Кабель АПвПу 1х120

Кабель АПвПу 1х120: полное техническое описание, конструкция и область применения

Кабель марки АПвПу 1х120 представляет собой одножильный силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенный для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 110 кВ частотой 50 Гц. Данный кабель является ключевым элементом в высоковольтных сетях и характеризуется высокой надежностью, долговечностью и устойчивостью к внешним воздействиям.

Расшифровка маркировки АПвПу 1х120

Маркировка кабеля построена по буквенно-цифровой системе, регламентированной ГОСТ и ТУ, и несет полную информацию о его конструкции:

А – токопроводящая жила из алюминия.
П – изоляция жилы из полиэтилена.
в – оболочка из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката.
Пу – усиленная защитная оболочка (обычно из полиэтилена). Буква «у» указывает на усиленное исполнение, предназначенное для прокладки в земле (в траншеях) без дополнительных защитных труб.
1х120 – количество и номинальное сечение основной жилы. Одна жила сечением 120 мм².

Таким образом, полная расшифровка: Алюминиевый кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена, в поливинилхлоридной оболочке, с усиленной полиэтиленовой оболочкой, одножильный, сечением 120 мм².

Конструкция кабеля АПвПу 1х120

Конструкция кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет строго определенную функцию. Рассмотрим ее от центра к периферии.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия марки АВЕ (алюминий высокой электропроводности) по ГОСТ 22483. Для сечения 120 мм² жила, как правило, многопроволочная, класса 2 (повышенной гибкости), что облегчает монтаж и укладку кабеля. Конструкция жилы обеспечивает низкое электрическое сопротивление и хорошую гибкость.

2. Экран на жиле (полупроводящий экран)

Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его задача – 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 – Cross-Linked Polyethylene). Технология сшивки (образования поперечных молекулярных связей) придает материалу выдающиеся свойства: высокую температурную стойкость (длительно до +90°C, в аварийном режиме до +130°C), отличные диэлектрические характеристики, механическую прочность и стойкость к трекингу. Толщина изоляции нормирована и для напряжения 110 кВ составляет несколько миллиметров.

4. Экран на изоляции (полупроводящий экран)

Второй слой полупроводящего материала, накладываемый поверх основной изоляции. Вместе с экраном на жиле он формирует коаксиальную конструкцию, ограничивающую электрическое поле внутри кабеля.

5. Медный экран (заземляющий)

Поверх экрана на изоляции накладывается экран из медных проволок или медной ленты. Его основные функции:

Защита от электромагнитных помех.
Обеспечение симметрии электрического поля.
Создание пути для тока короткого замыкания.
Структурирование кабеля для удобства монтажа концевых и соединительных муфт.

6. Продольная герметизация

Для защиты от продольного распространения влаги под оболочками часто применяется слой адгезионного материала или специальные гидрофобные заполнители.

7. Разделительный слой

Изготавливается из полиэтилентерефталатной (ПЭТ) или подобной ленты. Предназначен для предотвращения адгезии оболочки к медному экрану и компенсации температурных деформаций.

8. Защитная оболочка (внутренняя)

Выполняется из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ). Обозначается в маркировке буквой «в». Выполняет функцию механической и химической защиты, а также служит барьером для распространения пламени.

9. Броня и внешняя защитная оболочка (усиленная)

Буквосочетание «Пу» указывает на наличие брони и усиленной оболочки. Конструктивно это может быть:

Броня из стальных оцинкованных проволок или лент.
Защитная подушка (под броней) из битумированных или полимерных материалов.
Наружная оболочка из полиэтилена (обозначение «п» в «Пу») высокой плотности (HDPE). Эта оболочка обладает высокой стойкостью к истиранию, ударам, агрессивным почвам и грунтовым водам, что позволяет прокладывать кабель непосредственно в земле без дополнительных кабельных конструкций.

Основные технические и электрические характеристики

Таблица 1. Ключевые параметры кабеля АПвПу 1х120 на напряжение 110 кВ

Параметр	Значение / Описание	Нормативный документ
Номинальное напряжение, U₀/U (U_m)	64/110 (126) кВ	ГОСТ 31996-2012
Сечение основной жилы	120 мм²	ГОСТ 22483-2012
Максимально допустимая температура жилы при длительной эксплуатации	+90 °C	ГОСТ Р 53769-2010 (МЭК 60840)
Максимальная температура жилы в режиме перегрузки	+130 °C
Максимальная температура жилы при коротком замыкании	+250 °C (не более 5 с)
Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева	-15 °C	ТУ производителя
Сопротивление жилы постоянному току при +20 °C, не более	0,253 Ом/км	ГОСТ 22483-2012
Испытательное переменное напряжение промышленной частоты после монтажа	128 кВ (2U₀) в течение 1 часа	ПУЭ 7-е изд.
Минимальный радиус изгиба при монтаже	Не менее 20 наружных диаметров кабеля	ТУ производителя
Срок службы	Не менее 30 лет	ГОСТ 31996-2012

