/км, не более	0.0601	ГОСТ 22483
Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц после прокладки, кВ/время	Для 110 кВ: 160 кВ / 15 мин. Для 220 кВ: 318 кВ / 15 мин.	ПУЭ 7-е изд.
Допустимый длительный ток нагрузки (при прокладке в земле, +25°C грунта, термич. сопр. 1.0 К·м/Вт)	~ 710-750 А (зависит от условий прокладки)	Расчет по ПУЭ, IEC 60287

Область применения и способы прокладки

Кабель АПвПг 1х500 применяется для создания магистральных линий электропередачи, вводов на подстанции, питания крупных промышленных объектов (металлургические комбинаты, нефтехимические заводы), а также в городских кабельных сетях высокого напряжения.

• Прокладка в земле (траншеях): Наиболее распространенный способ. Требует подготовки песчаной подушки, защиты кирпичом или сигнальными лентами. Глубина прокладки – не менее 0.7-1.0 м от планировочной отметки.
• Прокладка в кабельных сооружениях: В туннелях, коллекторах, каналах, по эстакадам и галереям. Обязательно учитывается необходимость пожарной безопасности и вентиляции.
• Прокладка в воде: Допускается при условии стойкости наружной полиэтиленовой оболочки к длительному воздействию влаги и наличии дополнительных защитных покровов (брони из круглых оцинкованных проволок).

Важное замечание: Для трехфазных сетей применяются три одножильных кабеля АПвПг 1х500, которые укладываются треугольником или вплотную, с учетом взаимного нагрева и индуктивного сопротивления. Для компенсации индуктивности и потерь на вихревые токи в металлических экранах применяется специальная схема перекрестного соединения экранов (cross-bonding).

Преимущества и недостатки кабеля АПвПг 1х500

Преимущества по сравнению с кабелями с бумажно-масляной изоляцией (МНС):

• Отсутствие масла, что исключает риск утечек и упрощает монтаж на вертикальных участках.
• Более высокая допустимая температура жилы (90°C против 70-75°C у МНС), что увеличивает пропускную способность.
• Меньший вес и внешний диаметр при аналогичных параметрах напряжения.
• Простота монтажа муфт и концевых заделок (отсутствие необходимости в системах подпитки маслом).
• Меньшие диэлектрические потери (меньший tg δ).

Недостатки и ограничения:

• Чувствительность к точечным механическим повреждениям изоляции (требуется аккуратная транспортировка и прокладка).
• Явление водных триингов (водных древовидных образований) при наличии влаги в дефектах изоляции, что требует абсолютной герметичности оболочек.
• Более высокая стоимость по сравнению с кабелями на класс напряжения 35 кВ и ниже.
• Необходимость применения специального инструмента и технологий для монтажа соединительных и концевых муфт.

Требования к монтажу и эксплуатации

Монтаж должен производиться квалифицированным персоналом с соблюдением ПУЭ, ПТЭЭП и инструкций заводов-изготовителей. Ключевые этапы:

1. Раскатка: С барабана с использованием роликов или лебедок, не допуская перекручивания и превышения минимального радиуса изгиба.
2. Подготовка концов: Послойная разделка конца кабеля с использованием специальных шаблонов.
3. Монтаж муфт: Установка соединительных, стопорных и концевых муфт в условиях чистоты, с применением термоусаживаемых или холодноусаживаемых компонентов, прессуемых наконечников.
4. Укладка и засыпка: При прокладке в земле – укладка на песчаную подушку, засыпка песком, укладка сигнальной ленты и грунта.
5. Испытания: Обязательные высоковольтные испытания повышенным выпрямленным напряжением после монтажа (в соответствии с ПУЭ).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. В чем принципиальная разница между АПвПг и АПвПу?

Разница в материале наружной оболочки. У АПвПг – оболочка из полиэтилена повышенной горючести (Пг), у АПвПу – из полиэтилена усиленного (стабилизированного, У). Оболочка «У», как правило, обладает повышенной стойкостью к растрескиванию под напряжением и может иметь улучшенные механические характеристики. Выбор зависит от условий прокладки и требований технического задания.

2. Какой допустимый ток нагрузки для этого кабеля при прокладке в воздухе?

Допустимый длительный ток нагрузки зависит от множества факторов: температуры окружающего воздуха, количества кабелей в пучке, расстояния между ними, наличию солнцезащитных экранов. Приблизительно, для одиночного кабеля АПвПг 1х500, проложенного на воздухе при температуре +25°C, допустимый ток составляет около 800-850 А. Для точного расчета необходимо использовать методики ГОСТ Р МЭК 60287 или специализированное ПО.

3. Почему для сетей 110 кВ часто используют три одножильных кабеля, а не один трехжильный?

Использование трех одножильных кабелей (1х500) вместо одного трехжильного (3х500) на высокие напряжения (110 кВ и выше) обусловлено технологическими и эксплуатационными причинами: меньший вес и диаметр каждого барабана, что упрощает транспортировку и монтаж; возможность гибкой схемы перекрестного соединения экранов для снижения потерь; меньшая сложность изготовления и, как следствие, более высокая надежность изоляции каждой фазы.

4. Как осуществляется заземление металлических экранов?

Существует три основные схемы:

• Одностороннее заземление: Экран заземляется только с одной стороны. Простая схема, но наводит в экране значительные напряжения индукции при КЗ, что опасно для персонала.
• Двустороннее заземление: Экран заземляется с обоих концов. Приводит к циркулирующим токам в экране под нагрузкой, вызывающим дополнительные потери и нагрев.
• Перекрестное соединение (cross-bonding): Наиболее эффективная схема для длинных линий. Металлические экраны секционируются на три примерно равные секции и перекрестно соединяются между фазами, что взаимно компенсирует наведенные напряжения. Каждая точка соединения заземляется через ограничитель перенапряжений (ОПН).

5. Каков гарантийный срок и срок службы кабеля АПвПг?

Гарантийный срок, устанавливаемый изготовителем, обычно составляет 5 лет с момента ввода кабеля в эксплуатацию, но не более 4.5 лет с момента отгрузки. Расчетный (нормативный) срок службы при соблюдении условий транспортировки, хранения, монтажа и эксплуатации составляет не менее 30-40 лет.

6. Какие альтернативные кабели существуют для данного напряжения и сечения?

Основными альтернативами являются:

• АПвПу 1х500 – с усиленной полиэтиленовой оболочкой.
• АПвВ 1х500 – с броней из оцинкованных стальных проволок (для прокладки в воде, в зонах с повышенными механическими рисками).
• МНС (маслонаполненный кабель) – устаревшая технология, но еще применяемая в некоторых проектах.
• Кабели с изоляцией из этиленпропиленовой резины (EPR) – обладают повышенной гибкостью и стойкостью к локальным дефектам, но имеют более высокие диэлектрические потери.

Заключение

Кабель АПвПг 1х500 является современным, надежным и технологичным решением для строительства и модернизации высоковольтных сетей класса напряжения 110-220 кВ. Его конструкция, основанная на изоляции из сшитого полиэтилена, обеспечивает высокую пропускную способность, долгий срок службы и относительную простоту монтажа. Успешная эксплуатация напрямую зависит от корректного выбора кабеля по условиям окружающей среды, профессионального выполнения монтажных работ, включая установку муфт и заземление экранов, а также от соблюдения регламентов испытаний и технического обслуживания. Понимание детальной конструкции и характеристик данного кабеля является обязательным для инженерно-технического персонала, занимающегося проектированием и эксплуатацией кабельных линий электропередачи.