Область применения и способы прокладки

Кабель АПвПу 1х120 предназначен для эксплуатации в электрических сетях высокого напряжения 110 кВ. Основные сферы применения:

Магистральные линии электропередачи в городах и промышленных зонах, где невозможна или экономически нецелесообразна прокладка воздушных линий (ВЛ).
Вводы на территории подстанций и распределительных устройств 110 кВ.
Питание крупных промышленных предприятий, нефтехимических комплексов, металлургических заводов.
Переходы через водные преграды, железнодорожные пути, автомобильные магистрали (в комплексе с защитными футлярами).
Прокладка в районах с высокой плотностью застройки, в экологически чувствительных зонах.

Способы прокладки:

Прокладка в земле (траншеях) – основной способ, для которого и предназначено исполнение «Пу». Кабель укладывается на подготовленную песчаную подушку, защищается сигнальной лентой или плитами, после чего траншея засыпается грунтом. Усиленная оболочка надежно защищает от механических повреждений, коррозии и влаги.
Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах – допускается, при этом необходимо учитывать требования пожарной безопасности (кабель не распространяет горение по группе исполнения «нг»).
Прокладка на эстакадах и в галереях – возможна, но требует дополнительной защиты от ультрафиолетового излучения, если внешняя оболочка не стабилизирована против УФ.

Важно: Для одножильных кабелей на высокое напряжение критически важно правильное расположение фаз (жил) относительно друг друга для минимизации потерь в оболочках и броне. При прокладке в земле применяется треугольное или плоское расположение с соблюдением расстояний, указанных в проекте. Для компенсации наведенных токов в оболочках используются схемы попеременной перекладки (транспозиции) или перекрестного соединения экранов с их заземлением в специальных точках.

Преимущества и недостатки кабеля АПвПу 1х120

Преимущества:

Высокая пропускная способность: Сшитый полиэтилен позволяет работать при более высокой температуре жилы по сравнению с бумажно-масляной изоляцией, что увеличивает допустимый длительный ток.
Надежность и долговечность: Отсутствие масла исключает риск утечек и необходимости в системах подпитки и давления. Конструкция устойчива к термическим и электродинамическим нагрузкам.
Простота монтажа и эксплуатации: Меньший вес и радиус изгиба по сравнению с маслонаполненными кабелями. Не требуются сложные системы мониторинга давления масла.
Безопасность: Не поддерживает горение (при исполнении «нг»), не представляет опасности загрязнения окружающей среды маслом.
Стойкость к внешним воздействиям: Усиленная оболочка «Пу» обеспечивает отличную защиту при прокладке в грунтах любой агрессивности.

Недостатки:

Высокая стоимость по сравнению с кабелями на более низкие напряжения.
Сложность монтажа концевых и соединительных муфт, требующая высокой квалификации персонала и специального оборудования (для термоусадки или холодной усадки).
Чувствительность к точечным механическим повреждениям изоляции (например, при некачественном монтаже), которые могут привести к развитию «водных древьев» и пробою.
Необходимость тщательного расчета и организации заземления экранов для устранения циркулирующих токов и обеспечения безопасности.

Требования к монтажу и эксплуатации

Монтаж кабеля АПвПу 1х120 должен выполняться в строгом соответствии с ПУЭ 7-е издание, «Инструкцией по монтажу силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 110 кВ» и технической документацией завода-изготовителя.

Транспортировка и хранение: Барабаны должны перевозиться и храниться в вертикальном положении. Запрещены сбрасывания и удары.
Раскатка: Производится с применением кабельных роликов, не допускающих механических повреждений оболочек. Запрещена раскатка волочением по земле.
Подогрев: При температуре ниже -15°C кабель требует предварительного термостатирования в отапливаемом помещении или прогрева термопушками.
Монтаж муфт: Работы должны проводиться в условиях чистоты, защищенных от пыли и влаги (использование монтажных палаток). Требуется абсолютно точная фазировка и соблюдение технологических операций по зачистке, полупроводящим и изолирующим слоям.
Испытания после монтажа: Обязательным этапом является высоковольтное испытание повышенным напряжением промышленной частоты 128 кВ в течение 1 часа, а также измерение сопротивления изоляции.
Заземление: Медные экраны кабеля должны быть надежно заземлены с двух сторон. Выбор схемы заземления (одностороннее, двустороннее, поперечное соединение) определяется проектом для минимизации потерь.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем кабель АПвПу отличается от АПвП?

Буква «у» в маркировке АПвПу указывает на усиленную защитную оболочку. Кабель АПвП имеет стандартную внешнюю оболочку и может не иметь брони, либо иметь менее стойкую к механическим воздействиям конструкцию. АПвПу специально разработан для прокладки непосредственно в земле (траншеях) без дополнительных защитных труб или лотков, так как его внешняя полиэтиленовая оболочка и броня рассчитаны на прямое воздействие грунта, давление и случайные механические нагрузки.

Почему именно сечение 120 мм² часто используется на 110 кВ?

Сечение 120 мм² является экономически и технически обоснованным компромиссом. Оно обеспечивает высокую пропускную способность (длительно допустимый ток порядка 350-400 А, в зависимости от условий прокладки), достаточную для питания значительных нагрузок, при этом не приводя к чрезмерному увеличению диаметра, веса и стоимости кабеля. Это одно из стандартных, ходовых сечений, для которого на рынке доступен полный комплект аксессуаров (муфты, наконечники).

Как правильно выбрать схему заземления экранов для одножильного кабеля 110 кВ?

Выбор схемы является задачей проектировщика и зависит от длины линии, способа прокладки и требований к потерям.

Двустороннее заземление экранов: самое простое, но приводит к появлению циркулирующих токов (до 90% тока жилы), вызывающих значительные потери и нагрев. Применяется только на очень коротких линиях.
Одностороннее заземление: исключает циркулирующие токи, но при КЗ или перенапряжениях на незаземленном конце возникает опасный потенциал. Требует установки устройств защиты (ограничителей перенапряжения — ОПН).
Поперечное соединение экранов (cross-bonding): оптимальная схема для длинных линий. Экраны секционируются на три примерно равные части и соединяются попеременно, так что суммарная наведенная ЭДС в каждом малом контуре близка к нулю. Это резко снижает токи в экранах. В точках соединения экраны заземляются.

Каковы основные причины выхода из строя кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена?

Основные причины отказов носят не конструктивный, а эксплуатационный или монтажный характер:

Механические повреждения изоляции при монтаже (задиры, надрезы) или последующих земляных работах.
Некачественный монтаж соединительных и концевых муфт (нарушение герметичности, загрязнение полупроводящих слоев, неправильная фазировка).
Развитие «водных древьев» (water treeing) – микроскопических древовидных структур, растущих в изоляции в присутствии влаги и механических напряжений, что со временем приводит к пробою.
Термическое старение из-за длительных перегрузок или плохого теплоотвода (например, при прокладке в перегруженном кабельном канале).

Можно ли использовать кабель АПвПу для прокладки в воздухе?

Да, можно, но с оговорками. Конструктивно кабель АПвПу приспособлен для прокладки в земле, его усиленная оболочка устойчива к УФ-излучению, но не всегда оптимизирована для него. При длительной прокладке на открытом воздухе (эстакады, галереи) необходимо убедиться по ТУ производителя, что материал внешней оболочки стабилизирован против ультрафиолета. В противном случае рекомендуется использовать кабели в оболочке из светостабилизированного полиэтилена (часто в маркировке добавляется «с», например, АПвПу-с) или предусматривать защитные кожухи.

Как определяется длительно допустимый ток нагрузки для кабеля АПвПу 1х120?

Допустимый ток нагрузки (I_доп) – величина непостоянная и рассчитывается для конкретных условий прокладки согласно ГОСТ Р МЭК 60287. Он зависит от:

Удельного теплового сопротивления грунта (тип почвы, влажность).
Глубины прокладки.
Расстояния между кабелями разных фаз.
Температуры окружающей среды (грунта или воздуха).
Количества параллельно проложенных кабелей в одной траншее.

Например, для одиночного кабеля АПвПу 1х120, проложенного в траншее на глубине 1 м в грунте с удельным тепловым сопротивлением 1.0 К·м/Вт при температуре грунта +20°C, I_доп может составлять около 380 А. При изменении условий (сухой песок, близкое расположение фаз) этот ток может снижаться до 280-300 А. Точный расчет должен проводиться на этапе проектирования.